¿Qué secretos esconde el corazón del Apple Watch, el chip S1?

Un reciente desmontaje de este módulo por parte de ABI Research reveló la presencia de un procesador ARM Cortex M0 de 20 pines, 512 MB de RAM, un receptor Wi-Fi de Broadcom, un chip NFC fabricado por la holandesa NXP y mucho más. Pero Chipworks ha ido un paso más allá, con la intención de desvelar los secretos de la innovadora arquitectura del procesador S1 del Apple Watch.

El S1, aparentemente monolítico, es un ejemplo clásico de la tecnología del sistema en un chip y está formado por un complejo de 30 unidades independientes. Y hay que reconocer que los diseñadores de Apple se las han arreglado para exprimirlos todos en un espacio de 28×26 mm. Según los representantes de Chipworks, se trata de un logro importante que ha requerido soluciones de diseño únicas. Samsung tampoco se libró de ello: el fabricante coreano suministra a la marca Apple chips especiales de bajo consumo, construidos con tecnología de proceso de 28 nm.

Esto no es ni mucho menos el límite de las posibilidades, sino que Apple se ha visto obligada a recurrir a una opción probada y optimizada. Entre estos chips se encuentra la gama Qualcomm Snapdragon 801-805, el nivel de 28nm se limita a los procesadores A7 del año pasado en el iPhone 5s y el iPad Air, y también el Nvidia K1. Pero los nuevos A8, la clave de la potencia de cálculo de los phablets iPhone 6 y iPhone 6 Plus, ya están fabricados con un proceso de 20nm. Y Samsung no oculta que está presionando mucho para producir chips diseñados a 14nm.

Sin embargo, el Apple Watch sigue teniendo “suerte”, ya que uno de sus principales competidores, el reloj Moto 360, está equipado con un procesador Texas Instruments OMAP 3630. Y está fabricado con tecnología de proceso de 45nm, que es el nivel del antiguo iPhone 4S, no superior. Ambos dispositivos pertenecen a la categoría “procesador de aplicaciones”, un desarrollo para gadgets móviles en el que la CPU se combina con la GPU (procesador principal y procesador gráfico). En el caso del S1, el chip, etiquetado como APL0778, está alimentado por el PowerVR SGX543 de Imagination Technologies.

Todo el nodo mide 5,2×6,2 mm, y está diseñado sobre la base de un paquete, en el que los platos de RAM se montan directamente sobre el propio procesador. Ahorrar espacio, minimizar el recorrido de las señales de control y aumentar el rendimiento: una solución tan acertada que se ha explotado activamente desde versiones anteriores del iPhone. Estrictamente hablando, no se ha aplicado nada nuevo al Apple Watch, simplemente se ha aprovechado al máximo este enfoque, asegurando una densidad inusualmente alta de componentes dentro del sistema.

Como ejemplo típico, el módulo de radio NFC está solo, mientras que el controlador de este sistema de comunicación está integrado con una unidad de “almacenamiento seguro” conocida como Secure Enclave. No es necesario perseguir una señal codificada con información valiosa ni siquiera unos pocos milímetros a través del tablero, con lo que la migración de datos se reduce al mínimo. Uno de los pilares de la seguridad de Apple Pay es que la información sensible está aislada de otros subsistemas. Y, en segundo lugar, se ahorra una fracción del escaso espacio utilizable dentro del chip.

Los treinta componentes S1, únicos y genéricos, están montados en una sola placa. Tras el montaje, todo el sustrato se cubre con un compuesto protector de resina sintética y, en sentido estricto, no hay forma de desmontar esta construcción de forma ordenada. Hay que romper literalmente la cáscara exterior para llegar al relleno, lo que explica el aspecto no tan bueno de la ficha abierta S1. Y prácticamente se puede renunciar a la reparabilidad.

Si se observa el diseño promocional de la arquitectura S1, que muestra el orden general de los componentes, sin subtítulos, no hay nada que llame la atención: la típica imagen de un circuito integrado. Sin embargo, los investigadores de Chipworks no han visto ninguna con dimensiones de 28×26 mm. Y después de un examen minucioso del contenido del chip no es difícil de entender: Apple ha tenido bastante suerte con sus socios. Es decir, la contribución a la causa común de los proveedores de componentes que crearon nodos específicos para el Apple Watch. Texas Instruments hizo lo que pudo: sus marcas están en seis módulos diferentes.

En segundo lugar está STMicroelectronics, que fabrica un sensor acelerómetro de 6 ejes, un giroscopio y un microcontrolador de memoria flash para el procesador ARM Cortex 0M para el Apple Watch. Así como un sensor óptico colocado debajo del eje de la rueda Digital Crown y utilizado para seguir su rotación y presión. El mencionado sensor de aceleración es un truco, ya que es el único que se presenta y no requiere datos de un “compañero” acelerómetro externo. Como referencia, los actuales teléfonos móviles insignia de Apple están equipados con un dúo de sensor Invensense de 6 ejes y un acelerómetro Bosch de 3 ejes.

La última observación ha llevado a Chipworks a creer que Apple tiene más experiencia en el diseño de circuitos integrados de lo que se pensaba. Se trata de un enfoque fundamentalmente nuevo en cuanto a la selección y el diseño de los componentes, pero el resultado final sigue siendo el mismo circuito en un chip completo. En lugar de comprar los productos más avanzados del mercado, la empresa ha seguido su propio camino, invirtiendo en investigación y desarrollo fundamentales. Y cargando a sus socios con un trabajo puramente de producción en masa: estampar módulos ya hechos basados en los planos de Cupertino. Esto significa que los competidores no podrán simplemente comprar con una lista de convenciones y luego montar una réplica Reloj de Apple.