目前iPad 2有四个版本:45nm LP A5处理器WiFi,WiFi GSM和WiFi CDMA,32nm LP。数字分别是iPad 2,1到2,4。
32nm和45nm是指芯片上晶体管之间的线宽,简称线宽。半导体行业习惯用线宽的工艺尺寸来代表硅片生产工艺的水平。线宽越小,晶体管越小,晶体管工作所需的电压和电流越低,晶体管的开关速度越快,使得新技术的晶体管可以工作在更高的频率,从而带来芯片性能的提升。
提高CPU的性能,一方面要提高它的主频,一方面要改变它的架构,一方面要改进它的制造工艺。理论上,制造工艺的改进可以降低功耗,使CPU的默认时钟频率更高,直接提升性能。
与现有的45纳米工艺相比,32纳米工艺在以下几个方面有显著变化:
3nm工艺采用第二代高K金属栅,0.9nm等效氧化层厚度为高K (1nm为-K(45nm工艺)),金属栅工艺更新,栅长30nm,第四代应变硅为有史以来最接近栅间距(第一代32nm工艺将使栅间距达到112.5nm),有史以来最高驱动电流,晶体管性能提升22%,完成封装。
3纳米工艺有效降低了成本。
包括三星在内的半导体厂商,目前都是使用300纳米的硅芯片来做芯片。每个硅片可以切割579个45nm boss A5处理器。如果工艺改为32nm,在合格率100%的前提下,同样的硅片可以切割成1015片,相当于节约了很多成本。
三星的芯片采用HKMG (High-K Insulated Metal Gate,高K绝缘金属栅)技术和低功耗技术,在完成漏极/源极离子注入操作和后续退火步骤之前,采用栅极优先堆叠方式生成金属栅。
图的左侧是原A5芯片使用45nm工艺的模具,新A5芯片使用32nm edge。原A5芯片的表面积约为122平方毫米;新的32nm芯片只有69mm2。面积减少了将近一半。
电池寿命显著延长。
网页浏览测试
Anandtech的测试环境是打开WiFi,在数小时内将屏幕亮度调整到200尼特(流明,亮度单位)。
从数据上看,iPad 2和4的11.7小时续航时间比iPad 2的10.1小时高出约一个半小时,增幅约为15.8%。可以看出,32nm工艺处理器的低漏电率和较少的空闲时间,可以在不更换电池的情况下,有效延长电池寿命。
三维图形测试
与Cortex A9双核芯片相比,A5芯片中的PowerVR SGX 543MP2图形处理器从32nm工艺中获得了更多好处。
视频回放测试
最后进行视频播放测试,720p 《哈利波特》平均码率为4Mbps。
测试结果显示,iPad 2和IP ad4的播放时间达到15.7小时,比iPad 2长18%左右。这些数据是在200 nm的亮度下测试的,亮度很低。如果增加亮度,iPad 2和4的优势会更明显。
并且功耗和发热显著降低。
与iPad 2、iPad 2、iPad 4相比,在Sunspider的Java多线程脚本测试中,功耗为3.4W,低28%。
功率消耗
顺便看看新iPad的耗电量。它就像一个怪物。它的数据是iPad 2和4的两倍多。如果未来新iPad能使用32nm A5X芯片,其功耗和发热会有明显改善。
摘要
从这一系列测试可以看出,三星32nm HKMG LP工艺的芯片性能相当出色。苹果悄悄将这些新iPad 2投放市场,也说明苹果在未来即将推出的设备中采用32nm芯片是顺理成章的。
续航是用户最关心的参数之一。如果苹果将32纳米技术用于未来设备上的芯片,如即将推出的iPhone 5的A5X芯片,其面积可以从160mm2减少到93mm2。这可以在不增加电池尺寸的情况下延长电池寿命。在工业设计中,制造设备的空间会更大。
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