A6-chipet - den stora lilla nyheten i iPhone 5

Inför lanseringen av iPhone 5 var det väntat att Apple skulle döpa processorn i telefonen till A6, som en uppföljning till A5-processor som används i iPhone 4S. Men mindre väntat var att det skulle visa sig vara en helt ny processor framtagen av Apple själva.

A5 och A6 kallas ofta för processorer men är egentligen systemchip innehållandes flera delar som tillsammans bildar ett helt system. De två viktigaste delarna är den vanliga processorn (CPU:n) och grafikprocessorn (GPU:n), varav båda i sin tur kan innehålla flera kärnor som kan arbeta parallellt för bättre prestanda.

I iPhone 4S sitter ett A5-chip designat av Apple och tillverkat av Samsung där själva CPU:n är ARM:s Cortex-A9. Innan iPhone 5 hade presenterats spekulerades det i att den skulle använda en snabbare version av samma Cortex A9 och att Apple skulle döpa detta chip till A6. Men när Phil Schiller presenterade A6-chipet och utlovade två gånger bättre CPU och två gånger bättre grafik samtidigt som det var 22 procent mindre än A5 var det så pass stora förbättringar att det antogs att Apple blivit först ut med att använda den kommande ARM-CPU:n Cortex A15.

Några dagar efter presentationen hade Anand Lal Shimpi på tekniksajten AnandTech grävt i frågan och kom med ett scoop: CPU:n i det nya chipet var varken Cortex A9 eller A15, det var en helt ny CPU framtagen av Apple själva. Att Apple valt att gå från de beprövade och vältestade processorerna från ARM till att ta på sig hela ansvaret självt är en stor nyhet. Anand skrev:

Resultatet av uppköp och fyra års arbete

I en uppföljning till Anands upptäckt vägde halvledaranalytikern Linley Gwennap från The Linley Group in med sin syn på Apples nya chip. Linley skrev att även om Apple tidigare licensierat CPU-kärnor från ARM har de länge visat eget intresse för att designa processorer. 2008 köpte Apple upp chiptillverkaren P.A. Semi för 278 miljoner dollar. Med i det köpet följde bland annat ett team som jobbat med just CPU-design.

Inom en månad efter köpet av P.A. Semi skrev Apple i hemlighet på ett avtal med ARM om att få licens på att ta fram egen ARM-kompatibel CPU, något bara några få företag i världen har rätt att göra. En grupp från P.A. Semi tog sig an det dåvarande Apple A4-chipet med standard-CPU från ARM medan en annan grupp började jobba på en ny arkitektur för Apples egna CPU.

Enligt en av Linley källor hos Apple hade Steve Jobs först lagt ribban på "insanely great" för CPU:s prestanda men senare fått acceptera att fysikens lagar gällde även för Apple. Den första designen tog lång tid på sig och under tiden slutade en del av toppcheferna från P.A. Semi, vilket ledde till rykten om att Apples CPU-team höll på att upplösas. Så var inte fallet, de som slutade jobbade inte direkt med CPU-utveckling och samtidigt anställde Apple nya personer. En av dessa var Gerard Williams som tidigare jobbat hos ARM som teknisk chef för Cortex A8 och Cortex A15 och nu blev chefsarkitekt för Apples CPU-utveckling.

I början av 2010 blev arkitekturen för A6-chipet klar och den fysiska designen började. Apple köpte i april 2010 upp företaget Intrinsity vars specialkunskap just var högpresterande fysisk design av chip, vilket beräknas ha kostat Apple 120 miljoner dollar. Ungefär ett år senare blev A6-processorn klar, redo för produktionen av iPhone 5.

Apple behöver fortsättningsvis komma ut med ny CPU-design med några års mellanrum och de jobbar redan på nästa generationen, enligt Linley. Den lär inte vara klar förrän 2014 och därmed kommer nuvarande A6 förmodligen användas under 2013 också, kanske med fyra kärnor och snabbare GPU.

Linleys rapport avslutas med att konstatera att Apple spenderat ungefär 400 miljoner dollar på att köpa P.A. Semi och Intrinsity samt förmodligen mer än 100 miljoner dollar på att ta fram eget chip under fyra års tid. Resultat är att Apple nu har en processor i klass med Cortex A15 tre månader innan Samsung, och dessa tre månader är den viktiga julhandeln där iPhone 5 väntas dra in flertalet miljarder dollar i intäkter. Investeringen på en halv miljard dollar kan därmed ses som lönsam.

A6 levererar utlovad prestanda

Efter att iPhone 5 släppts och A6-chipet öppnats och studerats har ytterligare information framkommit, bland annat att GPU:n, som hanterar grafiken, har tre kärnor. Det är tack vare Apples egen ARM-CPU och dessa tre grafikkärnor som Apple lyckats göra A6 till ett så snabbt chip.

[Bild från [url="http://www.anandtech.com/show/6323/apple-a6-d..."]AnandTech[/url].]

Att Apples nya A6-chip är snabbt råder det ingen tvekan om. Redan innan försäljningsstarten av iPhone 5 dök mätningar upp hos Geekbench som imponerade. Geekbench-resultat går visserligen att fejka, men senare tester har visat att detta var äkta. Den total Geekbench 2-poängen var hela 1601 poäng, att jämföras med 629 för iPhone 4S och 766 för iPad 3.

AnandTech var först ut med att testa iPhone 5 i SunSpider, ett mätverktyg i javascript för att jämföra prestanda. Även där visade sig A6 prestera mycket bra:

[Bild från [url="http://www.anandtech.com/show/6309/iphone-5a6..."]AnandTech[/url]]

När amerikanska Macworld testade prestandan i iPhone 5 var resultaten också mycket bra. De gamla iPhone-modellerna som fortfarande säljs, iPhone 4 och iPhone 4S är inte i närheten av iPhone 5 oavsett test.

Amerikanska Macworlds Geekbench-test.

I ett annat test av grafiken, kallat GLBenchmark Pro Offscreen, visade sig iPhone 5 igen vara bäst. Det är också slående hur mycket som hänt sedan iPhone 4.

Amerikanska Macworlds GLBenchmark Pro Offscreen-test.

Vad A6-chipet betyder för Apple

På kort sikt betyder Apples satsning på egen processorutveckling att de har lyckats mycket väl med prestandan i iPhone 5. De första testerna visar på avsevärda förbättringar, något som också lyfts fram i de flesta recensioner och användarreaktioner av iPhone 5. Apple ligger nu steget före konkurrenterna och det är troligt att de behåller den positionen året ut.

Den aktuella vinsten är uppenbar, en halv miljard dollar satsade på strategiska uppköp och fyra års processordesign har betalat sig väl, men vad det innebär för framtiden är ännu mer intressant. Apple är nu i en unik position där de kan skräddarsy sina egna chip för att maximera prestanda, strömförbrukning och storlek. Det ligger i linje med Apple vilja att kontrollera sina produkter "vertikalt", dvs hela vägen från tillverkning till mjukvara.

Riskerna är också större, Apple måste själva stå för utveckling, tester och kvalitetskontroll. Om A6 är någon form av indikation verkar Apple onekligen vara på rätt spår.

[Översta bilden från iFixit]

Uppdatering 26 september 11.30

Fler tester

Ars Technica har publicerat sina prestandatester av iPhone 5. De har testat bland annat Geekbench, Sunspider, Google Octane och Gl Benchmarks. Testresultatet är i stil med de vi sett tidigare. iPhone 5 lever upp till löftet om att vara dubbelt så snabb som iPhone 4S. Här är exempel på deras Geekbench-test:

Layouten i A6 kan vara manuellt gjord av Apple

Sedan den här artikeln skrevs har iFixit och Chipworks tillsammans plockat isär A6-chipet. Det mest intressanta är att de påstår att Apple har gjort layouten av chipet manuellt, det vill säga för hand.

En manuell layout, istället för en skapad automatiskt av mjukvara, ger vanligtvis bättre prestanda men kostar betydligt mer och tar mer tid i anspråk. Det är så pass ovanligt att om detta stämmer är A6 det första chipet på marknaden på flera år som har manuell layout, skriver iFixit. De menar att detta ger trovärdighet till påståendet att A6 är i klass med kommande Cortex A15.