2013年9月20日
特约作者:吉姆·莫里森,雷·方丹,迪克·詹姆斯和查德·戴维斯
板照片
前板
- 苹果A7处理器/Elpida LPDDR3(1 GB)
- NXP LPC18A1“M7”协处理器
- 高通MDM9615M调制解调器
后板
- Hynix 64gb NAND Flash,包装标识:H2JTFG8YD2MBR, 8堆叠NAND Flash,模具标识:H27QCG8T2B
- 苹果Logo,包装标记:338S1216-A2,模具标记:Dialog D2045
- Murata Combo Radio MCM, Package Mark: 339S0205, Die Mark:Broadcom BCM43342
- 苹果Logo,包装标记338S11201,卷云逻辑,模具标记:CLI1G009A1
苹果iPhone的成本估算
A7采用了三星的28纳米制程
当天早些时候,我们从模具的外观确定A7是由三星制造的。与此同时,我们的人在实验室里进行了移植,得出了一个“无聊”的结论,那就是这个芯片看起来和上一个一模一样。然而,问题在于细节,我们必须进行一些测量才能看到差异。
下图是A6 (APL0598)芯片中一组晶体管的横截面电子显微镜图像,该芯片采用三星32nm高k金属栅(HKMG)工艺制造。为了方便起见,我们测量了10,因此“接触门距”(一种标准工业测量)的尺寸是123纳米。
现在,如果我们看一个类似的A7 (APL0698)的图像,我们看到接触的门间距是114纳米。因此,即使考虑到测量误差(我们认为是+/- 5nm),我们相当肯定我们看到了收缩,而且A7是用与三星新Exynos 5410相同的工艺制作的,28纳米HKMG工艺。这听起来并不多,仅仅是4纳米,但是如果你再做一次计算,记住我们说的是面积缩小,而不是线性尺寸,那么28^2除以32^2(784/1024)就得到了等效功能面积的77%。或者,考虑到A7是102毫米^2,而A6是97毫米^2,在稍微大一点的区域内拥有更多的功能。
M7协处理器
M7是苹果的新方向——为了降低功耗,M7芯片致力于收集和处理加速度计、陀螺仪和罗盘数据。也就是说,M7一直是板上很难定位的芯片,一直有传言说,在iPhone 5s中缺乏独立的M7芯片。到目前为止,所有的预期都指向了一个突出的芯片,如下所示,在苹果市政厅的活动。
幸运的是,我们已经找到了NXP LPC18A1形式的M7。LPC1800系列是基于Cortex-M3的高性能微控制器。这对恩智浦来说是一个巨大的胜利。根据行业分析师和我们合作伙伴的意见,我们预计M7将是NXP设备,我们很高兴看到这是事实。
我们在恩智浦的网站上做了一些调查,查看他们的LPC系列产品;我们找不到任何与LPCA1外观相匹配的特定部分,特别是30球WLCSP包装。因此,我们初步得出结论,这可能是为苹果定制的LPC18xx芯片,类似于多年来我们从Dialog和Cirrus看到的那些(A1代表Apple-1?)
M7致力于处理和转换离散传感器提供给它的输入;陀螺仪、加速度计和电磁罗盘安装在整个主印刷电路板上。传统的苹果技术让我们相信,这些离散传感器是意法半导体用于加速计和陀螺仪,而电磁罗盘将再次成为朝日Kasei Microdevices (AKM)。我们已经确认罗盘是AKM的AK8963,陀螺仪是意法半导体。但让我们惊讶的是,加速度计实际上是博世传感器技术与他们的BMA220三轴加速度计的设计胜利(第一个博世我们已经看到的苹果产品)。在下一节中,我们将更深入地研究M7及其子组件。
M7的孩子们;三轴加速计、三轴陀螺仪和罗盘IC
当我们第一次打开iPhone 5s时,我们对之前不知名的MEMS设备非常感兴趣,其中一个标记为B361LP,另一个标记为B329。
第一个是3轴加速度计。基于在2mm x 2mm设备中观察到的模具标记,第一个未知的MEMS设备被认定为博世传感器BMA220三轴加速度计。这是我们在苹果产品中第一次看到博世MEMS设备。此前,这一直是意法半导体独占的插座。伟大的插座赢博世!
第二个是3轴陀螺仪。该设备与包装标记B329已被确定为意法半导体3轴陀螺仪,如预期。
另外,AKM公司的AK8963三轴电子罗盘集成电路将罗盘插座支撑起来,AK8963集成了一个磁传感器,用于检测X, Y, Z轴,传感器驱动电路,算术电路和信号放大器链。
摄像机
哪个更可取,更多像素还是更高灵敏度的传感器?我们都希望两者兼得,但在某一点上,相机系统和芯片设计者必须朝着其中一个方向转动旋钮。苹果选择了8MP分辨率的5S iSight摄像头,但将活动像素阵列面积增加了15%。借助更大的f/2.2光圈,该系统的感光度提高了33%。
iSight摄像头有DNL标记,与我们在iPhone 5和4s上看到的索尼IMX145摄像头模块上的标记一致。iPhone 5S 8mp iSight摄像头模块的厚度为8.6 mm × 7.8 mm × 5.6 mm。新的iSight相机模块已经更新了定制的1.5µm像素间距堆叠(exmoor - rs)索尼传感器。
侧视图的X射线图像向我们展示了苹果iSight相机现在的传统包装:一个陶瓷芯片载体,背面安装有背光CMOS图像传感器(CIS)芯片。凹凸键合用于将芯片信号焊盘连接到芯片载体焊盘。
通过我们的显微镜,可以看到索尼exmore - rs传感器的蛛丝马迹。我们首先在富士通平板电脑的800万像素ISX014上看到了索尼堆叠的CMOS图像传感器芯片(使用硅通道- tsv),然后是三星Galaxy S4主摄像头的1300万像素IMX135 (CIS堆叠在图像信号处理器- ISP上)。
我们已经确认FaceTime摄像头芯片是由OmniVision制造的。
RF和PA设计获胜
提供手机射频功能的芯片往往会被更适合消费者的规格所掩盖,比如存储的GB数或处理器的时钟速度。然而,它们对设备的用户体验至关重要。由于无线电频率的特性,它们还需要复杂数量的不同组件协同工作,或者更准确地说,不相互干扰。我们在巴克莱(Barclays)的朋友做了一项彻底的工作,以确定iPhone 5s内部射频设计的优势:
- 射频微RF3763功率放大器双工器(PAD),用于B5 / 8双工PAD
- Skyworks SKY77572 18/19/20频段功率放大器装置
- Skyworks SKY77810 2G/EDGE功率放大器模块
- Avago A792503波段25/3功率放大器
- Skyworks SKY77496波段13/17功率放大器设备
- TriQuint TQF6414 Band 1/4 Dual Power Amplifier Device