Het is weer die tijd van het jaar. De lucht is fris, de bladeren verkleuren en de nieuwe Apples komen uit. Als je het ons vraagt, is het leukste van de herfst het openschroeven van een Apple of twee. In de geest van het seizoen duiken we in de A7-processor van Apple.

Het zou geen Apple-seizoen zijn zonder onze vrienden van Chipworks. Dankzij deze brengers van het goede nieuws hebben we alle details over de nieuwe processor van Apple.

Wilde je de interne onderdelen zien?

Geen zorgen, daar komen we zo bij. Maar eerst kijken we naar de wetenschap achter de magie.

Geen wetenschap zonder laboratorium. En Chipworks heeft precies dat.

We zijn stikjaloers op de Ion Beam Etcher (IBE) van Chipworks.

Onze vriend IBE verwijdert lagen van een halfgeleider door deze te bestoken met atomen in een ionenstraal. Kracht. Precisie. Gewoonweg geweldig.

Na de voorbewerking worden de chips onderzocht. Het is het beste om te zien dat je specimen gereed is...

...gereed voor de transmissie-elektronenmicroscoop (TEM).

Dit apparaat is handig wanneer je de spanning van een transistor, de dikte van de gate-oxide of de oriëntatie van het kristalrooster wilt weten.

Net als de ionenstraler gebruikt de TEM de eerst schieten, dan vragen stellen-methode door elektronen op zijn doelwit af te vuren om te zien waar ze precies van gemaakt zijn.

We hebben ons vermaakt met een kleine blik in de speeltuin van Chipworks, maar we moeten doorgaan voordat het vooruitlopende kwijlen leidt tot een reeks toetsenbordvervangingen.

Zoals beloofd door Apple, en onlangs bevestigd door Gizmodo via de magie van benchmarktests, biedt de A7 tweemaal de prestaties van de A6-processor.

De A7 is de eerste 64-bits processor die in een smartphone wordt gebruikt. Gebaseerd op de recensie van AnandTech, lijkt het erop dat het grootste deel van de prestatiewinst van de A7 niet voortkomt uit inherente voordelen van een 64-bits architectuur, maar eerder uit de overstap van de verouderde ARMv7-instructieset naar de nieuw ontworpen ARMv8.

Met behulp van geavanceerde, dure apparatuur heeft Chipworks een foto van de die van de A7 gemaakt. Deze lijkt sterk op zijn voorganger, de A6.

Al vroeg in het proces hadden onze goede vrienden bij Chipworks dit te zeggen over de A7:

“We hebben door middel van een eerste analyse bevestigd dat het apparaat gefabriceerd is in de gieterij van Samsung. We vermoeden dat we de 28 nm Hi-K Metal Gate-technologie (HKMG) van Samsung zullen zien."

Je zou denken dat ze het bij de die zouden laten en het daarbij zouden laten, toch?

Niet dus.

Bekijk de dwarsdoorsnede van de A7-processor. Elk klein bultje (waar je die gele lijn doorheen ziet lopen) is een transistor. Door de totale afstand tussen tien van deze transistors te meten, kunnen we het productieproces van een chip schatten—in essentie hoe compact de fabrikant al dat rekenvermogen kan verpakken.

De technici bij Chipworks haalden hun [nano]meterlat tevoorschijn en maten de afstand tussen deze transistors, die in eerste instantie erg leek op die van de A6.

Maar wacht! Het blijkt dat de “gate pitch” van de A7 — de afstand tussen elke transistor — 114 nm is, vergeleken met de 123 nm van de A6.

Die 9 nm maken een groot verschil. Apple wilde hun huidige 32 nm-proces verbeteren en besloot de A7 te maken met hetzelfde 28 nm-proces als de acht-core Samsung Exynos 5410, de huidige vlaggenschip-CPU voor Samsungs eigen Galaxy-lijn.

Wat betekent dat concreet? Met een beetje wiskundig goochelwerk (28^2 gedeeld door 32^2 = 784/1024) komt deze schijnbaar kleine verandering overeen met hetzelfde rekenvermogen, maar dan op 77% van het oorspronkelijke oppervlak. En aangezien het oppervlak van de A7-processor groter is dan dat van de A6, betekent dit nog meer rekenvermogen voor een gezonde, smartphone-gerelateerde levensstijl.

De A7 transistor level die-foto onthult alle één miljard plus transistors op een oppervlakte van 102 mm².

Nee, pak de vergrootglas er maar niet bij, wij zoomen wel wat verder in voor je.

Update: Onze chip-vrienden hebben ons de "plattegrond" van de A7 gegeven!

Chipworks heeft wat onderzoek gedaan en ontdekt dat de M7 een NXP LPC18A1 is, onderdeel van de LPC1800-serie van krachtige microcontrollers gebaseerd op de ARM Cortex-M3.

Geloof je het niet? Bekijk de NXP-inscriptie rechtsboven op de chipfoto.

Van Chipworks: "De M7 is een nieuwe richting voor Apple: in een poging om het stroomverbruik te verminderen, is de M7-chip toegewezen aan het verzamelen en verwerken van data van de versnellingsmeter, gyroscoop en het kompas."

De M7 heeft dus als taak om informatie van drie sensoren te verwerken, en met de hulp van Chipworks hebben we deze ook gevonden:

Bosch Sensortech BMA220 3-assige versnellingsmeter

STMicroelectronics 3-assige gyroscoop

AKM AK8963 3-assige magnetometer

Het gebruik van de A7 om dit soort gegevens te monitoren zou zwaar overdreven zijn, dus de M7 is geïntroduceerd om deze sensoren constant en met een laag stroomverbruik in de gaten te houden.

Deze keer koos Apple ervoor om bij de 8 MP-resolutie voor de iSight-camera te blijven, maar het actieve pixelarray-oppervlak is met 15% vergroot. Grotere pixels en een breder f/2.2-diafragma zorgen ervoor dat het systeem een 33% hogere lichtgevoeligheid levert.

Dat is allemaal mooi meegenomen, maar heb je je ooit afgevraagd hoe een pixelgrootte van 1,5 µm er eigenlijk uitziet? Nou, vraag het je niet langer af! De eerste afbeelding in deze stap laat zien hoe je camera je ziet wanneer je die selfie met tuitmondje maakt.

In deze module zit de BCM4334, zoals we die vorig jaar zagen in de iPhone 5. Deze bevat een IEEE 802.11 a/b/g/n single-stream MAC/baseband/radio, Bluetooth 4.0 + HS en een geïntegreerde FM-radio-ontvanger.

Hij is ontworpen voor gebruik met externe 2,4 GHz en 5 GHz front-end-modules, waaronder vermogensversterkers, T/R-schakelaars en optionele ruisarme versterkers.

Apple heeft ervoor gekozen de iPhone niet te upgraden met de nieuwste Broadcom-chipset om te profiteren van hun nieuwe 802.11ac-basisstations.

De Qualcomm MDM9615M 4G LTE-modem maakt gebruik van een tweekoppig systeem: een door Samsung gefabriceerde LTE-basisbandprocessor gecombineerd met een Samsung DRAM-module om providerspecifieke informatie te behouden.

Met al het vermogen van de nieuwe A7, de opwindende camerafuncties en de M7-coprocessor is het makkelijk te vergeten dat smartphones nog steeds telefoons zijn, en het voeren en aannemen van gesprekken zou een behoorlijk hoge prioriteit moeten hebben. Deze functionaliteit wordt afgehandeld door een indrukwekkende reeks RF-componenten die samenwerken:

Skyworks SKY77810 2G/EDGE-eindversterker

Avago A792503 Band 25/3-eindversterker

RF Micro RF3763 Band 5/8 duale eindversterker

Skyworks SKY77572 Band 18/19/20-eindversterker

Skyworks SKY77496 Band 13/17-eindversterker

TriQuint TQF6414 Band 1/4 duale eindversterker

Bedankt dat u met ons mee bent gegaan op deze ontdekkingsreis door de elektronica, en nogmaals hartelijk dank aan onze vrienden bij Chipworks!

Voor diepgaande informatie kunt u het artikel van Chipworks bekijken: Inside the iPhone 5s.

En als u ze vorige week gemist heeft, vergeet dan niet onze demontage van de iPhone 5s en iPhone 5c te bekijken, nog steeds vers van de pers uit Australië.