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Produziert Samsung Standardware für Apple?

Seziert und analysiert: Noch mehr Details zum Apple A4

Apple selbst hat nicht mehr als den Namen und die Taktfrequenz des iPad-Prozessors veröffentlicht. Der A4 ist demnach mit 1 GHz getaktet und basiert auf der in Smartphones weitverbreiteten ARM-Architektur. Soweit nichts neues, aber wie so oft gibt es immer jemanden der es etwas genauer wissen möchte. Spannend ist besonders die Frage, wie groß Apples Anteil an der Prozessorentwicklung ist, denn die Geheimnistuerei scheint auf eine Eigenentwicklung hinzudeuten.

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Die Firma UBM TechInsights hat sich des A4 näher angenommen und interessantes herausgefunden. Laut Young Choi von UBM TechInsights handelt es sich beim A4 wirklich um einen ARM Cortex A8-Prozessor der mit 45 nm Strukturbreite hergestellt wurde (Intel fertigt bereits in 32 nm). Allerdings war der iPad-Prozessor keineswegs der erste Prozessor, der im 45-nm-Herstellungsverfahren für Apple-Produkte produziert wurde. Diese Ehre kam dem iPod touch 3G zuteil. TechInsights hatte nämlich nicht nur den A4-Prozessor, sondern auch die Prozessorhistorie der iPhone- und iPod-touch-CPUs studiert und kam zu dem Schluss, dass Apple neue Prozessortechnologien gerne erst in den iPods teste, bevor sie im iPhone oder im iPad verwendet werden.

Alles von der Stange?

Am Herstellungsverfahren - also der Art, wie das Silizium bearbeitet und die Strukturen auf dem Halbleitermaterial aufgebracht wurden - könne man, so TechInsights, von Hersteller zu Hersteller durchaus Unterschiede erkennen. Man habe also Passivierung (Erzeugung einer nichtmetallischen Schutzschicht), Dielektrika und bekannte Signaturen vieler Halbleiterhersteller mit dem A4 verglichen und sei so zu dem Ergebnis gekommen, dass Samsung der Hersteller des A4 sein müsse. Verwunderlich ist dies nicht, denn Samsung fertigte bereits die Prozessoren für die vorhergehenden iPhone- und iPod-Modelle. Zudem stellte Samsung schon im Sommer 2009 - rund ein halbes Jahr vor der Präsentation des iPad - einen ARM-Prozessor mit 1 GHz, einer Leistung von 2000 DMIPS und 45nm Strukturbreite vor. Ein Wunderprozessor ist der A4 also nicht. Die Cortex-A8-Architektur ist für eine Taktfrequenz von 1 GHz bei einer Strukturbreite von 65nm ausgelegt ist. Kleinere Strukturbreiten bieten immer die Option, den Takt zu erhöhen oder den Stromverbrauch zu senken. Apple hat sich offenbar für Letzteres entschieden. 

Strombedarf

Nachdem Hersteller, Architektur-Design und Herstellungsverfahren aufgedeckt waren, ging es an die Ermittlung des Stromverbrauchs. Das iPad ist mit einem 25-Watt-Akku ausgestattet, der Akkulaufzeiten von mehr als zehn Stunden erlaubt. Der Prozessor muss also sehr sparsam sein, um derartige Laufzeiten zu ermöglichen. Tatsächlich erweist sich nach den Messungen von TechInsight das Display als größter Stromfresser. Je nach Helligkeit genehmigt es sich 1 bis 3,5 Watt. Bei mäßiger Displaybeleuchtung und einem typischen Webbrowsing-Szenario ermittelten die Techniker einen Leistungsbedarf von 2 Watt, wovon etwa ein Watt auf das Mainboard entfällt. Laut TechInsight genehmigt sich eine CPU zwischen 50 und 80 Prozent des Mainboard-Strombedarfs, woraus geschlussfolgert werden kann, dass beim Surfen im Internet 0,5 bis 0,8 Watt der benötigten Leistung auf den A4-Prozessor entfallen. Regelt man die Displaybeleuchtung auf die niedrigste Stufe herunter und spielt Musik oder Videos ab, liegt der Gesamtverbrauch des iPad bei 1,5 bis 1,7 Watt. Lediglich 0,25 bis 0,52 Watt benötigt der Apple-Chip.

Fazit

Der Apple-A4-Prozessor entspricht weitgehend den Spezifikationen des Prozessor-Entwicklers ARM, von dem Apple wie Samsung die Architektur lizensierten. Da Apple selbst über keine Halbleiter-Fabriken verfügt (Intel und IBM sind die letzten Prozessor-Entwickler mit eigener Fertigung) wurde Samsung beauftragt, die A4 -ähnliche Produkte im Portfolio haben. Möglicherweise steckt im A4 seitens Apple vergleichsweise wenig Eigenentwicklung.

Prozessor-Leistung im Vergleich

Wer sich mit der Leistungsfähigkeit von Prozessoren beschäftigt, stößt immer wieder auf merkwürdige DMIPS-Angaben. Merkwürdig deshalb, weil MIPS (Instruktionen pro Sekunde) durchaus eine plausible Einheit darstellen. D steht hier für den Dhrystone-Benchmark, der eine Aussage darüber geben können soll, wie viel schneller eine CPU als eine andere ist. Dazu wurde ein Referenz-Rechner definiert (ein VAX 11/780 der 80er Jahre) dessen Dhrystone-Benchmark-Ergebnis 1757/Sekunde beträgt. Dieser Wert wurde als 1 MIPS definiert.

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iMac | 11.05.2010 - 18:26 Uhr

Vielleicht hat Apple mehr mit Samsung zusammengearbeitet als in diesem Artikel preisgegeben wird...!

Gast | 11.05.2010 - 22:28 Uhr

leider stimmt die aussage zur entscheidung den chip 1ghz laufen zu lassen nicht ganz.

der arm cortex a8 ist nämlich nicht für 1 ghz von arm spezifiziert worden. intrinsity hatte für samsung hier das chip design modifiziert um den chip takt auf 1 ghz anzuheben. das ist immer noch günstiger als von arm den cortex a9 zu lizenzieren...

intrinsity wurde ja nun von apple übernommen und es scheint als steckt hier exakt der selbe chip wie ihn samsung im wave verbaut. den in 7 monaten ist keine firma der welt mit einem eigenen 1ghz arm cortex a8 chip auf dem markt.

apple scheint hier einfach nur sein a4 logo drauf kleben zu lassen und samsung wird seine chips in massen los.

ich bin begeistert wie wenig sich die leute doch mit arm chip designs beschäftigen...

wer nicht lesen kann sich hier einen sehr guten podcast anhören zum arm chips und firmen die arm chip designs nutzen... und die rolle von intrinsity wird auch gleich noch erläutert...

http://chaosradio.ccc.de/cre151.html

zackwinter | 12.05.2010 - 00:15 Uhr

Letztendlich schien es ja schon von Anfang an durch, dass der CPU keine wirkliche Eigenkreation von Apple ist. Schliesslich würde es viel zu viel Ressourcen und Finanzmittel verschlingen. Und das der Prozessor von einer anderen namhaften Firma im Auftrag von Apple produziert wird, war auch ganz klar. Denn Apple hätte nie die Ressourcen oder Kapazitäten um so etwas selbst zu produzieren.

Schliesslich kommt es einzig und allein auf das Zusammenspiel zwischen Hard- und Software an. Und wenn das stimmt, kann selbst dadurch extrem viel Energie gespart werden. Auch durch intelligente Sensoren.

JRadke | 12.05.2010 - 09:09 Uhr

... von 600 bis 1000 MHZ an:
http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a8.php

der Empfehlung des CCC-Podcasts kann ich mich ansonsten nur anschließen.

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