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Bienvenue au troisième versement de Science avec iFixit. Cette fois-ci, nous avons un coup de main de nos amis de Chipworks.
Avertissement: il y aura beaucoup de jargon technique dans ce démontage. Nous allons essayer d’expliquer brièvement ce que nous pouvons, mais attendons-nous de voir plein de liens vers de bons vieux Wikipedia..
Alors sautez et rejoignez-nous pour comprendre pourquoi l’A6 est si dingue.
Mais d’abord, un peu sur l’équipement de Chipworks qui rend tout cela possible.
Chipworks possède un véritable blaster ionique, appelé affectueusement Ibe (abréviation de "ion beam gravure")..
Ibe est utilisé pour enlever des couches de dispositifs à semi-conducteurs de manière contrôlée et sélective avec des résultats très précis et plans.
En gros, la gravure par faisceau ionique est semblable au sablage d'une puce pour éliminer des couches spécifiques. Au lieu de sable, cependant, Ibe utilise les atomes dans un faisceau d'ions pour faire son sale boulot.
Les dispositifs à semi-conducteurs actuels sont construits à partir de matériaux différents, comme l'Apple A6, qui est fabriqué avec le processus CMOS HKMG (Hi diélectrique K, Metal Gate) de Samsung 32 nm, ce qui en fait un outil précieux.
tl; dr c'est un ion blaster.
Un membre de l'équipe de développement de Chipworks définit des paramètres sur Ibe pour le retrait des diélectriques sur une puce de nœud avancée (comme l'A6) pouvant contenir jusqu'à 9 couches de cuivre et 1 couche d'aluminium, ainsi que des couches de polysilicium et de substrat..
Récemment, Chipworks a complété l’ajout de laboratoires, de bancs humides, de hottes et de stations de polissage à son laboratoire de dépose de couches..
Les profils de dopage des semi-conducteurs sont extrêmement importants pour comprendre le fonctionnement et les performances des dispositifs avancés actuels..
Chipworks a récemment introduit un nouveau microscope à capacité de balayage à résolution supérieure. Avec ce nouveau SCM, ils peuvent examiner les profils de dopage des dispositifs NMOS et PMOS dans l'A6, ainsi que comprendre comment les photodes cathodes de la caméra iSight de 8 mégapixels ont été dopées..
Science!
Les techniciens de processus et de développement examinent les résultats après avoir préparé le A6 pour le traitement. Les vues intermédiaires à travers des microscopes optiques fournissent les informations nécessaires aux techniciens pour affiner les ajustements lors du traitement suivant afin d'optimiser les résultats..
Ensuite, Chipworks se familiarise microscopiquement avec la caméra orientée vers l'arrière. Nous (avec à peu près tout le monde) voulons généralement savoir qui fabrique la caméra iSight, et cette information est cachée au plus profond de ses tripes..
Aucun secret n'est caché trop profondément pour Chipworks. Ils ont résolu ce mystère en un rien de temps.
Différentes tâches appellent des outils différents. Si vous voulez regarder une tension de transistor, ou des épaisseurs d'oxyde de grille, ou même une orientation de réseau cristallin, optez pour le gros canon…
… Le canon à électrons qui fait partie du nouveau TEM (microscope électronique à transmission)!
La haute résolution des MET provient de la petite longueur d'onde d'électrons de De Broglie. C'est la mécanique quantique en action!
Pour résumer, TEM fonctionne en projetant une bande d'électrons sur un morceau de matériau, puis en surveillant la façon dont les électrons interagissent avec ce matériau..
Ce ne sont là que quelques-unes des techniques et machines utilisées par Chipworks pour restituer toutes les images amusantes que vous voyez sur leur site. Mais tout comme un bon magicien, ils ne peuvent pas révéler tout leurs secrets. Voyons ce qui se cache à l'intérieur des puces de l'iPhone 5.
Les employés de Chipworks aiment beaucoup ce téléphone. Directement depuis la bouche du cheval: "Ce téléphone regorge de composants inédits ... la meilleure version Apple depuis le premier iPhone."
Nous allons regarder le:
Processeur d'application Apple A6
Puce audio Apple 338S1077 Cirrus
Murata 339S0171 module Wi-Fi
Qualcomm MDM9615 LTE modem
Qualcomm RTR8600 Émetteur-récepteur RF multibande / mode
Commençons par couper dans l'A6 pour voir ce qui le motive.
À quoi ressemble le dessus d'une matrice en métal du processeur A6? Pour nous, cela ressemble à un blé mince.
Alors, comment ces photos ont-elles été créées, vous pouvez demander? Eh bien, nous avons pris une photo d'un blé mince. Chipworks a opté pour le long chemin:
L’A6 est d'abord décapsulé dans une solution fumante d'acide sulfurique, chauffée à une température conçue pour obtenir les meilleurs résultats..
Ensuite, les ingénieurs de Chipworks utilisent un microscope pour prendre des images de la matrice. La matrice est chargée sur une table X-Y asservie et la mise au point est définie et maintenue par surveillance laser.
Les coordonnées de l'image sont programmées dans le système. Le microscope déplace automatiquement le dé et prend plusieurs images, qui sont cousues ensemble pour créer la photo complète du dé..
Une des machines utilisées pour le processus est visible dans la troisième image..
Lors du démontage de l'iPhone 5, nous avons fait référence à l'étiquette de la sérigraphie B8164B3PM, qui faisait référence à 1 Go de mémoire SDRAM Elpida LP..
La marque de matrice (première image) et la photo de matrice (deuxième image) confirment le fort pressentiment que la mémoire SDRAM LP DDR2 de 1 Go de l'A6 est fournie par Elpida..
Selon Chipworks, le Elpida EDB8164B3 aurait également été trouvé dans le Motorola Droid RAZR Maxx.
Samsung n'est cependant pas complètement absent de l'A6. L’APL0598 portant les marques sur l’emballage et l’APL0589B01 sur l’intérieur sont fabriqués par Samsung sur leur procédé CMOS 32 nm et mesure 9,70 mm x 9,97 mm..
Même si l'A6 a été fabriqué par Samsung, cela ne veut pas dire qu'il a été conçu par Samsung. Le processeur Apple A6 est le premier processeur conçu sur mesure par Apple. Il est basé sur le jeu d'instructions ARMv7s.
Étant donné que Apple contrôlait parfaitement la conception du processeur, ils ont pu personnaliser et ajuster les performances à leur guise..
Avec une surface de matrice de 96,71 mm2, la matrice est considérablement plus grande que la variante de génération précédente de l’Apple A5 (~ 70 mm2), qui a été fabriquée par Samsung à l’aide du procédé HKMG 32 nm; Donc, en supposant que le A6 est également 32 nm, il y a beaucoup plus de fonctionnalités dans la nouvelle partie.
Voyage au centre de l'A6. Les fonctions les plus importantes à l’intérieur sont les cœurs Dual ARM et les trois cœurs graphiques PowerVR..
Comparée à la structure rigide et efficace des cœurs de GPU situés juste en dessous, la configuration des cœurs ARM est un peu au foyer, au début.
Généralement, les blocs logiques sont configurés automatiquement à l’aide de logiciels informatiques avancés. Cependant, il semble que les blocs centraux ARM aient été disposés manuellement - comme dans, par la main.
Une mise en page manuelle entraîne généralement des vitesses de traitement plus rapides, mais elle est beaucoup plus coûteuse et prend beaucoup de temps..
La structure manuelle des processeurs ARM donne tout son crédit à la rumeur selon laquelle Apple aurait conçu un processeur personnalisé du même calibre que le tout nouveau Cortex-A15. Il s'agit peut-être de la seule configuration manuelle d'une puce à être commercialisée plusieurs fois années.
Les formes en relief de mésa dans la vue en coupe agrandie (deuxième image) correspondent aux structures des transistors et les petites chevilles qui les séparent sont les contacts entre les couches..
On ne peut s'empêcher de penser que la structure du transistor ressemble beaucoup à un aqueduc romain.
Cette ligne très fine confirme qu’il s’agit d’un procédé HKMG (grille métallique Hi-K) 32 nm.
Le processus 32 HKMG de l'A6 est identique à celui utilisé dans la 3ème génération d'Apple TV (APL2498 sur Chipworks)..
Dans un FET (transistor à effet de champ), K est la constante diélectrique de la couche située entre l'électrode de grille et le silicium. C'est un paramètre physique du matériau qui permet de contrôler la tension d'activation du transistor..
Il serait bien de voir une échelle sur ceux-ci afin que nous puissions avoir une idée de combien la deuxième image est magnifiée.
Il s’agit peut-être d’un démolition A6, mais le nouvel iPhone regorge de nouvelles puces à explorer. Vous ne pensiez pas que l’A6 gérait l’appareil tout seul,?
Chipworks a ouvert l'Apple 338S1077 pour confirmer qu'il s'agissait bien d'un amplificateur audio Cirrus CS35L19 de classe D.
La deuxième image est celle du dé CS35L19 de Cirrus. D'après l'inscription, ce paquet semble appartenir à la famille CS35L, bien qu'il ne soit pas spécifiquement répertorié sur le site de Cirrus..
Le module SoC Wi-Fi Murata comprend en fait un boîtier Broadcom BCM4334, un oscillateur, des condensateurs, des résistances, etc. Vous pouvez voir tous les composants de la radiographie (troisième image)..
Murata assemble tous les composants et envoie leur package à Foxconn, où il se retrouve finalement sur la carte logique de l'iPhone. Chipworks a dit le mieux: "Murata construit une maison remplie de meubles d'autres personnes".
Voici les images de matrice pour le Broadcom BCM4334, fabriqué à Taiwan par TSMC sur un processus CMOS de 40 nm. Ses principales caractéristiques:
Wi-Fi (802.11 a / b / g / n)
Bluetooth 4.0 + HS
Récepteur FM
Passons maintenant aux ensembles de modem Qualcomm MDM9615 ™ LTE et d’émetteur-récepteur RF multibande / mode RTR8600. Nous avons largement couvert le MDM9615 lors du démontage de l'iPhone 5, mais voici un bref aperçu:
Le MDM9615 permet une prise en charge multi-spectres et LTE multi-mode. Il est responsable de la transmission simultanée du transfert voix et données sur LTE (à condition que l'opérateur ait l'infrastructure nécessaire pour permettre le transfert simultané voix et données).
Le Qualcomm RTR8600 est un émetteur-récepteur RF multibande / mode. Le RTR8600 est couplé au MDM9615 pour prendre en charge diverses bandes, dont 5 bandes UMTS et plus de 5 bandes LTE et 4 bandes EDGE..
Alors, quelle est la photo sur cette étape, vous dites?
La première image représente le dé de bande de base LG HG11-N3877.
La deuxième image est celle du disque mémoire Samsung 1G-F-MC de 128 Mo, également disponible dans le MDM9615.
La troisième image montre le dé RTR8600.
Un grand merci à Chipworks de nous avoir fourni des informations sur leurs laboratoires et sur le fonctionnement interne de l’iPhone 5 étonnamment réparable..
Ils effectuent encore plus d'analyses sur les forfaits de l'iPhone 5. Curieusement, bien que les choses semblent assez similaires en surface, ils affirment que «l'iPhone 5 n'est pas une évolution du design, mais peut-être même un tout nouveau design».
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