باینینگ چیپ چیست و چگونه به اپل کمک می‌کند A18 را در نسخه‌های متفاوت عرضه کند؟

اپل بالاخره نسل جدید سری میان‌رده با جانشینی آیفون 16e معرفی کرد که در اولین اطلاعات آن، تراشه A18 به کار رفته در آن جلب توجه می‌کند. در ظاهر این همان تراشه‌ای است که در مدل‌های آیفون 16 و آیفون 16 پلاس به‌کار رفته، اما همان‌‌طور که احتمالا در بیشتر مطالب دیده‌اید، تاکید می‌شود که تراشه A18 استفاده شده در آیفون 16e با نسخه به‌کار رفته در سری آیفون 16 متفاوت است.

اپل از تکینک باینینگ ( Binning) برای طراحی تراشه A18 قرار گرفته در آیفون 16e استفاده کرده است. این تکنیک به اپل کمک می‌کند در عین حال انواع مختلفی از همان تراشه را برای محصولات مختلف ایجاد کند. اپل برای متمایز کردن آیفون 16e دست به این تکنولوژی مدرن زد تا با یک ارتقا سرعت در حد پرچمداران آیفون، مدل جدید میان‌رده خود را برجسته کند.

همان‌طور که اشاره شد، تراشه A18 قرار گرفته در آیفون 16e از نسخه دیگر آن که در آیفون 16 استفاده شده، متفاوت بوده و اپل این تراشه را با استفاده از تکنولوژی چیپ‌بندی یا همان باینینگ طراحی کرده است. به غیر از اپل، بسیاری از تولیدکنندگان تراشه برای به حداکثر رساندن بازده تولید این استراتژی را استفاده می‌کنند. البته تمامی این گزارشات در حالی است که هیچ تضمینی وجود ندارد اپل از این تکنیک در A18 قرار گرفته در آیفون 16e استفاده کرده، اما به‌نظر می‌رسد این کار معقول باشد.

یک استراتژی کامل برای طراحی ناقص

طراحی سخت‌افزار جدید، بدون توجه به این که پردازنده یا ماژول دیگری در آیفون یا حتی آیپد استفاده می‌شود، فرآیندی دشوار و نیازمند منابع است.

با این حال در تلاش برای ایجاد تراشه‌های بی‌نقص، مشکلاتی می‌توانند به‌وجود بیایند. دسته‌ای از چیپ‌ها روی یک ویفر سیلیکونی می‌توانند بی‌نقص باشند، اما تفاوت‌های به‌وجود آمده در مراحل تولید می‌تواند منجر به مشکلاتی در برخی پردازنده‌ها شود. برای درک بهتر فرآیند تولید تراشه می‌توانید خط تولید شکلات‌های تخته‌ای را در نظر بگیرید. در حالی که اکثر آن‌ها کل فرآیند تولید را کاملا به درستی طی می‌کنند، ممکن است برخی به‌طور کامل با یک لایه شکلات آغشته نشوند.

البته در این فرآیند، محصولات دارای خطا از خط خارج شده و بسته‌بندی نمی‌شوند. این دقیقا همان مشکلی بوده که گریبان تراشه‌های ساخته شده توسط اپل را گرفته است. این می‌تواند به‌دلیل عوامل مختلفی مانند کیفیت ویفر سیلیکونی، تجهیزات مورد استفاده، تغییرات محیطی یا حتی مشکلات مربوط به خود روند طراحی باشد. در حالی که ایراد در چند تکه شکلات قطعا هزینه زیادی برای شرکت ندارد، اما کوچک‌ترین خطا در چند پردازنده یک خط تولید، صدمات مالی جبران‌ناپذیری را وارد می‌کند.

ساخت هر قطعه سیلیکون حکاکی شده قطعا هزینه بالایی دارد و این زمانی است که شرکت‌های تولیدکننده تراشه، به فکر استفاده دوباره از تراشه‌های دارای ایراد می‌افتند. در واقع به جای هدر دادن و بیرون ریختن تراشه‌های مشکل‌دار، به‌نظر می‌رسد هنوز راه‌های نجاتی برای آن‌ها وجود دارد.

برای تراشه A18 اپل مشکل می‌تواند در یکی از هسته‌های GPU باشد، نه CPU یا حتی موتور عصبی NPU. اگر این‌طور باشد، اپل می‌تواند به‌سادگی آن را طوری تغییر دهد که هسته گرافیکی آسیب‌دیده در دسترس نبوده و در نتیجه برای عملکرد محدودتر، تعداد کل هسته‌های بخش پردازنده گرافیکی را از 5 به 4 هسته کاهش دهد. 

انجام این کار به‌طور موثر به این معنی است که با یک چنین ترفند کوچک اما پراهمیتی، اپل هم می‌تواند از هدررفت هزاران تراشه دارای ایراد جلوگیری کرده و هم تمام مشخصات فنی و پردازشی مورد نیاز برای آیفون 16e را تامین کند. بنابراین، هزینه و منابع زیادی هم برای ساخت تراشه آیفون 16e هدر نمی‌رود و اپل با چنین حرکتی برای جلوگیری از ضرر بالا، به سودآوری هم می‌رسد.

این استراتژی برای شرکت TSMC، کارخانه ریخته‌گری تراشه هم به افزایش بازده کلی هر ویفر نیز کمک کرده و مانند اپل، با جلوگیری از ضرردهی، به سودآوری نیز می‌رسد.

حرکت از ضرردهی به سودآوری

در حالی که از تکنولوژی باینینگ می‌توان برای تغییر کاربری تراشه‌های آسیب‌دیده و به حداقل رساندن هدررفت‌ها استفاده کرد، همچنین می‌توان برای محدود کردن عملکرد تراشه به‌منظور خاص و با هدف سازگار کردن با برخی دستگاه‌های مشخص مورد استفاده قرار بگیرد.

برای مثال، آیفون 16e را در نظر بگیرید. اگر اپل به دنبال یک فروش و موفقیت تجاری در آیفون 16e است، باید محدودیتی در عرضه مداوم به بازارهای مختلف نداشته باشد و این یعنی باید تراشه‌های بیشتری را برای کار با این مدل سفارش دهد. با این حال، اگر به چیپ‌بندی تراشه‌های A18 عیب‌دار تکیه کند، با توجه به این که تنها نسخه‌های محدودی از یک سری تراشه دچار ایراد می‌شوند، در نتیجه به سرعت در عرضه با مشکل مواجه خواهد شد.

بنابراین اپل می‌تواند به جای ناامید کردن مشتریان، تراشه‌های A18 کاملا سالم را به‌طور هدفمند باینینگ کند. در واقع، اپل در تراشه‌های A18 که کاملا سالم هستند، دسترسی دستگاه به یکی از هسته‌های GPU را قطع کرده و مشخصات مورد نیاز برای آیفون 16e را تامین می‌کند. آیفون 16e با توجه به این که از عضوی از سری میان‌رده اپل است، در نتیجه باید تفاوت‌هایی با سری آیفون 16 داشته باشد و اپل به این منظور، تصمیم گرفت تا یکی از این تفاوت‌ها را در بخش پردازنده گرافیکی با اختلاف یک هسته‌ای اعمال کند.

بدین‌گونه اپل برای بخش پردازشی آیفون 16e، به تراشه‌های A18 نیاز دارد تا بتواند از طرفی پشتیبانی از اپل اینتلیجنس را تامین کرده و از طرفی این تراشه بایستی یک هسته گرافیکی کمتر داشته باشد. البته این ممکن است برای خریداران بیهوده به‌نظر برسد، چراکه کاربران احتمالا ترجیح می‌دهند یک تراشه A18 کامل را در آیفون 16e به جای یک دستگاه ناقص شده داشته باشند. 

با این حال، همان‌طور که اشاره کردیم، اپل ترجیح می‌دهد تفاوتی در عملکرد بین آیفون 16 و آیفون 16e وجود داشته باشد؛ بنابراین ممکن است مصرف‌کنندگان هم مایل باشند برای دستگاه بهتر، آیفون 16، هزینه بیشتری بپردازند.

یک استراتژی رایج

عمل باینینگ، تکنیک جدیدی نیست و چند سالی است که سایر تولیدکنندگان تراشه مانند اینتل و AMD، اغلب از این تکنیک برای بهره‌وری حداکثری از کل سیلیکون استفاده می‌کنند. 

برای مثال، یک تراشه Core i5 اینتل را در نظر بگیرید که ممکن است معیارهای عملکرد تراشه‌های سری i5 را برآورده نکند. در عوض، اینتل با استفاده از تکنیک باینینگ، می‌تواند تعداد هسته‌ها را کاهش داده و آن را به‌عنوان تراشه‌ای از سری Core i3 به مصرف‌کنندگان عرضه کند.

همچنین این اولین باری نیست که به‌نظر می‌رسد اپل در حال استفاده از این تکنیک برای تراشه پرچمدار خود است. در سال 2020، اپل تراشه A12Z بایونیک را معرفی کرد و سپس آن را با به‌روزرسانی تراشه A12X در خط تولید آیپد به‌کار گرفت. 

در آن زمان هم بسیاری از کارشناسان مشکوک شدند که اپل از تکنیک باینینگ برای تغییر تراشه A12Z بایونیک و تغییری سازگاری آن برای مدل آیپد استفاده کرده است. در واقع اپل تراشه A12X در مدل‌های آیپد و تراشه A12Z را در مدل‌های آیفون استفاده کرده بود. به همین صورت، تراشه A12X دارای یک پردازنده گرافیکی هفت هسته‌ای بود، در حالی که تراشه A12Z یک پردازنده گرافیکی هشت هسته‌ای داشت.

اپل زمانی که تراشه A12Z را ارائه کرد، کاملا معلوم بود که تراشه جدیدی طراحی نکرده و بعدها معلوم شد که دقیقا مشابه A12X است. تراشه A12X با هشته هسته گرافیکی فیزیکی روی تراشه ساخته شده بود، اما اپل برای ساخت A12Z یکی از هسته‌های گرافیکی را از دسترس خارج کرد. دلیل این عملکرد هم می‌توانست ناشی از مشکلاتی باشد که در خط تولید برای برخی نسخه‌های تراشه به‌وجود آمده بودند یا به‌طور خاص با هدف طراحی A12Z دست به چنین اقدامی زده بود.

حتی مواردی هم وجود دارند که به آوریل 2012 برمی‌گردند، جایی که اپل از تراشه یک هسته‌ای A5 در اپل تی‌وی استفاده کرد و بعدها مشخص شد که این تراشه در واقع دو هسته‌ای بوده و اپل یکی از آن‌ها را غیرفعال کرده است. همچنین یک تحقیق در اکتبر 2024 هم نشان داد که پردازنده A18، یک تراشه جداگانه نبوده و به‌نوعی همان نسخه باینینگ A18 Pro است.  

با این حال، این موضوع لزوماً به این معنا نیست که اپل از روش باینینگ چیپ در A18 مورد استفاده در آیفون 16e بهره نمی‌برد. در واقع، با توجه به پیکربندی نامتقارن سه‌گانه پردازنده گرافیکی، باینینگ همچنان ساده‌ترین روش ممکن برای اپل محسوب می‌شود.

کارایی و استانداردسازی

باینینگ چیپ ممکن است از دید مصرف‌کنندگان به‌عنوان هدررفت عملکرد به نظر برسد. این فرآیند نه‌تنها تراشه‌های ضعیف‌تر را به نسخه‌های قابل‌استفاده و قابل‌فروش تبدیل می‌کند، بلکه می‌تواند باعث از دست رفتن بخشی از عملکرد بالقوه نیز شود. 

با این حال، باینینگ یک روش رایج در تولید تراشه‌ها است که هم بهینه‌سازی هزینه را ممکن می‌کند و هم راهی ساده برای ارائه نسخه‌های مختلف از یک تراشه بدون نیاز به تغییرات اساسی فراهم می‌آورد.

این فرآیند همچنان ادامه خواهد داشت. هرچند برخی ممکن است آن را فرصتی از دست‌رفته تلقی کرده و احساس کنند که از عملکرد واقعی تراشه محروم شده‌اند، اما این روش برای جلوگیری از افزایش غیرضروری هزینه‌های تولید ضروری است. حتی می‌توان به تراشه‌های سری A17 Pro هم اشاره کرد که اپل در مدل‌های آیفون 15 پرو استفاده کرده بود. 

مدل‌های آیفون 15 پرو در ابتدا با مشکل حرارت تولیدی بالا مواجه بودند و بسیاری این موضوع را به عدم سازگاری بین سخت‌افزار و نرم‌افزار و البته قدرت بیش از حد تراشه‌های A17 Pro ربط می‌دادند. اپل هم مدتی پس از بیشتر شدن این مشاهدات و بازخوردها، سریعا با عرضه یک آپدیت نرم‌افزاری، به ‌نوعی بخشی از قدرت تراشه‌ها را محدود کرده و این می‌تواند یکی دیگر از تکنیک‌های محدودسازی عملکرد تراشه باشد که هر شرکتی ممکن است در مواقع لزوم از آن‌ها استفاده کند.