苹果芯片发展过程

核心提示苹果A系列芯片,一直被誉为“地表最强的手机处理器”。那么苹果A系列芯片性能到底有多强呢?从下方图片可以看出,苹果的A系列芯片性能,至少领先友商1年半。在相同制程工艺下,苹果A系列芯片的理论性能,友商看了也不得不服气。究竟是什么原因使得苹果A

苹果A系列芯片一直被称为“表面最强的手机处理器”。那么苹果A系列芯片的性能到底有多强?从下图可以看出,苹果A系列芯片的性能至少领先友商一年半。

在相同的制造工艺下,苹果A系列芯片的理论性能并不能让朋友们信服。是什么让苹果A系列芯片的性能如此强劲?其实这和苹果多年来对芯片的研究有关。

从A4芯片开始,苹果走上了自研芯片的道路。严格来说,A4不能算是苹果真正的自研芯片,因为其研发思路参考了三星S5PC110。

A5是苹果首款自主设计的双核芯片,CPU性能是上一代的2倍,GPU性能是上一代的9倍。可以说苹果的A系列芯片有史以来最大的性能提升。

A6采用苹果首款自研CPU核心,性能是上一代的两倍。A7是苹果首款基于ARM V8架构的处理器,并且加入了辅助处理器M7,性能相比上一代提升了一倍。A7对苹果意义重大,也为手机处理器打开了64位时代的大门。

A8、A9、A9之后,核数和工艺技术进一步提升,CPU和GPU性能逐年增强,具体如下:

A8: CPU提升25%,GPU提升50%;A9: CPU提升70%,GPU提升90%;A10Fusion: CPU提升40%,GPU提升50%。

A11仿生芯片不仅加入了神经网络引擎,还带来了苹果自主研发的GPU核心。与A10相比,A11 CPU的大核性能高出25%,四个小核性能高出70%,多处理性能高出75%,GPU性能高出30%。

A12~A14是仿生的,芯片性能没有以前那么明显。比如A12仿生相比上一代,CPU性能提升15%,GPU比A11仿生快50%。比如A13仿生CPU比A12仿生快20%,GPU速度快20%;A14仿生相比A13仿生,CPU性能提升16.67%,GPU性能提升8.3%。

至于A15仿生学,最近有消息人士透露,在新一代iPhone样机中,A15仿生学取得了不错的成绩。在GFXBench曼哈顿3.1场景中,A15仿生跑分198 FPS。遗憾的是,在A15 Bionic的第二次测试中,由于机身过热,GPU频率可能会降低,最终结果只有140~150 FPS。

相比之下,目前手机上性能最强的A14 Bionic,在GFXBench曼哈顿3.1基准测试中的最高分为137 FPS。这样A15仿生GPU提升了44%左右。不过也有网友表示A14仿生在某些场景下可以跑到170.7 FPS。如果消息属实,意味着A15仿生GPU的性能只比A14仿生GPU高16%。

CPU方面,在GeekBench的跑分中,A15仿生单核成绩为1724,多核成绩为4320。相比A14仿生,A15仿生单核性能仅提升7%,多核性能仅提升1%。也就是说A15仿生和A14仿生的CPU性能差别不大,甚至可以忽略不计。

从A4到A14仿生,可以发现一个明显的规律。每次苹果的A系列芯片有显著的性能升级,基本上都是苹果开始采用自研芯片架构,CPU核心,GPU核心,加入一些新东西的时候。当然,这也包括更先进的芯片制造工艺,带来更低的功耗和更好的性能释放。

但也有不少网友认为,苹果A系列芯片性能提升一年不如一年,因为5nm制程工艺的锅。换句话说,即使制造工艺升级到3纳米、2纳米、1纳米等。未来手机芯片的性能不会有大的提升。

苹果A系列芯片的性能提升是否即将见顶?

真的是这样吗?其实以苹果M1芯片为例,在芯片架构上和A14仿生非常相似,都采用了TSMC的5nm制程工艺。

从半导体公司Techlnsights公布的两款芯片的分析图可以看出,M1芯片有四个性能核心和四个能效核心,CPU共有八个核心。相比之下,A14 Bionics缺少两个核心,CPU核心总数为六个,包括两个性能核心和四个能效核心。

此外,M1芯片的GPU核数和内存通道数量是A14仿生的两倍,但NPU核数相同。而且在M1芯片中加入了一些A14 bionic没有的功能模块,如T2安全芯片、DisplayPort输出、Thunderblt接口等。这些额外的功能模块使M1芯片的尺寸比A14仿生芯片大37%。

▲左:M1;右:A14仿生

这些额外的核心和功能模块使M1比A14更仿生。在GeekBench 5.3基准测试中,M1单核得分1714,多核得分6802。换算下来,M1的多核处理性能比A14强70%。

A14仿生的整体性能提升与上一代相差不大。可能是因为苹果考虑到手机的功耗和续航,故意把A14仿生的性能训练保持保守。好像是A12Z。苹果解锁了一个A12X的GPU核心,可以提升7%的GPU性能。

或者A12和A12X,都是TSMC的7nm工艺,后者性能比A12高很多。也就是说,制造工艺只占芯片性能提升的一小部分。如果想让芯片获得更强的性能,就要看核心数量、功能模块等硬件参数。

苹果A系列芯片只能有最强的理论性能?

说实话,苹果A系列芯片虽然性能很强,但实际表现并不尽如人意。看过历代iPhone拆解视频的朋友应该都知道,苹果从来不会对手机内部元器件进行散热处理。

即使是iPhone 12系列,你也看不出手机有什么散热措施。根据iFixit发布的iPhone 12拆解报告,我们可以看到iPhone 12延续了苹果一贯的整齐排列风格,但是你看不到散热相关的材料。所有元器件都是“裸”的,这可能是苹果对自家芯片功耗控制的自信。

安卓方面,以三星Galaxy S20 UItra为例,可以看到散热铜箔几乎覆盖了整个盖板,主板部分也覆盖了一层石墨烯散热膜,以保证手机的性能释放能够达到最佳状态。

众所周知,随着芯片性能的提升,功耗和发热量也会增加。如果芯片过热,会导致CPU降频,从而导致手机屏幕卡顿掉帧。无论是高通骁龙系列还是苹果A系列芯片,都无法完全避免芯片过热的问题。

但是由于安卓手机内部散热的原因,芯片性能的释放要好于苹果的iPhone。这意味着即使苹果A系列性能再强,如果手机内部没有任何散热措施,芯片也无法达到最佳状态。同时,苹果的A系列芯片,不能满血运行,可能会对用户的产品体验造成不好的影响,尤其是在玩游戏的时候。

总结

虽然A15 bionic采用了5nm+技术,但苹果仍然可以进一步压榨芯片的性能。也许是技术升级给苹果带来了更多的芯片性能提升空,也可能是苹果对芯片性能的调教比较保守。

不过,未来苹果A系列芯片的性能可能不会有以前那么大的提升。毕竟苹果自研芯片技术已经相当成熟。简单来说,虽然苹果可以通过增加核心数量和更多的功能模块来换取芯片更强的性能,但这样做会打破手机的平衡,肯定会牺牲手机的续航能力,除非苹果拿出更好的解决方案。

 
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