2015
產業資訊 09/10

蘋果發表新一代IPHONE.自由時報



Apple 於台灣時間 2015 年 9 月 10 日凌晨於舊金山(San Francisco)的比爾•格雷厄姆市政禮堂(Bill Graham Civic Auditorium)舉辦新產品發表會,其中包含 iPhone、iPad Pro、Apple TV 與新一代 Apple Watch 作業系統,可謂歷年來產品最豐富,本文主要將對佔蘋果營收 6 成以上之 iPhone 產品內部核心主要晶片做些討論,包含處理器、記憶體與無線通訊晶片等。
本代 iPhone 延續過去傳統命名為iPhone 6s,在外型上維持與 iPhone 6 相同之 4.7 吋與 5.5 吋,解析度也不變,故螢幕每英吋像素(Pixels Per Inch/PPI)也相同。iPhone 6s 最大的特色為增加 3D Touch,此源自 Apple Watch 所使用的 Force Touch 功能經持續加以改良,增加使用者體驗(User Experience)效果,在外觀顏色方面,除了原本 iPhone 6 顏色外,另外增加了與過去傳聞相同的玫瑰金色。主要相機模組解析度也大幅增至主相機 1,200 萬畫素,前置相機也同步增至 500 萬畫素。而扮演 iPhone 內部核心主要運算功能的晶片部分,以下將討論與前一代 iPhone 6 最大差異。

A9 採用新電晶體架構
根據 Apple 發表會訊息,iPhone 6s 內新一代 A9 應用處理器(Application Processor/AP)採用新電晶體架構(New Transistor Architecture),由於 iPhone 6 內 A8 處理器為使用台積電之 20 nm bulk 電晶體製程,所謂新電晶體架構很可能為鰭式電晶體(FinFET),可能代工廠商為台積電之16 nm或是三星之 14 nm 製程。隨著電晶體製程持續微縮,閘級氧化層(Gate Oxide)厚度越來越薄,從閘級漏出的電流將越來越大,對於個人行動裝置的待機(Standby)時間造成嚴重威脅,FinFET 利用多維(multi)或三維閘級去控制(Control)電流。Intel 在 2X nm 已開始使用 FinFET,目前已全面商業化至其微處理器產品中。台積電與三星則在 1X nm 全面導入 FinFET。
Apple 表示 A9 的中央處理單元(Central Processing Unit/CPU)將較 A8 快 70%,由於 A9 應該還是與 A8 採用相同 ARM v8 指令級架構,A9 很有可能使用與 iPad Air 2 的 A8X 相同的 3 核心。而 A9 之圖形處理單元(Graphic Processing Unit/GPU)根據 Apple 宣稱效能將比 A8 增加 90%,故應該可能也與 A8X 相同採用 8 核心客製化(Customization)之 PowerVR 架構,A9 此次主要特色為透過 FinFET 的導入降低面積與改善散熱,再加上電路最佳化來達到全面效能升級的效果。

記憶體加大、支援 4K 錄影
iPhone 6s 後製主鏡頭可支援 4K 錄影。4K 解析度為 Full HD 的 4 倍(2×2),像素(Pixel)可達 800 萬。由於手機儲存容量不若大型錄影或是單眼器材,通常在錄影時會先經過基本壓縮處理,如DCT等,再加上原本 AP 內通常整合 CPU 與 GPU,手機內 DRAM 需要共用傳統主記憶體與 Frame Buffer,再加上作業系統傳統運作需要,iPhone 6s 對整體手機動態記憶體需求大增,故 iPhone 6s 內部 DRAM 使用量很可能從原本 iPhone 6 之1GB LPDDR3 增加至 2GB LPDDR4。
可能首次運作在 iPhone 的 LPDDR4,估計速度為 3200 Mbps。LPDDR 與傳統 DDR 最大差別為低功耗,由於功耗與電壓平方成正比,LPDDR4 使用 1.1 V 較 LPDDR2/LPDDR3(1.2V)為低,故可以提升iPhone 6s 待機時間。LPDDR4 另外一個重要新改變為在 Die 上使用雙通道(Dual Channel)。傳統雙通道早期使用在系統上,由 DRAM 控制器掌控,LPDDR4 在 Die 上使用兩側 Pad 運用雙通道存取,將原本儲存陣列(Array)至Pad之關鍵路徑(Critical Path)理論上縮短一半,可以提升 LPDDR4 的速度,並改善訊號完整性(Signal Integrity)。目前擁有 LPDDR4 產品的廠商中,最大單一 Die 容量為 8Gb,以 iPhone 6s 所使用 2GB 為例,由於其Form Factor 較 iPad Air 2等平板電腦為小,推測應該堆疊兩顆Die還是以傳統 PoP(Package on Package)方式在封裝於 A9 處理器上,而非如 iPad Air 2 獨立(Discrete)在外面。

更快的 LTE 速度
iPhone 6s 發表會提到更快的 LTE-Advanced(LTE-A),由於 iPhone 6 已經使用高通(Qualcomm)公司的MDM 9625M,其已經支援 Category 4(Cat. 4),日常生活使用中,人們通常注重下載(Download)大於上傳(Upload)速度,在 3GPP Specification當中,比 Cat. 4 更快的下載速度為 Cat.6,故 iPh one 6s可能使用 MDM 9635M。CAT 6 支援兩個載波單位(Carrier Component/CC)之載波聚合 (Carrier Aggregation),每個 CC 最大為 20MHz 頻寬,較前一代 iPhone 6 速度 150Mbps 增加為 300Mbps。(MDM 9625M 支援 Cat.4 單一 CC 最大 20MHz,或者可聚合2個各最大10MHz之載波)。

許多國家 LTE-A 網路已陸續開台
iPhone 6s 開始支援 300Mbps 之 LTE-A 網路原因為許多國家電信商已經陸續開台。根據全球行動供應商協會(Global mobile Suppliers Association/GSA)統計,目前已經有超過 15個 國家包含德國、芬蘭、日本等超過 20 多個電信營運商發表 CAT6 網路,例如日本第一大電信 DoCoMo 在今(2015)年 2 月宣布正式 LTE-A(Cat.6)網路開台,最大下載速度為 225Mbps。

Wi-Fi 首次使用 MIMO
在 iPhone 6 首次進入 IEEE 802.11ac 之後,Wi-Fi 速度已經較前一代 iPhone 5s 所使用 的IEEE 802.11n 多出不少,可達 433Mbps,iPhone 則首次使用 2×2之MIMO (Multiple Input Multiple Output)技術,其利用空間多工原理,在 iPhone 6s 多增加 1 根 Wi-Fi 天線,可以達到 2 倍最大傳輸速度 866 Mbps。由於材料成本(BOM)以及天線干擾因素,MIMO 在手機上設計較為困難,通常會以 OFDM 中常見增加可用頻譜等載波聚合方式增加傳輸速度,Apple 在 iPhone 金屬外殼與天線效應的取捨(Trade Off)有其獨到之處。至於其他近場通訊技術(NFC)與藍芽(Bluetooth)則維持不變。

傳統使用者體驗大於硬體效能追求
此次 iPhone 6s 所新增加的功能還是維持 Apple 傳統,不過度追求新技術,而較重視使用者體驗。例如早已有許多競爭對手如 Sony 在 Z2 時即以支援 4K2K 錄影,而幾乎所有競爭對手都早已使用 2GB DRAM,甚至 3GB。採用高通 810 晶片組之手機甚至已經支援到 Cat.9,而新增速度的 iPhone 6s還在 Cat.6。螢幕解析度方面也是落後對手一大截,前陣子 Sony 發表的 Z5 Premium 更是在同樣 5.5 吋大小裝進了 4K2K 的螢幕,PPI 整整較 iPhone 6s Plus高出一倍。即使如此,Apple還是按其重視使用者體驗的策略對於軟硬體整合的流暢度以及納入 3D touch 的使用者體驗來服務消費者,維持其傳統步調。

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