iPhone용 프로세서를 만드는 사람. Apple이 새로운 iPhone용 프로세서를 생산하는 방법

2014년 9월 22일, 월요일, 13:09, 모스크바 시간 , 글: 세르게이 포술린(Sergey Popsulin)

Apple은 삼성을 버리고 세계 최대의 계약 칩 제조업체인 대만 회사 TSMC와 새로운 iPhone에 프로세서를 공급하기로 계약을 체결했습니다. 결정 이유는 알려지지 않았지만, 애플은 2011년부터 이런 움직임을 기다려왔다.

Apple은 스마트폰용 프로세서 공급업체를 변경했습니다. 새로운 iPhone 6 및 iPhone 6 Plus용 칩은 대만 회사인 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company(TSMC)가 공급하며 20nm 공정을 기반으로 제조한다고 Chipworks가 보도했습니다.

증거 중 하나는 미세 회로의 트랜지스터 접점 사이의 거리가 90nm라는 것입니다. 전문가들은 TSMC에서 제조하고 동일한 프로세스를 사용하는 Qualcomm MDM9235 칩에도 정확히 동일한 거리가 내재되어 있다고 말합니다.

Apple이 2011년에 삼성의 서비스를 포기하고 TSMC로 전환할 것이라는 추측이 있었습니다. 공급업체를 바꾸려는 욕구에는 적어도 두 가지 설명이 있었습니다. 첫째, 삼성은 글로벌 모바일 기기 시장에서 Apple의 주요 경쟁자였으며 앞으로도 그럴 것입니다. Apple용 프로세서를 생산함으로써 한국 회사는 적어도 Apple 공급업체의 계획을 알고 있었고 심지어 Apple 공급업체의 도면 및 개발에 접근할 수도 있었습니다.

둘째, 2011년부터 애플과 삼성 사이에 법적 분쟁이 벌어졌다. 애플은 경쟁사가 자사 모바일 기기의 디자인을 모방했다고 비난했고, 삼성은 특허 침해로 대응했다. 삼성이 갑자기 칩 생산을 거부하면 애플은 백업 옵션이 필요했습니다. 대부분의 분석가들은 이 옵션이 타당하다고 생각하지 않았지만 Apple이 반도체 사업의 주요 고객이기 때문에(2010년 전자 부품 총 구매액은 57억 달러에 달했습니다).

2014년 2월 공급업체 변경설이 돌았다. 하지만 이번에는 양사 간 의견 차이와는 관련이 없었다. 소식통에 따르면 삼성 자체는 자체 기기용 프로세스를 생산하기 위해 Apple이 점유했던 추가 생산 능력이 필요했습니다.

애플 A8

캘리포니아 연구소 Chipworks의 전문가들은 Apple A8을 조사한 결과 프로세서 라벨이 변경되었음을 지적했습니다. 이전 세대는 모두 접미사 98로 지정되었습니다. 즉, A5, APL0598 - A6 및 APL0698 - A7의 경우 APL0498입니다. 새로운 칩은 APL1011로 지정됩니다. 전문가들은 이러한 공급업체 변경의 증거를 고려하지 않습니다.

전문가들은 또한 일반적인 두 줄의 솔더 볼 대신 세 줄의 솔더 볼이 있음을 지적했습니다. 이러한 추세는 A7부터 시작되었으며, 더욱 강력한 그래픽 컨트롤러를 사용함에 따라 프로세서에서 제거해야 하는 열량이 증가했기 때문입니다.

애플은 A8을 발표하면서 새로운 프로세서가 일반 컴퓨팅에서는 25%, 그래픽에서는 50% 더 빠르면서도 A7보다 전력 소모는 50%, 크기는 13% 더 작아졌다고 밝혔습니다.

회사가 코어 수를 늘리지 않고 이전 2개로 제한한 A8 칩은 차세대 스마트폰인 iPhone 6 및 iPhone 6 Plus에 탑재됩니다. 새로운 칩은 차세대 아이패드에도 등장할 것으로 예상된다.

회사는 2010년부터 iPhone 4를 통해 자체 디자인의 프로세서를 모바일 장치에 장착하기 시작했습니다. 지난 7년 동안 Apple은 2008년 PA Semi와 2010년 Intrinsity라는 에너지 효율적인 칩 개발자 두 명 이상을 인수했습니다.

2014년 9월에 출시된 iPhone 6와 iPhone 6 plus 두 가지 모델은 많은 소음을 발생시켰습니다. 이 제품에는 A 8이라고 하는 업데이트된 64비트 단일 칩 시스템이 장착되어 있습니다. 이는 1.4GHz로 작동하는 독점적인 Cyclone 마이크로 아키텍처를 기반으로 하는 듀얼 코어 프로세서입니다. A8X 크리스탈 크기는 12.5mm x 10mm, 즉 125mm 2에 불과합니다. 두 모델 모두 1GB의 LPDDR3 RAM을 갖추고 있으며, 이는 A8과 함께 단일 케이스에 통합되어 내부 공간을 더욱 절약합니다.

고급 A8 프로세서에는 강력하고 효율적인 6코어 PowerVR Series6XT GX6650 그래픽 칩이 장착되어 있습니다. A 8에는 M8 모션 보조 프로세서도 장착되어 있습니다. 이를 통해 기압계부터 스마트폰의 시간 및 위치까지 모든 iPhone 6 및 6 plus 센서의 매개변수를 보다 효과적으로 결정할 수 있습니다. 동시에 M8 프로세서는 지속적으로 업데이트되는 데이터를 읽고 처리하는 데 드는 에너지 비용을 크게 줄입니다.

모델 6 및 6 Plus의 경우 A 8 프로세서는 최신 반도체 제품 및 마이크로보드 생산을 전문으로 하는 대만 회사 TSMC에서 생산되었습니다. 앞으로는 삼성과의 협력도 예정돼 있다.

A 8은 어떤 이점을 얻었습니까?

A 8을 사용함으로써 iPhone이 얻은 부인할 수 없는 개선 사항 중 일부는 다음과 같습니다.

첫째, A 8 프로세서는 최신 2나노미터 기술 프로세스를 사용하여 제조되므로 이전 제품보다 더 높은 성능과 속도를 보여줍니다. 이를 통해 칩에 약 20억 개의 엄청난 수의 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 개발하고 성공적으로 구현하는 것은커녕 상상조차 하기 어렵습니다!

아래 벤치마크에서 볼 수 있듯이, iPhone과 iPhone Plus의 전반적인 성능은 시장에서 가장 높지는 않지만 어떤 조건에서도 장치의 중단 없는 작동이 보장됩니다. 그리고 iOS 8이 계속해서 개선되면서 성능도 향상될 것입니다.

둘째, 에너지가 훨씬 더 효율적으로 소비되며 이는 확대된 화면(특히 6+ 모델)이 훨씬 더 많은 양의 화면을 소비한다는 사실에도 불구하고 발생합니다. 저것들. 언뜻보기에 최적화는 그다지 눈에 띄지 않지만 실제로는 중요합니다. Wi-Fi 연결을 통한 배터리 수명 테스트에서는 몇 가지 최상의 결과를 보여주었습니다.

셋째, 그래픽 성능이 크게 향상되었습니다. 이 외에도 개발자들은 A 8 프로세서와 3D 그래픽 처리를 위한 iOS 8 시스템의 기능을 크게 확장하는 Metal 기술을 개발하여 이미지의 높은 사실성과 디테일을 구현하는 데 도움을 줍니다. 복잡한 시각 효과가 있는 게임 팬에게는 이것이 부인할 수 없는 장점입니다.

넷째, 브라우저에서 부러워할 만한 수준의 고속 성능을 유지할 수 있습니다.

단점 중에는 아직 기기 성능에 맞게 제대로 개발되지 않은 iOS 8이 눈에 띈다. 그러나 이 문제는 업데이트를 개발하고 설치하는 동안 해결될 수 있습니다. 이는 실제로 프로그래머가 성공적으로 수행하는 작업입니다.

RAM의 크기가 매우 작다는 점도 분명히 단점입니다. 개발자는 놀랍게도 성능면에서 좋은 결과를 얻었지만 기술적으로 더 강력하고 경쟁사의 아날로그보다 열등하지 않습니다. 그러나 여전히 이 방향으로 성장할 여지가 있으며 아마도 새 모델에서는 RAM이 증가할 것입니다.

이전 iPhone 모델의 다른 프로세서와의 비교

위에 제시된 비교표에서 볼 수 있듯이 A 8 프로세서는 이전 모델인 A 7에 비해 새 모델의 성능을 크게 향상시키지 못했습니다. 지난 몇 년간 Apple이 출시한 모델에 대한 독립적인 벤치마크에서는 다음과 같은 결과가 나타났습니다. 성능 역학.

보시다시피 이전 장치와 근본적인 분리가 없습니다. 제조업체는 출시된 전체 모델 범위의 프로세서 성능을 향상시키는 자체 역학을 제시하지만 다음과 같습니다.

그러나 여전히 iPhone 5s는 iPhone 6 또는 6 plus와 경쟁할 수 있습니다. 결국 본질적으로 근본적으로 새로운 것은 없습니다. A 7 프로세서의 특성은 더 큰 대각선과 해당 그래픽 및 전력 소비 요구 사항에 대해서만 개선되고 연마되었습니다.

요약하자면, iPhone은 가장 진보된 개별 특성은 아니지만 다른 장치와 마찬가지로 부러워할 만한 신뢰성과 안정성을 제공할 것입니다. 기존의 모든 문제는 주로 소프트웨어이므로 고품질 소프트웨어를 사용하면 쉽게 제거할 수 있습니다. 그리고 어떤 테스트도 이 멋진 장치의 편리성과 원활한 작동을 적절하게 평가할 수 없습니다.

삼성과의 일련의 법적 공방 끝에 애플은 마침내 오랫동안 기다려온 조치를 취했으며 칩 인쇄 분야에서 한국 제조업체에 대한 의존도를 줄이기로 결정했습니다. iFixit 팀이 새로운 Apple 스마트폰을 분해한 후 Chipworks 팀도 동일한 작업을 수행하여 iPhone 6의 다양한 구성 요소 제조업체를 식별하려고 했습니다.

출판물 자체는 매우 흥미롭고 많은 구성 요소의 사진으로 가득 차 있지만 가장 흥미로운 것은 A8 프로세서에 관한 결론입니다. 전문가들은 삼성이 더 이상 제조사가 아니라고 확신합니다. 칩웍스 직원들은 새 계약 제조사가 대만 TSMC일 가능성이 가장 높다고 믿고 있지만, 이를 100% 확인하지는 않습니다. 그러나 게이트 크기는 TSMC의 20nm 공정을 사용하여 제조되는 Qualcomm의 MDM9235 칩과 유사합니다.

A8 칩 자체에는 20억 개의 트랜지스터(A7의 두 배)가 포함되어 있지만 면적은 89.25mm 2(8.5×10.5mm)로 A7(102mm 2)보다 13% 더 작다. Apple은 CPU가 25% 더 강력하고 그래픽이 50% 더 빠르다고 주장합니다. 동시에 이 칩은 원래 iPhone에 사용된 단일 칩 시스템보다 CPU 작업 생산성이 50배, 그래픽 작업 생산성이 84배 더 높습니다. 마지막으로 Apple은 이 칩이 A7보다 에너지 효율이 50% 더 높아 배터리 수명에 도움이 될 것이라고 밝혔습니다.

Chipworks 팀은 또한 A8 SoC가 1GB의 DRAM으로만 보완되는 반면 현재 많은 주요 Android 기기는 3GB의 RAM을 사용한다는 사실을 확인했습니다. Chipworks가 입수한 특정 칩의 코드에 따르면 이 칩은 중국에 있는 Foxconn의 생산 라인을 통과하고 오타와에 있는 미국 매장 진열대에 도달하기 전 불과 6주 전에(아마 대만에서) 포장되었습니다.

많은 기능이 기계 학습을 사용하는 세 가지 새로운 iPhone을 출시했습니다. 이를 위해 특별히 설계된 프로세서가 없었다면 이는 불가능했을 것입니다. 다른 장치 제조업체와 달리 Apple은 자체 칩을 설계합니다. Wired는 회사가 이를 수행하는 방법과 이에 지출하는 비용을 설명했습니다.

Apple이 새로운 iPhone용 프로세서를 생산하는 방법

안나 사모이듀크

몇 년 전 엔지니어들은 신경망으로 알려진 강력하고 새로운 기계 학습 알고리즘을 사용하면 iPhone 카메라가 더 똑똑해질 수 있다고 생각했습니다. 그들은 즉시 Tim Millett 부사장과 아이디어를 공유했습니다.

Millett은 프로세서 엔지니어 팀을 이끌고 있습니다. iPhone X에서는 추가되었습니다. 새로운 인물 모드, 사람 얼굴의 조명을 조정하고 배경을 능숙하게 흐리게 할 수 있습니다. 이 모든 것은 기계 학습에 맞춰진 신경 엔진인 iPhone의 메인 프로세서에 추가된 새로운 모듈 덕분입니다. 그 덕분에 Face ID 차단 시스템이 등장했습니다.

iPhone 엔지니어들이 Face ID와 같은 기능을 실행하기 위해 프로세서 자체를 설계할 수 있었다는 사실은 Apple의 파격적인 하드웨어 전략의 이점을 보여줍니다. 대부분의 컴퓨터 및 장치 제조업체는 Intel, Qualcomm 또는 Samsung과 같은 반도체 제조업체로부터 장치용 칩을 구입합니다. 2010년부터 Apple은 타사에서 맞춤 제작한 자체 프로세서를 설계해 왔습니다.

지난 주, 애플은 세 가지 새로운 아이폰을 선보였습니다. 모든 장치는 Millet 팀이 설계한 A12 Bionic이라는 새로운 프로세서에서 실행됩니다. 이를 만들기 위해 모바일 장치에서 다른 동등한 칩을 만드는 것보다 더 진보된 기술이 사용되었습니다. A12 트랜지스터의 개별 소자 크기는 7나노미터로, 이전 아이폰보다 3나노미터 더 작아졌다. 따라서 Apple은 작년보다 26억 개가 늘어난 69억 개의 트랜지스터를 장착할 수 있었습니다.

덕분에 GPU는 훨씬 더 강력해지고 신경 엔진도 더 커졌습니다. 작년에는 초당 6000억 번의 작업을 수행할 수 있었지만 현재는 5조 번의 작업을 수행할 수 있습니다.

Millett은 이러한 업데이트로 인물 사진 모드가 개선되어 사용자가 사진을 찍은 후 피사계 심도를 조정할 수 있다고 말합니다. 게다가 증강현실은 더욱 정확하고 현실적으로 바뀌었습니다. 이제 타사 개발자도 신경 엔진을 사용하여 더 많은 AI 기반 애플리케이션을 만들 수 있습니다.

iPhone 판매 성장이 멈춘 지금, 소프트웨어와 하드웨어에 대한 동시 작업은 Apple에게 특히 중요합니다. 회사는 iPhone 소유자가 기기를 업그레이드하도록 장려하는 새로운 기능을 제시해야 합니다. 삼성도 스마트폰과 프로세서를 제조하지만, 두 산업이 애플처럼 서로 얽혀 있지 않고, 한국 회사가 프로세서를 다른 기기 제조업체에 판매합니다.

Apple은 누가 새로운 A12 칩을 만드는지 인정하지 않을 것입니다. 업계에서는 대만 기업인 TSMC가 이런 일을 하고 있다는 얘기가 나온다. 지난 10월 TSMC 행사에서 애플의 최고운영책임자(COO)는 TSMC가 새로운 아이폰과 아이패드 칩의 유일한 공급업체라고 말하며 1년도 채 안 되는 기간에 15억 개의 애플 칩을 생산한 것을 칭찬했다고 전했습니다.

이것이 사실이라면 애플은 많은 돈을 지출해야 했다. Moor Insights & Strategy의 반도체 분석가인 Patrick Moorhead는 "그들은 제조 자원을 확보하고 선두에 서기 위해 많은 돈을 쓰고 있습니다."라고 말했습니다. 애플은 회계연도 말까지 자본 지출이 총 170억 달러에 달할 것이라고 밝혔습니다. 이는 잡스가 처음으로 애플이 디자인한 칩을 아이폰 4에 도입했던 2010년 회사가 지출한 것보다 8배 더 많은 금액이다.

Apple은 세계에서 가장 가치 있는 회사이지만, 칩 설계자들은 곧 훨씬 더 큰 힘, 즉 물리 법칙에 직면하게 될 것입니다. 업계에서는 2020년에는 5나노미터 트랜지스터가 등장할 것으로 확신하고 있다. 이를 더 줄이는 방법은 아직 명확하지 않습니다. 무어의 법칙이라고 불리는 트랜지스터의 기하급수적인 축소의 장기적인 추세는 둔화되고 중단되었을 수 있습니다.

애플의 전략은 트랜지스터의 축소가 멈춘 후에도 계속 작동할 수 있습니다. 프로세서 설계는 실리콘 칩을 최대한 활용하는 주요 방법이 될 수 있으며 Apple이 iPhone을 완전히 제어하면 더 많은 유연성을 얻을 수 있습니다.

Millett은 팀의 계획에 대한 질문에 대답하기를 거부했지만 개발자들은 이제 더 큰 규모로 생각하고 있다고 지적했습니다. “프로세서를 처음부터 끝까지 개발하는 데 몇 년이 걸립니다.”라고 그는 말합니다. 캘리포니아에 있는 Apple 본사 깊숙한 곳에서는 이미 차세대 iPhone에 새로운 기능을 추가할 하드웨어가 개발되고 있습니다.

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