成本和能效问题让苹果研发出自己的微型芯片产品

　　内含芯片：iPad所用的A4是苹果第一块自主生产的芯片

　　来自：苹果

　　尽管外界猜测纷纷，除了史蒂夫•乔布斯上周公布的内容外，还没有任何关于苹果iPad核心A4芯片的消息透露。

　　乔布斯在揭晓iPad的过程中，对芯片的描述颇为有限。他说：“它由我们自己生产的硅芯片驱动——1 Ghz的苹果A4芯片——它棒极了，”又补充道，A4芯片包含一个系统级芯片（SoC）上，整合了CPU与图形的内核。

　　发布会不久，专家就开始猜测，该芯片与iPhone和iPod touch基于同样的ARM体系结构。

　　“我没有发现官方资料确认A4芯片应用了ARM，”Microprocessor Report首席分析师汤姆•哈弗希尔（Tom Halfhill）如是说。不过，他还说，假定iPad运用了基于ARM体系结构的处理器颇为合理。“这说得通，（因为）这样苹果就不用修改iPhone操作系统的端口，去适应新的CPU体系结构了。”

　　有人还推测，芯片可能是基于最新的ARM设计，不过稍老稍慢的ARM Cortex 8和更新一点的ARM Cortex 9都能在1 Ghz的时钟频率下运行，哈弗希尔解释道。增强ARM Cortex 8内核的速度——该内核在三星生产的驱动iPhone 3GS的芯片上运行——到1 GHz是可能的，因为iPad有更多的空间留给电池，使得工程师们可以在更高的电压、更高的时钟频率上驱动A4。

　　Piper Jaffray公司高级研究分析师金•芒斯特（Gene Munster）说，苹果想要自主生产芯片可能是因为一个很简单的原因。“苹果这样做的一个原因在于，他们要在芯片上省钱，”芒斯特如是说。“在一台iPhone上，一块三星的芯片价值15美元——这是这款手机上第三贵的零件。从15美元降到5美元听起来不多，但如果你将它乘以1500万，就非常可观了。”

　　速度不济被认为是另一个苹果转向新芯片的原因，但是芒斯特却不以为然——毕竟还有像NVidia和Qualcomm这样的公司，为上网本和其他设备提供同样强大的设计。“我就是很难想象苹果能生产出比这些公司强的产品，”他说。

　　芒斯特还说，苹果自主生产芯片的一个更可能的技术原因在于，要把能耗降到最低。“他们能开发出芯片不是最快的，却可能是最省电的，”他说。“如果你关注他们所说的电池寿命，就会发现iPad的电池比iPhone大，不过看来，他们在改善电池寿命上颇具进展。”

　　A4的图形内核可能也运用了ARM体系结构，但是，这会需要将现有的iPhone应用程序代码在运行过程中翻译过来。由于“几乎所有”现有的iPhone应用程序都将能在iPad上运行，苹果更可能将继续使用与现在iPhone和iPhone 3G相同的图形内核升级版本，那个版本是由英国Imagination Technologies公司授权的设计生产的。

　　Imagination的代表拒绝讨论A4的系统级芯片是否使用了Imagination内核。不过苹果拥有该公司10%的股份，而且iPhone和iPhone touch模型都应用了Imagination的PowerVR MBC系列图形内核。Imagination最近还确认iPhone 3GS运用了升级的PowerVR SGX设计。如果iPad延续了这一趋势，它将发挥Imagination图形内核的优势，该内核非常适合驱动像iPad这样的大屏幕。

　　比如，Imagination运用了所谓“基于分块的延迟渲染技术，”对更快的驱动用户界面很有帮助。“它将屏幕分成小块儿，”Imagination公司图形商业开发经理克里斯托弗•毕兹（Kristof Beets）如是说。这使得一块芯片的图形内核可以对屏幕分块分别进行运算——比如，800乘480像素的屏幕分成32乘32像素的小块，数据存在芯片上的高速缓存上。通过免去全屏幕渲染时读写RAM的步骤，芯片能以更快的速度渲染一个充满图像的屏幕。

　　Imagination技术的第二个相关特点是“延迟渲染”。通常，一个3D算法会在运算完，给定物体上的形状和施加其上的光照效果后，再运算位置数据。这意味着假如屏幕上相当于物体的一位像素被其他物体挡住，关于它的运算就浪费了。桌面环境中窗口一个层叠在另一个上时同样如此。与之相反，Imagination的芯片先运算位置数据，将必须进行的运算降到最低，从而降低能耗。

　　2008年4月，苹果收购了P.A. Semi，一家专长于制造高能效处理器的芯片生产商，处理器应用PowerPC体系结构——苹果也应用同样的体系结构于其计算机产品上，直到2006年转向英特尔的CPU产品门下。

　　“一些（P.A. Semi的）工程师们有应用ARM的经验，而且，当然，他们的芯片设计知识可以移植到任何CPU体系结构上，”哈弗希尔如是说。“一个如苹果A4这样的高度整合系统级芯片将需要12至18个月的时间设计、测试、和生产，不过，这么说来，P.A. Semi的工程师们的设计也就不像是从零开始的了。”

　　在哈弗希尔看来，更可能的情况是，A4芯片的主要设计与现有的ARM内核相当一致。“苹果在太短的时间内便自主研发出兼容ARM的内核，以及A4的系统级内核，”他说。“这就是我为什么认为A4是基于现有的ARM内核的。”

　　哈弗希尔说，P.A. Semi的工程师们可能已经开始着手A4芯片外的其他项目。“我一点也不会惊讶，如果许多或者大部分P.A. Semi的工程师被派去另一个项目——比如，未来的苹果A5芯片。”