بررسی چیپست های کمپانی اپل

در این مطلب قصد داریم به بررسی سیستم روی تراشه های کمپانی اپل بپردازیم و همچنین واکاوی کنیم که چرا چنین کمپانی بزرگی ، تولید چیپست های خود را به شرکت های سامسونگ و TSMC می سپارد. با مدیاسافت همراه باشید.

همانطور که می دانید سیستم روی تراشه های اپل ، فقط در محصولات این کمپانی به کار می روند ، یعنی آی فون ، آی پد ، آی پاد ، اپل تی وی و اپل واچ .

ابتدا این سوال را پاسخ می دهیم که چرا اپل از کمپانی های سامسونگ و TSMC برای تولید SoC های خود استفاده می کند. سپس به بررسی انواع آنها می پردازیم .

چرا اپل از کمپانی های سامسونگ و TSMC برای تولید SoC های خود استفاده می کند ؟

بدون تردید سامسونگ یکی از بزرگترین کارخانه های تولید چیپست در جهان را دارد و شاید دلیل این که اپل تولید چیپست های خود را به سایر کمپانی ها واگذار می کند ، این باشد که تولید چیپست برای محصولات خود را مقرون به صرفه نداند . با توجه به نقل هایی که وبسایت های بزرگ عرصه ی تکنولوژی کرده اند ، به دلیل اینکه کشمکش هایی که بین اپل و سامسونگ به وجود آمده است ، اپل به  طور میانگین بیش مسئولیت تولید بیش از نصف SoC های خود را به کمپانی TSMC واگذار کرده است تا در صورت لغو یکطرفه ی قرارداد توسط سامسونگ ، خط تولید محصولاتش با مشکلی مواجه نشود . لازم به ذکر است که تا پیش از سال 2014 تمامی SoC های Apple را سامسونگ تولید می کرد یا به عبارت دیگر تا قبل از تولید مدل Apple A8 ، فقط سامسونگ چیپست های اپل را برایش تولید می کرد ، البته تمام طراحی های SoC را خود اپل انجام می دهد و سامسونگ و TSMC فقط آن ها را تولید می کنند( طراحی توسط اپل ، تولید توسط سامسونگ و TSMC).

نمودار زیر مربوط به نسبت چیپست های تولیدشده توسط سامسونگ و TSMC است که در iPhone 6s و iPhone 6 Plus به رفته است.

TSMC یک شرکت تایوانی است که در سال 1987 توسط Moriss Chang تاسیس شد و در زمینه ی تولید چیپست علاوه بر کمپانی Apple با سایر کمپانی ها نظیر NVIDIA ، MediaTek نیز همکاری می کند.

حال به بررسی انواع سیستم روی تراشه هایی که اپل تا کنون در تولید محصولات خود به کار برده است می پردازیم .

قبل از معرفی SoC های سری A اپل ، این کمپانی چندین System on Chip دیگر را نیز برای اولین آیفون ها و آیپاد های لمسی خود ، طراحی کرد که توسط سامسونگ ساخته شدند. این SoC ها ادغام یک پردازنده ی تک هسته ای مبتنی بر معماری ARM و یک واحد پردازش گرافیکی و دیگر بخش ها است که در کنار هم در یک پکیج قرار گرفته اند.

اپل اِی پی ال 0098 (Apple APL0098)

APL0098 اولین SoC طراحی شده توسط کمپانی اپل است که از آن در 2007 June 29 پرده برداری شد. تکنولوژی ساخت این چیپست 90 نانومتری است . پردازنده ی تک هسته ای آن کلاکی معادل 412 MHz دارد که مبتنی بر معماری ARM11 می باشد. پردازنده ی گرافیکی آن نیز از نوع PowerVR MBX Lite است که قدرتی 103 مگاهرتزی دارد . اولین آیفون ، آیفون 3G و نسل اول آیپاد ها ، همگی از این SoC استفاده می کردند.

نکته : PowerVR پردازنده های گرافیکی طراحی شده توسط کمپانی انگلیسی Imagination Technologies‎ است.

نکته :  معماری ARM11 درواقع همان ARMv6 است.

اپل اِی پی ال 0278 (Apple APL0278)

APL0278 در 9 سپتامبر 2008 با تکنولوژی ساخت 65 نانومتری ، برای اولین بار برروی دومین نسل آیپاد تاچ قرار گفت  . پردازنده ی این چیپست تک هسته ای و تحت معماری ARM11 است که توان پردازش تا 533 MHz را دارد. پردازنده ی گرافیکی آن نیز همانند مدل قبل PowerVR MBX Lite با این تفاوت که تا 133 MHz کلاک دارد. چهارمین نسل آیپاد نانو نیز از این SoC بهره می برد.

اپل اِی پی ال 0298 (Apple APL 0298)

APL0298 نیز تحت تکنولوژی ساخت 65 نانومتری و معماری ARMv7 تولید شده است . پردازنده ی اصلی تک هسته اس و از نوع Cortex-A8 با فرکانس کاری 600 مگاهرتز است و یک حافظه ی کش L2 با ظرفیت 256 کیلوبایت ، به آن اضافه شده است ، حافظه ای که در مدل های قبلی وجود نداشت . پردازنده ی گرافیکی 150 مگاهرتزی آن نیز از نوع PowerVR SGX535 است. این چیپست در 8 ژوئن سال 2009 رونمایی شد و در iPhone 3GS به کار گرفته شده است.

اپل اِی پی ال 2298 (Apple APL2298)

APL2298 یک مدل با تکنولوژی ساخت 45 نانومتری است که در آیپاد تاچ نسل سه از آن استفاده شده است. کلاک پردازنده ی تک هسته ای آن که از نوع Cortex A8 می باشد ، 800 مگاهرتز و 200 MHz قدرتی است که برای پردازنده ی گرافیکی این چیپست در نظر گرفته شده است. لازم به ذکر است که از APL2298 در ماه سپتامبر سال 2009 پرده برداری شد.

نکته : از این پس تمام SoC های اپل تحت عنوان سری Ax که برای آیفون ، آیپاد ، آیپد و اپل تی وی مورد استفاده قرار می گیرند و سری Sx که برای ساعت های هوشمند اپل طراحی شده اند  معرفی می شوند.

اپل اِی 4 (Apple A4)

چیپست Apple A4 با شماره مدل APL0398 اولین SoC از سری Ax است که در ماه مارس 2011 معرفی شد . تکنولوژی ساخت این مدل 45 نانومتر است و پردازنده ی تک هسته ای آن از نوع Cortex A8 می باشد که توان کلاک تا 1 گیگاهرتز را دارد . حافظه ی کش L2 به 512 KB افزایش یافته است (در مدل دو مدل قبل 256 KB بود) . پردازنده ی گرافیکی این چیپست نیز همانند دو مدل قبل از نوع PowerVR SGX535 است ، اما برخلاف آن ها می تواند حداکثر تا 250 MHz کلاک کند. از APL0398 در iPhone 4 ، چهارمین نسل آیپاد تاچ ، اولین نسل آیپد و همچنین دومین نسل Apple TV به کار گرفته شده است.

اپل اِی 5 (Apple A5)

سه مدل چیپست تحت عنوان Apple A5 ارائه شده است که به تفکیک به بررسی آنها می پردازیم .

اپل اِی پی ال 0498 (Apple APL0498)

APL0498 یک مدل با تکنولوژی ساخت 45 نانومتری است که در مارس 2011 معرفی شد . پردازنده ی آن دو هسته ای و از نوع Cortex A9 می باشد که هر هسته می تواند حداکثر تا 1 MHz کلاک داشته باشد . کش L2 نیز به 1 MB ارتقاء یافته است . GPU به کار رفته در این چیپست همانند پردازنده ی اصلی دو هسته ای است و می تواند تا 250 MHz کلاک کند . کمپانی اپل از این SoC برای ساخت iPad 2 و iPhone 4S استفاده کرده است .

اپل اِی پی ال 2498 (Apple APL2498)

این چیپست نسخه ی بروز شده ی مدل قبل یعنی APL0498 است . تمامی مشخصات سخت افزاری آن به جز تکنولوژی ساخت و  سایز Die ، همانند مدل قبل می باشد. سایز Die در مدل قبل حدود 122 میلی متر مربع و در این چیپست حدود 70 میلی متر مربع است.  همچنین تکنولوژی ساخت نیز به 32 نانومتر کاهش پیدا کرده است. کاهش سایز Die و تکنولوژی ساخت باعث شده است که در هنگام وبگردی 15% ، در هنگام بازی کردن 30% و همچنین در زمان پخش ویدئو 20% در مصرف باتری نسبت به مدل APL0498 صرفه جویی شود. از این SoC در سومین نسل اپل تی وی ، پنجمین نسل آیپاد تاچ ، آیپد مینی برخی از مدل های آیپد 2 به کار گرفته شده است. لازم به ذکر است که تاریخ عرضه ی این چیپست مارس 2013 می باشد. نکته ی قابل توجه برای این مدل این است که یک هسته از پردازنده ی اصلی برای Apple TV غیر فعال می باشد.

نکته : Die همان سطح سیلیکونی است که ترانزیستورها برروی آن قرار می گیرند.

اپل اِی پی ال 7498 (Apple APL7498)

APL7498 یک چیپست با تکنولوژی ساخت 32 نانومتری و سطح Die حدودا 38 میلی متر مربعی که در ماه مارس سال 2013 از آن رونمایی شد. این SoC که فقط در برخی از Apple TV ها به کار رفته است ، دارای یک پردازنده ی تک هسته ای از نوع Cortex A9 و پردازنده ی گرافیکی PowerVR SGX543 می باشد.

اپل ای 5 ایکس (Apple A5X)

Apple A5X در واقع قوی ترین نسخه ی ( یا نسخه ی High Performance) چیپست های Apple A5 است . اپل ادعا می کند که کارایی گرافیک در مدل 2 برابر A5 می باشد چرا که پردازنده ی گرافیکی A5X برخلاف مدل قبل که دو هسته ای بود ، چهار هسته ای  و از نوع PowerVR SGX543MP4 با 250 مگاهرتز کلاک است . کنترلر حافظه نیز در این SoC چهار کاناله می باشد که به سرعت A5X می افزاید. افزایش هسته های GPU و کنترلر حافظه در این چیپست باعث شده است که سطح Die آن به 165 میلی متر مربع افزایش یابد . Apple A5X که با شماره مدل APL5498 نیز شناخته می شود در ماه مارس 2012 به همراه نسل سوم آیپد معرفی شد .تکنولوژی ساخت این سیستم روی تراشه 32 نانومتری است . پردازنده ی اصلی ، دوهسته ای و از نوع Cortex A9 با فرکانس کاری 1.0 GHz می باشد . فرق دیگری A5X نسبت به سایر مدل ها دارد این است که ، همانطور که در تصویر مشاهده می کنید، برروی این چیپست یک برآمدگی وجود دارد . این برآمدگی فقط برروی مدل های A5X و A6X وجود دارد و شما در مدل های دیگر آن را مشاهده نخواهید کرد.

اپل اِی 6 (Apple A6)

از Apple A6 که با شماره مدل APL0598 نیز شناخته می شود ، به همراه iPhone 5 در 12 سپتامبر 2012 رونمایی و پس یک سال برای  iPhone 5C نیز به کار گرفته شد. اپل ادعا می کند که پردازنده ی گرافیکی A6 دو برابر قوی تر از A5 و همچنین اندازه ی A6 حدود 22% کوچک تر از A5X است و مصرف باتری کمتری نیز نسبت به آن دارد. این چیپست که از تکنولوژی ساخت 32 نانومتری بهره می برد ، دارای یک پردازنده ی دو هسته ای از نوع Swift می باشد که هر هسته می تواند تا 1.3 GHz کلاک داشته باشد. پردازنده ی گرافیکی سه هسته ای آن نیز از نوع PowerVR SGX543MP3 است که تا 266 مگاهرتز کلاک می کند.

اپل اِی 6 ایکس (Apple A6X)

از   Apple A6Xبا شماره مدل APL5598 به همراه چهارمین نسل iPad و در تاریخ 23 اکتبر  2012 پرده برداری شد. A6X نسخه ی High Performance مدل A6 است که پردازنده ی آن حدود 0.1 GHz قوی تر از Apple A6 است . پردازنده ی گرافیکی نیز از 3 هسته ای به 4 هسته ای PowerVR SGX554MP4 بهبود یافته که همانند A6 می تواند 266 مگاهرتز کلاک داشته باشد . اما تفاوت اصلی بین A6 و A6X بین کانال های کنترلر حافظه ی آن هاست به طوری که در A6 دو کاناله است و در A6X چهار کاناله که همین امر باعث می شود پردازنده ی گرافیکی A6 حدود 25 GFLOPS کارایی داشته باشد و A6X حدود 68 GFLOPS . تکنولوژی ساخت این SoC نیز 32 نانومتری است.

نکته : FLOPS مخفف FLoating point OPerations per Second و مقایسی برای سنجیدن کارایی پردازنده ها است.

اپل اِی 7 (Apple A7)

از Apple A7 به بعد ، تمام سیستم روی تراشه هایی که اپل ارائه نموده است ، 64 بیتی می باشند. A7 تحت دو مدل وارد بازار شد ، یکی مدل APL0698 که برای گجت های iPhone 5S ، iPad Mini 2 و iPad Mini 3 به کار گرفته شده است و مدل APL5698 که فقط می توان آن را برروی iPad Air یافت. حال به صورت دقیق تر به بررسی این دو چیپست می پردازیم .

اپل اِی پی ال 0698 (Apple APL0698)

از APL0698 چیپست در ماه سپتامبر سال 2013 رونمایی شد. این SoC با تکنولوژی ساخت 28 نانومتری ، دارای یک پردازنده ی 2 هسته ای از نوع Cyclone با معماری ARMv8 است که هر هسته ی آن می تواند تا 1.3 گیگاهرتز کلاک داشته باشد. وجود یک کش L3 چهار مگابایتی نیز باعث می شود که پردازش ها سریع تر انجام شوند ، چیزی که در CPU های قبلی وجود نداشت. پردازنده ی گرافیکی چهار هسته ای آن نیز از نوع PowerVR G6430 است که می تواند تا 450 MHz کلاک داشته باشد.

اپل اِی پی ال 5698 (Apple APL5698)

تمامی مشخصات APL5698 که در اکتبر 2013 از آن پرده برداری شد ، شبیه به مدل قبل یعنی APL0698 است . فقط یک تفاوت کوچک بین CPU های آن ها وجود دارد . کلاک پردازنده ی چیپست APL5698 حدود 0.1 GHz بیشتر از مدل APL0698 است .

اپل اِی 8 (Apple A8)

این چیپست که با شماره مدل APL1011 نیز شناخته می شود ، توسط کمپانی TSMC تولید شده و برروی محصولاتی مانند iPhone 6 ، iPhone 6 Plus ، نسل ششم iPod Touch ، iPad Mini 4 و نسل چهارم Apple TV به کار گرفته شده است. تکنولوژی ساخت این چیپست 20 نانومتر است. پردازنده ی دو هسته ای آن از نوع Typhoon است که می تواند تا 1.5 GHz کلاک داشته باشد. پردازنده ی گرافیکی APL1011 نیز چهار هسته ای و از نوع PowerVR GX6450 است که کلاکی 450 مگاهرتزی دارد. تاریخ انتشار آن مربوط به 9 سپتامبر 2014 است ، همان تاریخی که از iPhone 6 و iPhone 6 Plus رونمایی شد. اپل مدعی است که این پردازنده ی این SoC ، حدود 25%  و GPU آن نیز حدود 50% عملکرد بهتری نسبت به Apple A7 دارند.

اپل اِی 8 ایکس (َApple A8X)

Apple A8X در واقع مدل تقویت شده ی A8 است که همانند آن طراحی اش توسط اپل صورت گرفته و توسط کمپانی TSMC به مرحله ی  تولید رسیده است. در ساخت A8X که با شماره مدل APL1012 نیز شناخته می شود ، از تکنولوژی 20 نانومتری استفاده شده است. همچنین از این چیپست در تاریخ 16 اکتبر 2014 همراه با iPad Air 2 رونمایی شد.  پردازنده ی سه هسته ای آن از نوع Typhoon می باشد که هر هسته ی آن می تواند تا 1.5 GHz کلاک داشته باشد. پردازنده ی گرافیکی هشت هسته ای PowerVR GXA6850 این چیپست باعث شده تا عملیات گرافیکی به خوبی هرچه تمام تر در iPad Air 2 نمایش داده شوند . لازم به ذکر است اپل ادعا می کند که عملکرد پردازنده ی این SoC حدود 40% و پردازنده ی گرافیکی آن نیز حدود 2.5 برابر بهتر از مدل A7 است.

اپل اِی 9 (Apple A9)

Apple A9 توسط هر دو کمپانی سامسونگ و TSMC تولید شده است . یعنی اسمارتفون iPhone 6S هم با چیپست تولیدشده توسط سامسونگ که با شماره مدل APL 0898 است ، وجود دارد و هم با چیپست APL1022 تولیدشده توسط TSMC . حال به بررسی هر یک از این SoC ها می پردازیم .

اپل اِی پی ال 0898 (Apple APL0898)

از این چیپست که دارای تکنولوژی ساخت 14 نانومتری بهره می برد ، همانطور که گفته شد ، توسط سامسونگ تولید شده و در 9 سپتامبر 2015 ، همزمان با معرفی iPhone 6S و iPhone 6S Plus از آن رونمایی شد . پردازنده ی APL0898 ، دو هسته ای و از نوع Twister می باشد که توانایی کلاک تا 1.85 گیگاهرتز را دارد. کش سطح 2 آن  3 MB و حافظه کش L3 نیز 4MB است . پردازنده ی گرافیکی این چیپست نیز 16 هسته ای و از نوع PowerVR GT7600 است که می تواند تا 450 مگاهرتز کلاک و تا حدود 173 گیگافلاپس کارایی داشته باشد . APL0898 در اسمارتفون های iPhone 6S ، iPhone 6S Plus و iPhone SE به کار گرفته شده است .

اپل اِی پی ال 1022 (Apple APL1022)

تمامی مواردی که برای مدل سامسونگی A9 در بالا ذکر شد ، برای مدل APL1022 که توسط کمپانی TSMC تولید شده است نیز صدق می کند. به جز تکنولوژی ساخت آن که برای مدل تولید شده توسط TSMC برابر با 16 نانومتر می باشد که همین امر باعث می شود آیفون هایی که SoC کمپانی TSMC در آن ها به کار گرفته شده اند ، کمی زود تر از آیفون هایی که از چیپست A9 کمپانی سامسونگ بهره می برند ، شارژ خالی کنند.

اپل اِی 9 ایکس (Apple A9X)

اپل در تاریخ 9 سپتامبر 2015 از طراحی و ویژگی های A9X خبرداد و آن را در 11 نوامبر همان سال منتشر کرد. این کمپانی مدعی است که عملکرد پردازنده و GPU چیپست A9X ، به ترتیب 1.8 و 2 برابر بهتر از مدل A8X است. این سیستم روی تراشه که با شماره مدل APL1021 نیز شناخته می شود توسط کمپانی TSMC و تحت تکنولوژی ساخت 16 نانومتری ساخته شده است . پردازنده ی آن 2 هسته ای و از نوع Twister می باشد که توانایی کلاک تا 2.26 گیگاهرتز را دارد. پردازنده ی گرافیکی APL1021 از نوع PowerVR 7XT و 12 هسته است که عملکردی 345 گیگافلاپی دارد. آیپد پرو 12.9 اینچی و آیپد پرو 9.7 اینچی ، از جمله دستگاه هایی هستند که از این SoC بهره می برند.

سری Sx

اپل اس 1 (Apple S1)

تنها چیپستی که تا کنون کمپانی اپل برای ساعت های هوشمند خود معرفی کرده است ، Apple S1 نام دارد که با شماره مدل APL0778 نیز شناخته می شود. این سیستم روی تراشه که از تکنولوژی ساخت 28 نانومتری بهره می برد ، دارای پردازنده ی تک هسته ای از نوع Cortex A7 است که حداکثر تا 520 MHz می تواند کلاک داشته باشد . پردازنده ی گرافیکی آن نیز سری پنج PowerVR است . از این SoC که توسط سامسونگ تولید شده است در آپریل 2015 رونمایی شد.

نمودار زیر نیز مربوط به عملکرد پردازنده ی گرافیکی چیپست های اپل است بر حسب گیگافلاپس است.