애플 A4

1. 개요

애플 A4는 2010년 출시된 애플의 모바일 프로세서로, ARM 아키텍처 기반의 단일 코어 CPU와 PowerVR SGX 535 GPU를 탑재했다. 1GHz로 작동하는 CPU, 256MB 또는 512MB의 RAM을 사용하며, 삼성전자의 45nm 공정으로 제작되었다. 아이패드, 아이폰 4, 아이팟 터치 4세대, 애플 TV 2세대에 사용되었다.

2. 역사

애플 A4 칩은 2010년 1월 27일 애플의 레이티스트 크리에이션(Latest Creation) 행사에서 발표되었다.

2010년 6월 7일, 스티브 잡스는 아이폰 4에 A4 프로세서가 탑재될 것이라고 발표했지만, 이전에 생산된 아이패드의 A4와 동일한 주파수, 버스 대역, 캐시를 사용할지는 밝히지 않았다.

2010년 9월 1일, 4세대 아이팟 터치와 2세대 애플 TV에 A4 프로세서가 탑재되었다. 2011년 10월 4일, 애플은 기존의 블랙 모델 외에 아이팟 터치 화이트 모델을 추가했으며, 두 모델 모두 A4 프로세서를 탑재했다.

3. 설계

애플 A4 칩은 "매우 강력하면서도 전력 효율성이 뛰어난" 설계를 목표로 개발되었다. 삼성전자의 45 nm 공정으로 제작되었으며, 칩 설계 회사인 인트린시티(애플에 인수됨)와 삼성전자의 협력을 통해 성능이 향상되었다. A4의 다이 면적은 53.3 mm²이다.

3.1. CPU

애플 A4는 ARM 아키텍처에 기반을 두고 있다. 최초 출시판은 아이패드용으로 1 GHz의 속도로 동작하며, 삼성전자의 45 nm 실리콘 칩 제조 공정을 기반으로 PowerVR SGX 535 그래픽 프로세서 (GPU)를 장착하고, ARM Cortex-A8 CPU 코어를 포함한다. 아이폰 4, 아이팟 터치, 애플 TV에 쓰이는 장치의 클럭 속도는 밝혀지지 않았다.

A4에 쓰인 Cortex-A8 코어는 삼성전자와의 협력을 통하여, 애플이 최종적으로 인수한 칩 설계사 인트린시티가 개발한 성능 개선을 이용한 것으로 여겨진다. 허밍버드 코어는 ARM이 제공하는 Cortex-A8 설계와 완전히 호환되지만 다른 것들보다 훨씬 더 높은 클럭 속도로 동작할 수 있다. 그 밖의 다른 성능은 별도의 2차 캐시가 추가된 데에서 비롯되었다. A4에 쓰인 동일한 Cortex-A8 CPU 코어는 삼성전자의 S5PC110A01 SoC에도 사용된다.

A4 프로세서 패키지는 RAM을 포함하지 않지만 PoP 설치를 지원한다. 아이패드와 아이팟 터치 4세대와 애플 TV 2세대에 쓰이는 A4 최상위 패키지는 두 개의 저전력 128 MB DDR SDRAM 칩(총 256MB의 램)을 채용하고 있다. 아이폰 4의 경우 두 개의 256MB 칩이 있어서 총 512 MB를 장착하고 있다. RAM은 ARM의 64비트 대역의 AMBA 3 AXI 버스를 이용하는 프로세서와 연결되어 있다. 이는 이전 ARM 11과 ARM 9 기반 애플 기기들에 쓰인 RAM 데이터 버스의 대역의 두 배가 되며 아이패드의 더 많은 그래픽 대역을 보충할 수 있다.

A4의 경우 정규 클럭은 1 GHz, FSB 클럭은 100 MHz, L2 캐시메모리가 128KB로 확인된다.

애플의 엔지니어들은 "매우 강력하면서도 전력 효율성이 뛰어난" A4 칩을 설계하는 데 중점을 두었다. A4는 삼성전자의 45 nm 공정으로 제작된 단일 코어 ARM Cortex-A8 중앙 처리 장치(CPU)를 특징으로 하며, 칩 설계자 Intrinsity (이후 애플에 인수됨)와 삼성전자의 협력을 통해 개발된 성능 향상을 사용했다. 결과적으로 "허밍버드"라고 불리는 CPU는 ARM에서 제공하는 Cortex-A8 설계를 완벽하게 준수하면서 이전 Cortex-A8 CPU보다 훨씬 높은 클럭 속도로 실행할 수 있다. A4에 사용된 동일한 Cortex-A8은 삼성의 S5PC110A01 SoC에도 사용된다.

1세대 아이패드에 사용된 A4의 Cortex-A8 클럭 속도는 1 GHz이다. 아이폰 4 및 4세대 아이팟 터치에 사용된 A4의 Cortex-A8 클럭 속도는 800 MHz (1 GHz에서 언더클럭됨)이다. 2세대 애플 TV에 사용된 A4의 Cortex-A8 클럭 속도는 알려지지 않았다.

CPU 코어는 기본적으로 삼성의 Hummingbird와 동일하며, 이를 어레인지한 SoC에 삼성제 2층 DRAM 다이를 겹쳐 전체 3층 구조를 이루고 있다. 애플(Apple Inc.)이 2008년에 인수한 P.A. Semi사의 멤버들도 어떤 역할을 한 것으로 보인다. CPU 코어는 ARMv7-A 아키텍처 기반의 CPU와 PowerVR SGX 535를 탑재한 칩에 LPDDR SDRAM 칩을 통합한 패키지로 구성되어 있다.

애플 A4의 CPU 코어는 ARM Ltd.의 오리지널 Cortex-A8에 비해 L2 캐시가 2.5배인 640KB, 메모리 버스도 2배인 64비트 폭으로 클럭당 성능이 높다. 이로 인해, 애플 A4를 탑재한 아이패드 및 아이폰 4, 아이팟 터치는 ARM Cortex-A8을 탑재한 아이폰 3GS, 아이팟 터치에 비해 CPU 성능이 대폭 향상되었다.

메모리는 LPDDR 400, 200MHz, 듀얼 채널(32bit×2), 3.2GB/s. 아이폰 4에는 512MB, 그 외에는 256MB가 탑재되었다.

3.2. GPU

애플 A4는 PowerVR SGX535 GPU를 갖추고 있다.

3.3. 기타

애플 A4는 ARM 프로세서 아키텍처에 기반을 두고 있다. 최초 출시판은 아이패드용으로 1 GHz의 속도로 동작하며 삼성전자의 45nm 실리콘 칩 제조 공정을 기초로 PowerVR SGX 535 그래픽 프로세서 (GPU)를 장착한 ARM Cortex-A8 CPU 코어를 포함한다. 아이폰 4, 아이팟 터치, 애플 TV에 쓰이는 장치의 클럭 속도는 밝혀지지 않았다.

A4에 쓰인 Cortex-A8 코어는 삼성전자와의 협력을 통하여, 애플이 최종적으로 인수한 칩 설계사 인트린시티(Intrinsity)가 개발한 성능 개선을 이용한 것으로 여겨진다. 허밍버드 코어는 ARM이 제공하는 Cortex-A8 설계와 완전히 호환되지만 다른 것들보다 훨씬 더 높은 클럭 속도로 동작할 수 있다. A4에 쓰인 동일한 Cortex-A8 CPU 코어는 삼성전자의 S5PC110A01 SoC에도 사용된다.

A4 프로세서 패키지는 RAM을 포함하지 않지만 PoP 설치를 지원한다. 아이패드와 아이팟 터치 4세대와 애플 TV 2세대에 쓰이는 A4 최상위 패키지는 두 개의 저전력 128MB DDR SDRAM 칩(총 256MB의 램)을 채용하고 있다. 아이폰 4의 경우 두 개의 256MB 칩이 있어서 총 512MB를 장착하고 있다. RAM은 ARM의 64비트 대역의 AMBA 3 AXI 버스를 이용하는 프로세서와 연결되어 있다.

A4의 정규 클럭은 1GHz, FSB 클럭은 100MHz이며, CPU 코어는 ARM Ltd.의 오리지널 Cortex-A8에 비해 L2 캐시가 2.5배인 640KB이다. 애플의 엔지니어들은 "매우 강력하면서도 전력 효율성이 뛰어난" A4 칩을 설계하는 데 중점을 두었다.

CPU 코어는 기본적으로 삼성의 Hummingbird와 동일하며, 이를 어레인지한 SoC에 삼성제 2층 DRAM 다이를 겹쳐 전체 3층 구조를 이루고 있다. 애플(Apple Inc.)이 2008년에 인수한 P.A. Semi사의 멤버들도 어떤 역할을 한 것으로 보인다. CPU 코어는 ARMv7-A 아키텍처 기반의 CPU와 PowerVR SGX 535를 탑재한 칩에 LPDDR SDRAM 칩을 통합한 패키지로 구성되어 있다.

메모리는 LPDDR 400, 200MHz, 듀얼 채널(32bit×2), 3.2GB/s이다. 아이폰 4에는 512MB, 그 외에는 256MB가 탑재되었다.

4. 채용 제품

5. 비슷한 플랫폼

* 텍사스 인스트루먼트의 OMAP
* 퀄컴의 스냅드래곤
* 화웨이의 하이 실리콘
* 프리스케일 세미컨덕터의 i.MX
* 삼성전자의 엑시노스
* 엔비디아의 테그라

6. 갤러리