Skip to main content
iOSiOS 17iPhoneiPhone 15

Внимательный взгляд на чип A17 Pro, на котором работает iPhone 15 Pro.

Чип A17 Pro – пристальный взгляд на технологию | Иллюстративное фото кремниевой пластины.

Чип A17 Pro, используемый в моделях iPhone 15 Pro и Pro Max, был первым в мире, в котором использовался 3-нанометровый техпроцесс, и Apple уже рассчитывает на 2-нм чип в 2025 году, а затем и на 1,4-нм чип, возможно, по мере того, как уже в 2026 году.

В новом отчете сегодня представлен увлекательный взгляд на то, что задействовано в этих невообразимо малых размерах процессов…

Чип A17 Pro

Apple заявила, что чип A17 Pro стал самым большим прорывом в разработке графических процессоров.

iPhone 15 Pro и iPhone 15 Pro Max оснащены процессором A17 Pro, первым в отрасли 3-нанометровым чипом. Продолжая лидерство Apple в производстве чипов для смартфонов, A17 Pro вносит улучшения во весь чип, включая самый крупный редизайн графического процессора в истории Apple.

Новый процессор стал на 10 процентов быстрее благодаря улучшениям микроархитектуры и дизайна, а Neural Engine теперь работает до 2 раз быстрее, обеспечивая такие функции, как автозамена и персональный голос в iOS 17.

Графический процессор профессионального класса работает на 20 процентов быстрее и открывает совершенно новые возможности благодаря новому 6-ядерному дизайну, который повышает пиковую производительность и энергоэффективность. Теперь благодаря аппаратно-ускоренной трассировке лучей, которая в 4 раза быстрее, чем программная трассировка лучей, iPhone 15 Pro предлагает более плавную графику, а также более захватывающие AR-приложения и игровые возможности. iPhone 15 Pro приносит пользователям реалистичные игры с консольными играми, которые раньше никогда не появлялись на смартфонах.

Невообразимый масштаб

Хотя когда-то цифры нанометров относились к физическому размеру затворов транзисторов, сейчас это уже не так. Вместо этого цифры призваны обеспечить основу для понимания сокращения масштабов компонентов.

Financial Times, сосредоточив внимание на конструкции чипов, отмечает, что используемые транзисторы теперь строятся атом за атомом и включаются и выключаются миллиарды раз в секунду.

Всего в одном квадратном миллиметре может разместиться 200 миллионов транзисторов, а в одном чипе — десятки миллиардов. Производители планируют втиснуть триллион в не столь отдаленном будущем.

Другой способ представить масштаб заключается в том, что транзисторы соединены между собой металлической проволокой. Сколько проводов втиснуто в эти микросхемы? Почти 500 км (310 миль)!

Отражено в себестоимости изготовления

TSMC лидирует в мире по производству чипов все меньшего размера, поэтому она является единственным поставщиком чипов Apple A-серии и M-серии: ни один другой производитель микросхем не способен работать с такими крошечными размерами.

Но сложность задачи отражается на затратах на проектирование и создание этих чипов. Например, по оценкам, при переходе от 10 нм к 5 нм затраты Apple на разработку нового чипа увеличились со 174 до 540 миллионов долларов. Стоимость строительства завода по производству этих чипов для TSMC выросла с 1,7 млрд долларов до 5,4 млрд долларов за то же время.

Достигая пределов физики

Общий процесс изготовления чипса из песка особо не изменился. Мы по-прежнему нагреваем песок, извлекаем кремний, используем стержень для создания «були» в форме винной бутылки, нарезаем ее на пластины, полируем их, гравируем на них узоры, обдуваем их ионами, чтобы создать проводящие и изолирующие области, и добавьте провода для подключения транзисторов.

Что изменилось, так это сложность и точность этапов травления и разводки.

Для создания самых маленьких чипов машины стоимостью в несколько миллионов долларов, производимые единственной голландской компанией ASML, используют крайний ультрафиолет для создания этих прекрасных трафаретов. Машины размером с автобус, но настолько точные, что могут направить лазер так, чтобы он поразил мяч для гольфа даже на Луне.

Сейчас мы приближаемся к пределам физики с точки зрения того, насколько меньшим может быть процесс, поэтому новейшие конструкции чипов объединяют несколько слоев.

«Вы действительно начинаете расширять это третье измерение, которое не использовалось в течение первых 60 лет транзисторных технологий», — говорит Аут из Intel. «[When] вы строите небоскребы, у вас заканчивается способность сжимать вещи в поперечном направлении, поэтому вы начинаете строить, и это то, что мы делаем». […]

Этот поворот к вертикальному проектированию и разработке является «своего рода большим событием», говорит Кох из SemiAnalysis, поскольку впервые отрасль признала, что у нее заканчиваются горизонтальные варианты. «Мы замедляемся в одном направлении, но ускоряемся в другом», — говорит он.

Подход Apple к объединению различных чипов (или «чиплетов») также рассматривается как будущее.

Развитие упаковки проложило путь к еще одному сдвигу в полупроводниковой архитектуре: «чиплетам».

Инженеры отходят от построения всего микропроцессора на одном куске кремния — монолитной «системы на кристалле» — и переходят к многочиповым модулям (MCM). Эти MCM представляют собой группы чипов с различными функциями, построенные на отдельных кусочках кремния, а затем объединенные вместе, чтобы работать как единый электронный мозг.

Еще одной запланированной разработкой является разделение силовой и сигнальной проводки, чего раньше никогда не делалось.

Провода питания будут двигаться сверху (спереди) вниз (задняя сторона) чипа, располагаясь под слоем транзистора, а не над ним. Соединения останутся на месте. Ранние тесты показывают, что такой прямой путь подачи электроэнергии, а уменьшение путаницы проводов приводит к повышению эффективности.