La forma genericamente rettangolare dell'iPhone 5 era sempre quella, ma Apple aveva rivisto lo chassis completamente. Invece del vetro posteriore e la barra di metallo intorno, la parte posteriore era di alluminio come sull'iPhone originale. Il nuovo modello però aveva un design unibody che copriva dietro e ai lati, e includeva angoli smussati rifiniti al diamante. C'era ancora il vetro con colorazione ceramica, in alto e in basso, necessario per la trasparenza RF; creava un effetto bitonale. Apple offriva due versioni cromatiche: bianco e argento, nero e grigio. L'argento era alluminio "naturale", mentre il grigio era anodizzato. I colori scuri, il nero in particolare, erano molto difficili da anodizzare e questo causò qualche grattacapo ad Apple in fase produttiva.
L'iPhone 5 era anche il primo modello a montare un processore progettato internamente da Apple, mentre quelli precedenti della serie A si basano su piattaforme ARM di riferimento, come la Cortex A9. Nel caso dell'Apple A6, l'azienda aveva preso in licenza il set d'istruzioni ARM v7s e realizzato un proprio design: era una CPU dual-core a 32 nanometri, che poteva funzionare a frequenze tra 800 MHz e 1,2 GHz, e che prendeva il nome di Swift. Era abbinata alla GPU triple-core PowerVR SGX543MP3 e 1 GB di RAM. Era grossomodo il doppio più veloce.
Non c'erano invece nuove opzioni per l'archiviazione, con il massimo che restava 64 GB. La capacità della batteria aumentava a 1.440 mAh e questo, insieme a una migliore efficienza, aumentava l'autonomia.
Il processore d'immagine (ISP) integrato nell'Apple A6 aggiungeva la riduzione del rumore ed era più veloce. Per via dello spessore minore del 25% Apple non riuscì a integrare una fotocamera fisicamente migliore (ci vuole profondità), ma in qualche modo riuscirono a metterne sull'iPhone 5 una che era valida quanto quella dell'iPhone 4S. L'azienda aggiunse anche una modalità dinamica per la scarsa illuminazione, che secondo loro era equivalente a un miglioramento di due f-stop. Apple disse anche che la lente a 5 elementi vantava una migliore allineamento, che a sua volta garantiva foto più cristalline. Infine, era stato scelto il vetro di zaffiro per la superficie, per renderla più resistente. La fotocamera frontale passò a risoluzione 720p, ed Apple la ribattezzò FaceTime HD.
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Inserire una fotocamera valida quanto quella dell'iPhone 4S in un dispositivo più sottile come l'iPhone 5 fu un miracolo di ingegneria. C'era da domandarsi, tuttavia, se valesse la pena di cercare un telefono sempre più sottile: Apple non avrebbe potuto mantenere invariato questo parametro, e invece metterci una fotocamera ancora migliore? Che cos'era più importante, più funzionalità o meno peso? Apple evidentemente preferiva il secondo.
Per far stare tutto in un volume più piccolo, Apple scelse anche di usare un formato SIM più piccolo, vale a dire la nanoSIM. Grazie ai chip Qualcomm MDM9615 ed RTR8600 fu possibile aggiungere connettività 4G LTE, con una velocità massima teorica di 100 mbps. All'epoca era hardware di ultima generazione, ed Apple aveva aspettato che fossero pronti prima di usare la connettività LTE, per evitare i problemi di autonomia e altri difetti presenti nei primi smartphone dotati di questo standard.
LTE non offre voce e dati contemporanei, quindi l'iPhone 5 doveva passare ad HSPA+ per fare o ricevere chiamate – un limite presente anche con lo standard EVDO Rev A, ma riguarda solo un paio di (grandi) operatori statunitensi. Apple quindi, per creare un telefono che fosse davvero globale, doveva rendere l'iPhone 5 compatibile con le reti CDMA. Era uno standard radio più complesso e più costoso, in parte per i costi di licenza dovuti a Qualcomm.
Apple avrebbe potuto affrontare il problema dei dati e voce simultanei aggiungendo un secondo modulo radio per la voce, sull'iPhone 5. L'azienda sarebbe stata disponibile a pagare un extra per l'arretratezza di Verizon e Sprint, ma in questo modo avrebbe anche aumentato le dimensioni del telefono e ridotto la sua autonomia. I clienti di queste due aziende avrebbero quindi dovuto aspettare l'arrivo del Voice Over LTE, o VoLTE.
Per le aree senza LTE, sull'iPhone 5 era presente anche un modulo DC-HSPA+, che offriva una velocità massima teorica di 42 mbps – comunque molto alta. Fu aggiunto anche l'audio a banda larga, per quei pochi operatori che lo offrivano. La connessione NFC era ancora assente, nonostante Passbook fosse ormai pronto. Il Bluetooth era in versione 4.0 grazie al chip Murata Wi-Fi, che includeva il Broadcom BCM4334. Sull'iPhone 5 era presenta anche il Wi-Fi 802.11n a 5 GHz.
Apple aggiunse anche un terzo microfono per migliorare la riduzione del rumore e beamforming per il suono a distanza. Grazie a Face Time, Siri e altre nuove tecnologie era possibile parlare al telefono senza tenere la bocca vicino al microfono – la funzione vivavoce era molto migliore rispetto al passato.
L'iPhone segnava una svolta anche in un'altra aerea. Dopo anni di connettore a 30 pin, Apple passo al più piccolo, più flessibile e più avanzato connettore Lightning. Era l'80% più piccolo e trasmetteva 8 segnali totalmente digitali. Causò anche parecchi fastidi, per quei clienti che avevano periferiche create per lo standard precedenti. Apple non aiutò in alcun modo, con adattatori né tantomeno inclusi nella confezione, e ci mise molto tempo per offrire questi prodotti. Il cambiamento era necessario e positivo, in ogni caso, e i problemi si andarono attenuando con il tempo.
Furono modificati anche gli auricolari, ed Apple cambiò loro anche il nome in Earpods. La forma era piuttosto diversa rispetto al passato, con linee asimmetriche che, secondo Apple, rendevano il design più ergonomico e comodo per un maggior numero di persone. Gli Earpods avevano anche un design multiplo, con un altoparlante orientato verso l'interno dell'orecchio, e un'apertura posteriore pensata per esaltare i medi e rendere la qualità sonora migliore in generale. Altere fenditure avrebbero dovuto, similmente, migliorare la resa dei bassi. Anche con questi miglioramenti gli auricolari forniti con l'iPhone 5 restavano di qualità media (al massimo), ma erano sicuramente migliori rispetto a quelli forniti fino all'iPhone 5S.
Il prezzo restava ancora una volta invariato.