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iPhone7居然有一颗FPGA,原来是苹果修Bug用的临时工

老奸巨猾的苹果居然在其最新的iPhone7中使用了一颗FPGA芯片,供应商还是消费级FPGA专家Lattice(莱迪思半导体),这真是一件匪夷所思的事情……

根据iFixit团队和机构Chipworks的拆解报告确认,iPhone7中出现的FPGA芯片型号为“ICE5LP4K”,尺寸非常小为2mmx2mm,隶属于莱迪思半导体iCE40系列,是一颗低密度低功耗小封装FPGA产品。
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苹果一向号称供应链管理的王者,对供应商产品要求和价格谈判可以用苛刻来形容,居然破天荒的首次在iPhone中使用FPGA芯片。这可是出货量超过1亿台的消费电子类产品,特别是功能芯片为啥不尽可能的采用ASIC实现?
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在iPhone7集成一颗FPGA,苹果是咋想的?

虽然FPGA优势是快速响应市场,但是价格比大规模流片的ASIC成本高。以往的传统是FPGA通常只被用在低量市场,所以比较冷门,这次苹果的设计着实引起了大家的兴趣。SX7esmc

经过某些技术人士的猜测,这颗FPGA放在这里所实现的功能,可能是Sensor HUB的功能,就是将多种传感器汇聚预处理(可能包含总线控制、总线转换、时分复用、接口转换等功能模块),在必要的时候再与主处理器CPU进行数据交互和进一步的运算,减少主处理器CPU相关模块的监控及运算频度,从而降低功耗、提升处理性能。SX7esmc

当然也有另外一些技术人士对此有不同意见,他们认为这颗FPGA的主要作用是用于USB Type C的控制,目前由于标准等原因,还没有ASSP厂商提供完整的解决方案,而Lattice利用FPGA的特性,率先成为USB Type C供应商之一。这也是FPGA相比较ASSP的优势,既加快上市周期,帮助客户节约时间成本。SX7esmc

在苹果或者Lattice公开设计意图之前,这些都只是猜测。由于FPGA具备可编程特性,所以我们很难知道苹果使用这颗芯片完成了哪些功能,以及Lattice是如何打入苹果供应链的。SX7esmc

此前,三星Galaxy S4及S5曾经也率先采用过Lattice的同款FPGA器件,而当时的主要应用方向是用于红外识别和二维码识别,但是在S5以后的Galaxy型号中,三星用别的方案替代了FPGA,Galaxy S7就没有发现FPGA器件的身影。SX7esmc

最大的可能是苹果目前使用FPGA仅仅是一种权宜之计,当苹果能够打造出一颗专用芯片完成当前使用这颗FPGA能够完成的任务之后,它也很有可能会抛弃莱迪思。SX7esmc

同时,我们发现知乎的一位芯片工程师也认同上述观点,@chadwick bi认为这颗FPGA只是临时工:
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从Lattice官网可以看到,这颗FPGA只有3000个LUT,10KB-RAM,管脚更是少得可怜。大家都知道FPGA不应该用于高出货量产品,尤其是iPhone这种每月上千万的爆款。那么苹果在干什么?SX7esmc

这类事我恰恰以前常干,而且用的恰恰就是Lattice,因为他家FPGA最小最便宜。这里有两种可能:1.出货前发现的一处小bug,修改芯片会影响上市时间,所以紧急在PCB上加一块FPGA。如果bug太大,那FPGA也修不回来。估计2个月后芯片的修复版就到位了,届时可能就看不到这颗FPGA了。2.临时要求增加一个feature以应对供应链上的变化,比如接纳了额外的零件供货商或者采用更新/更便宜的零件,但是芯片设计已经完成,只能通过FPGA来转接。不同的iphone会有不同的零件供货商,所以这颗FPGA不会一直在那儿,而且最多也就呆2个月。SX7esmc

那Lattice是如何成功打入苹果供应链的?

实际上,在上个月财报电话会议上,Lattice就表示,公司第二季度的营收表现“受益于某个一级OEM客户的产能爬坡”,此外,它还预计当前季度营收双位数的增长部分来自于“该一级OEM客户产能爬坡”的推动。SX7esmc

显然,Lattice信心满满的部分原因来自于它已经成功进入iPhone 7供应链的事实,而这得益于Lattice在2012年一项重大决策:面向移动应用推出第一代iCE40产品。SX7esmc

FPGA虽然是冷门领域但是竞争异常激烈,最赚钱的企业级市场被Xilinx与Altera把持。传统双雄Xilinx与Altera不再单纯比拼工艺节点,而是更加倾向从单纯芯片供应商向系统级解决方案供应商转变。此前,Lattice一直在两家背后苦苦追赶,营收体量小加上技术落后,日子和光景过的相当艰难;Lattice觉得再这样混下去起早要完蛋,于是切入利润较低的消费级市场,竟然获得重大成功。SX7esmc

自从猛攻消费类市场,短短三年间,消费电子市场为Lattice全年总营收的贡献比例,从原来的不足5%一跃增长到目前的30%,增幅超过300%,iCE器件出货量累计超过2.5亿片(截至2015年)。目前,业界Top10的智能手机都采用了Lattice的解决方案,iPhone7的大胆采用更是给Lattice一针强心剂。SX7esmc

主要归功于iCE40 UltraLite,这是当前业界最紧凑、功耗最低的FPGA器件,并且集成了众多新功能以及可供定制的灵活性,使消费类移动电子设备(如智能手机、平板电脑、可穿戴设备等)和工业手持设备(如条码扫描器、气体检测器等)制造商能够快速实现产品差异化的“sha手级”功能。比如,iCE40系列产品率先支持USB type C标准。SX7esmc

Lattice凭借iCE40系列产品在消费级市场开疆扩土,主要竞争对手从传统的FPGA公司,变成了MCU和ASSP,FPGA的优势是可以随时修改代码,重新编程,缩短开发周期。目前,国内很多做逆向的FPGA厂商也在使用iCE40的IP硬核开发,在各类消费级市场出货凶猛。SX7esmc

据悉,紫光集团早前曾经在二级市场大量购入Lattice公司股份,该公司旗下的同创国芯在FPGA领域也有所斩获。在半导体并购大潮下,Lattice可能会是下一个具有非常高价值的IC设计公司。SX7esmc

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