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iPhone 13/Pro 首搭载,苹果 A15 芯片深度前瞻:改用集成 5G 基带,GPU 升级 5 核心

芯东西 7 月 20 日消息,距离今年 9 月的苹果秋季发布会的时间越来越近,人们对苹果新品的猜测越来越多,今年 iPhone 13 到底“香不香”?苹果还会不会在硬件上接着“挤牙膏”?iPhone 13 系列首先搭载的 A15 芯片会有哪些新的突破?如今,行业内对这些答案众说纷纭,观点不一。

iPhone 系列能否拥有优秀的性能表现,流畅的使用体验,A 系芯片是关键因素。今天,我们就 A15 芯片来“窥探”iPhone 13 的一些变化。

据中国香港媒体 Qooah 近日报道,苹果 A15 芯片将在 CPU 部分,采用 2 颗大核 + 4 颗小核的设计架构,性能将会提升 20%;同时在 GPU 部分,A15 芯片采用 5 核心架构,性能预计提升 35%。

A15 芯片是否会像 A12 芯片那样,因为制造工艺革新实现 CPU 单核提升 50%?苹果是否会扩大与三星、高通的旗舰芯片在性能方面的差距?我们都将在这篇文章中找到答案。

01. 晶体管数量不变,性能还能大幅提升?A15 还将集成 5G 基带

A15 芯片将在 CPU 上采用 2 个高性能核心(内部代号:FireStorm)和 4 个高能效核心(内部代号:IceStorm)的设计架构。与去年苹果 A14 芯片相比,A15 芯片并没有增加的 CPU 核心数量。

但据 DigiTimes 报道,A15 芯片的 CPU 相较 A14 芯片的 CPU 将会提高 20% 的性能,30% 的能效。

行业人士分析 A15 芯片在没有改变芯片架构的情况下,性能却有所提升的原因可能是,A15 芯片将首次采用 SVE2(可伸缩矢量扩展技术二代)技术。

SVE2 是可伸缩矢量扩展技术 SVE(Scalable Vector Extensions,SVE)的扩展,可兼容 NEON 的指令。SVE2 技术今年 3 月首次应用在 Armv9 架构上。该技术可以加快数据处理速度、保护数据安全等。

▲ SVE2 首次在 Armv9 架构上应用

在 GPU 上,相比 A14 芯片的 4 核心架构,A15 芯片将采用 5 核心架构,在 GPU 的核心数量上有所增加。据悉,A15 芯片的 GPU 较 A14 芯片的 GPU 将提升 35% 左右的性能。

在晶体管数量上,据 OFweek 电子工程网报道,A15 芯片与 A14 芯片一样,将会集成 118 亿个晶体管,相对于 A13 芯片晶体管数量增加了近 40%。该消息有待进一步证实,因为 A15 芯片的制造工艺得到了改进。

此外,A15 的 5G 基带芯片也有所改进。

A15 芯片将采用集成 5G 基带。与 A14 芯片外挂高通 5G 基带相比,A15 芯片的功耗将会进一步降低,可以为用户提供更好的 5G 网络体验。

不仅如此,A15 芯片还有可能增加环境光处理器(Ambient light sensor,ALS)处理区块。这意味着调整 iPhone 13 屏幕的亮度、色温等功能在芯片环节就会得到优化。

▲ 依据网传信息,A14 芯片与 A15 芯片对比(芯东西制表)

总体而言,此次 A15 芯片不但通过 SVE2 技术提高 CPU 的性能,而且还增加了 GPU 的核心和 ALS 处理模块,并改进了 5G 基带芯片。A15 在 CPU、GPU 的性能和能效上都呈现了较大幅度提升。

02.“老伙计”台积电产能将翻倍,A15 将采用 5nm + 制程工艺

早在 2020 年 10 月,业内就曾有传闻,台积电将采用 5nm 工艺在 2021 年第三季度为苹果代工 A15 芯片。随着时间逐渐接近这个节点,相关信息越来越准确。

台积电 6 月财政报告显示,台积电 6 月份的总营收首次超过 50 亿美元,同比增长 22.8%。

台积电总营收大幅提升意味着他们正在因某项先进制程工艺而获得丰厚利润,相关人士分析认为,这正预示着台积电已经开始为苹果大规模代工 A15 芯片。

但与此前传闻不同的是,这次台积电将采用第二代 5nm(或 5nm+)工艺制程,即 N5P 技术。据悉,5nm + 工艺比 5nm 工艺提升 7%性能,降低 15% 功耗。

从 2013 年苹果 A8 芯片开始算起,这是苹果与台积电之间合作的第八年。此次苹果预计不会再像 2020 年一样,因芯片产能不足的原因推迟苹果发布会,这与今年台积电的产能提升有关。

据 Digitimes 报道,台积电打算在 2021 年底前购置 55 台 EUV 光刻机,大约花费 440 亿人民币。随着台积电逐渐加大对制造设备的资金投入,相关人士分析,台积电的产能将在今年下半年爆发。

据预测,今年台积电的 5nm 产能将是 2020 年的两倍以上,2023 年 5nm 及改进版的 4nm 工艺产能则是 2020 年的 4 倍以上。

目前,台积电有关 5nm 芯片的订单除了来自苹果的 A15、M1X、M2 芯片以外,还有联发科的天玑 2000 系列,和 AMD 的 Zen4 处理器等。

此外,据媒体报道,台积电首款 4nm 工艺芯片将用于苹果 2022 年的 Mac 电脑上,台积电首款 3nm 芯片将用于苹果 2022 年的 iPad 上。

由此可见,苹果是台积电相当重要的大客户,而台积电也愿意将最先进的制程工艺率先应用于苹果芯片上。

03. A 系芯片王座不稳?三星 Exynos 选择硬刚 A15

尽管行业内有关 A15 芯片的消息真假难辨,但一组疑似 A15 跑分数据似乎让我们看到了 A15 芯片的另一面。

推特用户 @FrontTron 在 2 月 3 日晒出了三组 A15 芯片在 Geekbench 的跑分成绩。根据图片显示,A15 芯片单核最高分为 1724,多核最高分为 4320。

▲ 消息人士爆料 A15 芯片跑分成绩

这个结果与其他芯片相比如何呢?我们也找到一些数据对比分析。

一方面,将苹果的 A15 芯片与 A14 芯片相比。

此前,A14 芯片的单核跑分测试最高得分为 1606 分、多核最高得分 4305 分。

与 A14 芯片相比,A15 的单核性能提升了 7%,但是多核性能提升还不到 1%。这样的情况似乎与行业内的预测 A15 将性能提升 20%—30% 相去甚远,部分专业人士认为,该数据仅是 A15 芯片初代版本的数据,并不准确。

很遗憾的是,我们难以找到更多有关于 A15 芯片最新的跑分情况,更多信息可能还需等到 A15 正式发布才能知晓。

另一方面,三星的 Exynos 芯片、高通的骁龙 895 处理器(暂称)等手机芯片也将于今年下半年推出。

其中,三星的 Exynos 芯片将成为第一块搭载 AMD GPU 的三星旗舰芯片。AMD GPU 具有高性能、低能耗特点。相关报道认为,三星的 Exynos 芯片将在 CPU、GPU 方面都领先于高通的骁龙 895 处理器,在 GPU 上可能比苹果 A15 芯片的 GPU 更好,但在 CPU 上,仍不能与苹果 A15 芯片的 CPU 相比。

▲ 苹果 A15 芯片、三星的 Exynos 芯片、骁龙 895 处理器在 CPU 和 GPU 的性能比较预测

至于高通骁龙 895 处理器为接替骁龙 888 处理器的下一代产品,内部称为 SM8450。该产品将采用 1 大核 + 3 中核 + 2 小核 + 2 小核的 CPU 集群。

据外媒 WCCFTech 报道,骁龙 895 处理器和 A14 芯片在 CPU 多核上的跑分相当接近(4000 vs 4027),但在 CPU 单核性能上,远落后于 A14 芯片单核(1250 vs  1596)。因此,高通骁龙 895 处理器应更难以与最新的苹果 A15 芯片相竞争。

综上来看,苹果 A15 芯片依然占据一定性能优势,但 A 系芯片的绝对性优势已不那么明显。

04. 结语:苹果芯片优势正在减弱,三星正在大步追赶

根据现有的资料显示,苹果 A15 芯片在理论上提升幅度较大,但实际跑分仍呈现“挤牙膏”的现象。苹果的芯片优势逐渐减弱,三星、高通等公司正在大步追赶,开始缩小与苹果芯片之间的差距。

从过往苹果的 A 系芯片工艺升级来看,A11 的 10nm 制程工艺跨越到 A12 的 7nm 制程工艺时,A12 CPU 单核的性能虽然只提升了 15%,但是 A12 CPU 多核的性能却提升了 50%。此后,尽管芯片制程工艺不断改进,苹果芯片也再没有这样突破式的性能提升。

我们可以看见,芯片随着制程工艺带来的性能提升越来越有限。此前,采用三星 5nm 制程工艺的高通骁龙 888 处理器在小米 11 测试机上也被人们发现制程工艺能提升的芯片性能有限。芯片未来的性能提升可能还需要基于某个突破性的芯片设计。

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