成本是苹果_A15_的_2.4_倍,A16_就这点提升??苹果6s处理器相当于骁龙多少!

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在今年的iPhone14系列发布会上,苹果对A16芯片没有花费太多笔墨。而根据后续的实测中我们可以得知,A16相较A15的整体性能提升不到20%。有人会说,苹果已经厚颜无耻到这种地步,不仅A16挤牙膏,A15还更是一款型号用两年,也有人说摩尔定律已经失效,后续SOC的升级幅度只会越来越小。然而我们此时回顾一下历史,会发现苹果从自己开始做定制芯片以来的这十年间,苹果已经能够将CPU性能

在今年的 iPhone 14 系列发布会上,苹果对 A16 芯片没有花费太多笔墨。而根据后续的实测中我们可以得知,A16 相较 A15 的整体性能提升不到 20%。

有人会说,苹果已经厚颜无耻到这种地步,不仅 A16 挤牙膏,A15 还更是一款型号用两年,也有人说摩尔定律已经失效,后续 SOC 的升级幅度只会越来越小。

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然而我们此时回顾一下历史,会发现苹果从自己开始做定制芯片以来的这十年间,苹果已经能够将 CPU 性能提高 100 倍, GPU 性能提高 1000 倍。

在最开始的 iPhone 2G、iPhone 3G 中,它们搭载的处理是三星的 S5L8900【90nm】,单核 412MHz、GPU 是 PowerVR MBX Lite。

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而到了iPhone 3GS,3GS 后缀的 S 也代表了速度 (speed),处理器相应升级为三星 S5PC100【65nm】,运行频率提升到 600Mhz,GPU 则是 PowerVR SGX535,在这台手机上,我们已经可以流畅的游玩无尽之剑、现代战争 2 等手游。

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之所以要提及前面的三星,是因为在 iPhone 4时代,苹果正是基于三星这颗 S5PC100 魔改出了自己的 A4 芯片,这也是苹果内部设计的第一款 SOC,当然,也有人说处理器是苹果找三星定制的,只不过打上苹果自主设计的标签。不过,真相与否这些在今天已经没那么重要了。

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A4 有 iPhone4iPod Touch 上以 800Mhz 运行的版本,也有 iPad 上以 1Ghz 运行的版本,值得一提的是的,采用 Cortex-A8 内核的 A4 看重电源效率管理,删去了 iPad 和 iPhone 不需要的模块,而由于 L2 升级到 640K,GPU 升级为 PowerVRSGX540,理论上每秒可以处理 3500 万个多边形和每秒 5 亿个像素,所以你甚至能用它流畅运行狂野飙车 8。

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到了 2011 年的 A5,CPU 和 GPU 都升级为双核,并且有三个版本,45nm 用于手机,工艺改良版的 32nm 用于 iPod 和 iPad,此外还有一个屏蔽核心板的用于 apple TV,所以其实从这里,我们也能找到 A15 不同体质用在不同机型上的历史渊源。

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A5 相较 A4 升级幅度极大,CPU 性能提升 2 倍,GPU 提高 9 倍。虽然 iPhone4 和 4S 长得差不多,但两者在运行 iOS7 上加入的毛玻璃特效时,完全就是一个天一个地的体验,搭载 A5 的 4S,得益于其强大的处理器性能,也因此将系统版本更新撑到了 iOS9。

对了,相较 A4 的工作频率固定在 800 MHz,A5 可以根据运行程序的不同而自适应工作频率。

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2012 ,苹果 A6 伴随 iPhone 5 发布,这是苹果第一款非标准 ARM 架构的处理器,A6 采用三星 32nm 工艺,与 A5 相比,它的功耗降低了 22%,速度和 GPU 性能均提升了 2 倍,拍照速度也提升了 40%。

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A6 使用 ARMv7 的双核 CPU,称为 Swift,而这个名字后来也被苹果用在了 2014 年推出的新编程语言上。值得一提的是,到了 A6 这一代处理器是开始有一定程度的领先,也正是从这代开始,A6 处理器走上了和安卓高频多核不同的道路,而是低频大核心策略。

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伴随 iPhone 5S 发布的 A7 处理器,基于 28nm 工艺制成,集成了超过 10 亿个晶体管,在发布会上,苹果官方自信的放出了这个 CPU 性能相较初代提升 40 倍的图片。

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从这一代开始,安卓与苹果的差距越来越大,因为彼时的安卓厂商正好碰上了火龙 810 这个大冤种,而从其他方面来说,A7 也是具有里程碑意义的,它是首个基于 ARMV8 架构处理器,首个用于智能手机和平板电脑的 64 位架构处理器,并且首次加入 M7 运动协助处理器,且 GPU 支持苹果新开发的 metal 游戏图像引擎。

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可能由于 A7 牙膏挤得太猛,到了 A8 这里就显得平平无奇了许多。与 A7 相比,它的 CPU 性能提高了 25%,GPU 性能提高了 50%。

然而需要注意的是,A8 上的 iPhone 6 和 6Plus 分辨率也有所升级,所以虽然 GPU 提升 50% 不算低,但这更多的性能开销也被吃掉,除此之外还有 1G 运存的锅,所以 A8 的iPhone6 系列和 A7 的 iPhone5S 一样,系统更新只支持到了 iOS12

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2015 年,A9 处理器来了,全体起立!

本代处理器采用了三星 14nm 和台积电 16nm 双工艺,A9 也是苹果与三星签订合同制造的最后一款 CPU,此后所有的 A 系列芯片均交由台积电制造。

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当然这些都不是重点,A9 作为苹果 A 系芯片历史上提升幅度最大的一款,相较于 A8,CPU 性能提升了 70%,GPU 提升了 90%。

同样是跑 GFX 曼哈顿 3.0,6S 能达到 41 帧,而 iPhone 6 只有 20 帧。直到 2022 年你还能用 6S 或者 SE 以 60 帧流畅运行王者荣耀。系统版本更是坚挺到了 iOS15,是目前系统更新坚持时间最长的处理器,大名鼎鼎的钉子户。

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iPhone7 上的 A10 Fusion,其实也是有里程碑意义的,作为苹果首款首次采用 2 大 + 2 小四核心架构的处理器,其设计概念也一直被沿用至今。

这款处理器上台积电也首次引入了新的 InFO 封装技术,这也是台积电能够独揽苹果芯片代工的一大原因。不过也可能是因为苹果第一次玩这种四核心架构,功耗发热控制的不太理想,所以即便它的性能提升幅度不算小,(CPU 提升 40%,GPU 提升 50%)但实际上你很难完美发挥出它的全部性能。

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而到了 A11 处理器,可以说又带了一个全新的概念——仿生芯片。

作为苹果苹果旗下首款采用 6 核心架构的 SOC,它采用了全新的 10nm 工艺,CPU 多核性能提升幅度惊人,有 75%,但单核性能只提了 20%,创下了当时的历史最低。

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值得一提的是,苹果在挖了 Imagination 不少高层后,终于首次在 A11 上采用了自主的 GPU 架构,但作为第一款自研 GPU,表现有一点点小翻车。另外也有消息表示,苹果也正是从这段时间开始着手M系芯片的设计。在这一年,iOS11 也彻底淘汰 32 位处理器,全面进入 64 位时代。

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A12 处理器搭载的 XS、XR,也被不少用户称为新一代神机。A12 基于台积电 7nm 工艺打造,CPU 依旧是 2 大核 + 4 小核的设计,其大核主频为 2.49GHz,小核 1.59GHz。性能较 A11 仿生最高提升 15%,小核心功耗最多降低 50%,CPU提升其实较为有限,但四核 GPU 比 A11 快 50%。

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GPU GFX 曼哈顿 3.0 可以跑到 148 帧,相比前代高出 61%。其实 A12 的功耗还是有些高的,但由于吃了台积电 7nm 的红利,在实用性上要优于 A10、A11不少。

A13,又一个神仙处理器,至今仍被苹果在发布会上拿出来提:友商仍在追赶我们的 A13。

A13 采用台积电第二代 7nm N7P 工艺制造,包含了 85 亿个晶体管。两个高性能核心比 Apple A12 快 20%,功耗降低 30% ,四个高效核心比 A12 快 20%,功耗低 40%。

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A13 的功耗之所以控制的如此之好,一方面也是因为苹果在上面使用数千个时钟门、数百个电压域,从而更好地控制电源使用。根据极客湾 SOC 天梯榜里的数据,A13 也 107.7 分的能耗比排行第 3。

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伴随着 iPhone 12 发布的 A14 Bionic ,是首个商用的 5nm 芯片,它包含 118 亿个晶体管,搭载 6 核 CPU 和具有实时机器学习功能的 4 核 GPU,以及 16 核 AI 处理器,每秒可进行 11 万亿次运算。在 Geekbench5 中的跑分中,单核可以到 1500 以上。

也就是说安卓这边如果想赶超,怕不是得等到 Cortex X3 大核才行。。。

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不过由于上代 A13 已经很强了,所以苹果在发布会上老奸巨猾的不和 A13 比,而是和上上代的 A12比,官方表示,相较 A12,CPU 速度 快 40% ,GPU 速度快 30%。

到了一款处理器用至少用两代的苹果 A15,晶体管数量来到了 150 亿,Geekbench5 单核可以跑到 1700 多分,用了 3 年的 4 核心终于升级到 5 核了,不过 5 核心在 13 系列种只有 Pro 搭载,标准版仍采用 4 核心。

可能由于这颗处理器太强了,官方标语干脆直接用“强得很”这样简单粗暴的宣传语。

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不过强归强,A15 在去年依然喜获提升幅度最小的处理器称号,但有一说一,也正是从最近几代的 A 系芯片开始,苹果更加注重能耗比,A15 的能耗比优化是立竿见影的。跑分毕竟是跑分,合理的功耗控制才能为用户带来更持久良好的体验,我相信正在使用 A15 处理器的狐友应该感同身受。

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不过,虽然 A15 荣获升幅度最小的处理器称号,但只坚持了一年就被 A16 抢去了。文章又回到了我们的开头——A16 相较 A15 的 整体性能提升不到 20%。

而根据 TechInsights 公布的 A16 透视图来看,GPU 对照 A15 几乎完全没变,犹如照抄作业一般,甚至有人说 A16 就是提升了主频的 A15。至于最高 28% 的性能提升,可能还要算在 LPDDR5 内存的功劳上。

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然而尽管 A16 提升有限,但生产成本却是 A15 的 2.4 倍,A15 芯片的成本价格在 45 美元左右(约合 321 元),而 A16 芯片的成本价接近 110 美元(约合 780 元),实在是让人不解 A16 的钱到底花在了哪里。

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限于篇幅原因,苹果A系每代处理器其实还有许多细节没有聊到,而 iPad 上的处理器我们也没有提及,以后有机会的话再来讲得更全面一点。

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总的来说,自 2008 年苹果以 2.78 亿美元的价格收购 P.A.Semi 以来,在加上随后收购多个涉及 CPU 设计、GPU 图像处理等公司的手笔,苹果想要做自研处理器的决心至少早在十几年前就已经有了。

而今年苹果 A 系成为当之无愧的移动端最强 SOC,并且逐步在电脑端使用 ARM 架构的处理器,其研发人员在背后的心血以及投入的资金都是难以想象的,而正是这些提前的的规划布局,以及每一代积累的经验,才得到了如今苹果自研芯片的诸多成果。

参考资料:

快科技:苹果 A16 芯片透视图出炉:GPU 简直照抄 A15

知乎:如何评价苹果历代处理器?

百度百科:苹果A系芯片

半导体行业观察:苹果 A 系列芯片,辉煌不再?

图源网络

编辑:辉仔

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