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Unsere Prognose zu Apples A8-Chip im iPhone 6

1. September 2014, 16:04 Uhr | Frank Riemenschneider

Fortsetzung des Artikels von Teil 7

Herstellungsprozess, TDP und Die-Größe

Schon seit Jahren halten sich Gerüchte, dass Apple seine durch Patentstreitigkeiten belastete Partnerschaft mit Samsung zu Gunsten der weltgrößten Foundry TSMC in Taiwan aufgeben möchte. Beim A8 ist es jetzt endlich soweit. Zum einen hatte Samsung in seinem 20-nm-Prozess große Probleme mit der Chipausbeute, während es TSMC offensichtlich geschafft hat, die nötigen Kapazitäten für Apples Volumina bereitzustellen. Dass der 20-nm-Prozess funktioniert, zeigt das LTE-Modem MDM9x35 von Qualcomm – es wird seit Mitte des Jahres bei TSMC in 20 nm gefertigt.

Der Übergang von 28 zu 20 nm entspricht wie schon erwähnt einem vollständigen Prozessknoten. Dies steht im Gegensatz zu dem Übergang vom A5 zum A6. Die Logikdichte des A8 dürfte somit derartig steigen, dass die gleiche Funktionalität nur noch 50 bis 70 Prozent der ursprünglichen Fläche einnimmt. Bisher war Apple sehr aggressiv in bezug auf Chip-Größen. Zum Beispiel war der A5X 165 mm² groß, während Nvidias Tegra 4 nur 80 mm² maß. Dieses Allzeit-Maximum hat sich in den letzten Jahren auf rund 100 bis 120 mm² reduziert, was aber immer noch riesig ist. Große Chips bedeuten, dass Sie weniger Chips pro Wafer erhalten, und dass, wenn es irgendwelche Fehler im Zusammenhang mit der Fläche gibt, auch die Chip-Ausbeute leidet. Apples Bereitschaft, diese Risiken immer wieder zu tragen, zeigt, dass eine potentielle Größenreduzierung des A8 wenn überhaupt und dann sicher nicht aus einer konservativen Einstellung herrührt.

Die Thermal-Design-Power (TDP) ist das thermische Budget, mit dem Designer arbeiten, um die in ihren Prozessoren generierte Wärme sicher abführen zu können. Im Laufe der Jahre haben Mobil-Chips TDPs bis zu 8 W zugelegt. Das ganze bekam man bislang in den Griff, indem die einzelnen Tasks schneller ausgeführt werden und nicht benötigte Ressourcen durch Clock- oder Power-Gating abgeschaltet werden. TDP ist einer der Gründe, warum Apple den RAM-Speicher in seinen iPads nicht auf das SoC setzt. iPads verfügen über höhere CPU-Frequenzen und größere GPUs, die mehr Wärme erzeugen. Um diese besser abführen zu können, wird das RAM aus dem Package extrahiert. Die TDP ist auch deswegen wichtig, weil langsam aber sicher praktische Grenzen erreicht werden, über die hinausgehend in der Praxis keine einfachen Zuwächse bei der Beschleunigung von CPUs und GPUs mehr möglich sind. Apple hat zwar mit der Cyclone-CPU-Architektur alle Kritiker Lügen gestraft, aber alles hat seinen Preis: Der A7 nimmt bei Festkommaberechnungen doppelt soviel Strom auf wie der A8, bei Gleitkommaberechnungen ist es immerhin noch fast doppelt soviel. Dem A8 wird das Schrumpfen der Prozessgeometrie helfen: Trotz mehr Transistoren (geschätzt 1,3 Mrd. durch die größere GPU) wird die Gesamtleistungsaufnahme im aktiven Modus gegenüber dem A7 nicht steigen.

Elektroniknet-Prognose: Fertigung in TSMCs 20-nm-Prozess, 1,3 Mrd. Transistoren, Die-Größe 112 mm²