Trang Chipworks mới đây đã tiến hành chụp nội thất bên trong của con chip Apple A9X dùng cho iPad Pro, kết hợp với sự phân tích của trang AnandTech để cho chúng ta cái nhìn cụ thể hơn về bộ SoC này. Theo đó, A9X sử dụng 2 nhân tùy biến với tên mã Twister do chính Apple thiết kế dựa trên kiến trúc ARMv8. Nó có xung nhịp 2,26GHz, cao hơn so với mức 1,85GHz của chip A9 bản thường dùng cho iPhone 6s và 6s Plus. Bộ xử lý đồ họa của A9X có tới 12 nhân, chiếm phần lớn diện tích SoC và đây cũng là điều không gây ngạc nhiên do nó phải gánh màn hình độ phân giải rất cao của iPad Pro. Như các bạn cũng đã biết, RAM đi kèm có dung lượng 4GB dùng chuẩn LPDDR4. A9X được sản xuất trên dây chuyền công nghệ 16nm FinFET của TSMC, không rõ Samsung có tham gia làm chip như Apple A9 hay không nhưng có thể là không do sản lượng iPad Pro sẽ không nhiều như là iPhone.

Diện tích đế lớn

Đi sâu hơn một chút thì chúng ta biết diện tích đế của A9X là 147 mm vuông, to hơn khá nhiều so với con số 128mm vuông của A8X dùng trong iPad Air 2, thậm chí còn lớn hơn cả CPU Intel Skylake 4 nhân dành cho desktop. Nó chỉ nhỏ hơn con chip A5X dùng trong iPad 3 ra đời năm 2012 và được sản xuất trên dây chuyền 45nm! Vậy tại sao Apple lại làm ra một con chip to hơn A5X trong khi dây chuyền bán dẫn thì đã nhỏ hơn rất nhiều? Theo như AnandTech thì hãng phải làm như vậy để chứa nhiều vùng logic đồ họa hơn, bao gồm phần xử lý và phần bộ nhớ, còn không chắc là có ảnh hưởng gì tới chuyện tản nhiệt hay không.

A9X cũng là con chip tablet đầu tiên của Apple được sản xuất trên dây chuyền 16nm FinFET, và đây cũng là lần đầu tiên TSMC vận hành dây chuyền này nên có khả năng sản lượng sẽ không cao. Tuy nhiên, điều đó không phải là vấn đề lớn do thị trường mà iPad Pro nhắm tới khá hẹp nên không yêu cầu số lượng máy nhiều như là iPhone.

GPU 12 nhân tùy biến

Về bộ xử lý đồ họa, như đã nói ở trên A9X sử dụng GPU 12 nhân PowerVR Series7 của công ty Imagination, nhiều gấp đôi so với chip Apple A9. Đáng chú ý, trong lộ trình phát triển của chính Imagination không có GPU nào sở hữu 12 nhân cả, chỉ có 6, 8 và 16 nhân mà thôi nên có khả năng Apple đã tùy biến lại trước khi nhúng vào con chip của mình nhằm đạt hiệu quả tối ưu trong khi vẫn giữ mức độ tiêu thụ điện hợp lý.

.
Lộ trình phát triển của Imagination, không có GPU nào 12 nhân

Cũng theo AnandTech, quyết định xài 12 nhân nói trên là một quyết định táo bạo của Apple để cung cấp khả năng xử lý mạnh hơn mặc dù điều đó sẽ làm tăng chi phí cũng như khiến chip khó sản xuất hơn. Trước đây lúc Chipworks chưa "mổ xẻ" thì người ta vẫn tưởng rằng A9X cũng chỉ có 6 nhân như A9 rồi đẩy xung nhịp GPU lên cao để giá rẻ hơn, thế nhưng thực tế thì Apple lại đi theo hướng ngược lại. Khi benchmark bằng phần mềm GFXBench, phép đo Manhattan cho thấy điểm đồ họa của A9X cao gấp đôi so với A9, và đây là lợi ích rõ ràng nhất khi tăng số nhân.

Trên đế bán dẫn của A9X, cứ 2 nhân GPU được gom vào một cụm và tất cả cùng chia sẻ một phần khá lớn bộ nhớ ở giữa. Chúng được sắp xếp không đối xứng nhau, trong khi các cấu hình có sẵn của Imagination đều sử dụng layout đối xứng. Trước đây Apple đã từng áp dụng kiểu thiết kế riêng biệt này từ thời chip A4 nhiều năm về trước.

Bộ nhớ

Bộ điều khiển RAM trên A9X dùng chuẩn LPDDR4 với độ rộng băng thông 128-bit. Để bạn so sánh thì chip A9 chỉ dùng băng thông có độ rộng 64-bit mà thôi. Có thể là vì A9X có nhiều GPU hơn nên Apple muốn có băng thông rộng để truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng, hạn chế tình trạng nghẽn cổ chai. Trước đây A8X và A6X dùng trong iPad cũng xài 128-bit.

Chipworks và AnandTech khẳng định rằng A9X không sử dụng bộ nhớ đệm cache L3, khá khác biệt so với A9 cũng như A8X trước đây. Bộ nhớ cache còn lại trong A9X chỉ là L1 cho CPU và L2 cho GPU, ngoài ra còn có một số khối nhớ nhỏ dành cho những linh kiện khác.

Vì sao Apple lại làm như thế? Các nhà thiết kế SoC thường đưa L3 vào là để phục vụ chung cho cả GPU lẫn CPU, nhất là GPU bởi như các bạn đã biết, việc dựng hình và đồ họa là những công việc rất nặng và chiếm nhiều băng thông. Như vậy, trên lý thuyết, cache L3 sẽ giúp A9X xử lý đồ họa tốt hơn và giảm được một ít điện năng tiêu thụ. Nhưng có khả năng Apple quyết định rằng bộ nhớ LPDDR4 128-bit đã đủ nhanh rồi (tốc độ truyền dữ liệu 51,2GB/s), thế nên việc triển khai cache L3 là không còn cần thiết.

Theo đánh giá của AnandTech thì việc không đưa cache L3 vào A9X sẽ không tiết kiệm được cho Apple nhiều chi phí, ngoài ra cache L3 trên A9 cũng chỉ chiếm diện tích bé xíu là 4,5mm vuông, tức là chỉ 3% bề mặt của A9X mà thôi. Thế nên có thể còn có những câu chuyện khác phía sau quyết định loại bỏ cache L3, có thể là về mặt thiết kế truyền dẫn hoặc năng lượng, mà chỉ các kĩ sư Apple mới biết.