续航更持久，32nm A5处理器为iPad 2带来第二春

两个月前苹果发布了newiPad，也就是大家俗称的iPad3，最重要的升级要属它那高达2048×1536分辨率的Retina屏幕，显示技术的升级也带来一系列连锁反应，GPU处理器的性能要求更高，所以苹果配备的A5X处理器集成了四个GPU核心，相应地电池容量也提高70%达到42.5wh，从而保证续航时间维持10小时左右。

按照惯例，新品发布的同时旧款产品也会降价清仓，入门级的16GBiPad2WiFi售价降到399美元，此外上一代iPhone产品线也降价100美元销售。降价之后的iPad2并没有走到尽头，399美元的iPad2的硬件配置也悄悄地升级了，从原来的45nmLP工艺升级为更先进的32nmLP，这使得iPad2焕发了第二春，为此Anandtech网站还专门撰文分析了处理器工艺升级为iPad2带来的变化。

在本次工艺升级之前，iPad2主要有三类产品型号，iPad2,1是45nmLP工艺处理器，只支持WiFi，iPad2,2以及iPad2,3也是45nm工艺处理器，但是分别额外支持GSM以及CDMA网络。

新出的这款iPad2可以称之为iPad2,4，它也只支持WiFi网络，主要用于取代iPad2,1，但是处理器工艺升级为三星32nmLP。

要想买到iPad2,4型号并不容易，因为苹果并没有特意标注出售卖的iPad2使用是哪款处理器，两款型号的外包装以及平板的外观都是一样的，新的iPad2,4是在中国生产的，在拆开之前你根本无法判断你拿到的产品是否使用了新工艺的CPU。

新的iPad2,4搭配iOS5.1系统，而iPad2,1预装的是iOS5.0.1或者更老版本，Geekbench这样的测试软件可以识别你的平板的硬件型号。

这款iPad2,4购买于BestBuy，尝试其他渠道购买这款型号的努力并没有成功，种种迹象表明iPad2,4的数量非常稀少，正好可以用来研究iPad2,4里面到底改变了什么。

32nmHKMG工艺解析

这一型号的iPad2最重要的改变是处理器工艺升级，虽然A5SOC的规格没有变化，但是制程工艺从45nmLP变为32nmHKMGLP，芯片面积明显减小了。HKMG（高K金属栅极）最早是由Intel在2007年的45nm工艺节点上启用的，其他厂商直到32nm节点才开始掌握这一技术。

制程工艺是非常复杂的技术，但是描述起来也可以很简单。晶体管有两种状态，开的时候允许电流通过，关的时候电流不能通过，而晶体管的规模越小，其状态越难控制，如果关闭状态下晶体管依然允许电流通过（这是技术上不可避免的），那么就会浪费功耗，这就是漏电流的来源。

HKMG工艺实际上分为两部分，首先是作为源极的栅极氧化层/栅极电介质，它的厚度越小越好，但是漏电流也会越来越高，通过使用不同的材料，特别是高介电常数（也就是高K值）材料可以明显降低漏电流，缓解功耗攀升的问题。

第二个改进就是MG也就是金属栅极改进了，通过在栅电极和闸极介电层之间使用金属栅极替代传统的多晶硅栅极可以驱动更高的电流。

说了这么多可以简单看作一句话，32nmHKMG工艺的漏电流更低，功耗也会随之降低。

核心的成本更低

传统上，更先进的制程工艺可以提高晶体管密度，因为晶体管体积变小了，同样的面积下可以容纳更多的晶体管，这就是摩尔定律的基本内容，如果晶体管规格每两年缩小50%，那么同样的成本下每两年就可以获得双倍的晶体管规模。

当然，实际中并不是这么理想，新工艺的初期花费更高，逻辑电路的规模也不是那么完美。

Clipworks的拆解图对比了两代A5处理器的核心面积

苹果的A5处理器在使用32nm工艺之后核心面积大降，从45nm工艺时的122mm2降低到69mm2左右，核心面积减少了57%之多，一般45nm升级到32nm能降低50.5%的核心面积就很不错了。

假设苹果使用300mm晶圆制造A5处理器，那么45nm工艺下每片晶圆只能生产579颗处理器（理论上的，实际还有良率的问题），而32nm工艺下则可以生产出1015颗，数量提高了75%，就算考虑到其他因素的影响，新A5处理器的成本肯定还是大幅下降的。

采用ARM架构的SOC芯片其实很便宜，大都在30美元以内（很多芯片甚至只有15美元），从这点上看芯片节省的成本并不算多，但是对399美元的iPad2来说，成本能省则省。

此外，苹果在iPad2上试验新工艺还有额外的好处，在成熟的架构上使用新工艺有助于降低风险，因为新工艺可能有潜在的问题，如果在新架构上贸然使用新工艺，那么一旦有错误，排除起来就更困难了，需要确定到底是新工艺还是新架构的问题。

32nmA5处理器

综上所述，苹果打算在第三代AppleTV以及部分iPad2平板上使用新工艺制造的A5处理器，它们已经不是苹果的拳头产品了，即便出了问题，苹果还有大量的iPad2,1平板可供销售。升级32nm工艺的风险相对较小，一旦进展顺利的话苹果就会在下一代iPhone上使用32nm工艺的A5SOC处理器。苹果公司的做法非常聪明，这是成熟公司才会作出的决定，现在来看苹果以前雇佣了大批从事Athlon64以及Cortex-A15处理器开发的工程师就一点也不让人惊讶了。

简单来说，通过工艺升级，苹果获得了如下好处：更低的制造成本以及在下一代产品上使用三星32nm工艺的经验。那么消费者获得了什么好处呢？当然是延长的续航时间以及更低的发热了。

三星32nm工艺的优势在于：同样的漏电流下性能提升40%，同样的开关速度下漏电流减少了10倍。由于新款iPad2的频率没有变化，可以预见其续航时间也会得以延长。