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我们对苹果A14处理器的期待

直到9月份苹果公司推出iPhone12,我们才可能听到任何关于苹果新手机处理器的消息。但设计这些芯片需要数年的时间和数月的时间才能提高产量,因此A14很可能已经投产,并可能已经开始测试生产。

年复一年,苹果的手机芯片在整体性能上一直保持着皇冠。尽管高通Snapdragon865等公司做出了一些重大承诺,但我们预计苹果在今年新iPhone发布时将保持皇冠。

一个人永远无法准确地说出一个未经宣布的A系列处理器将提供什么功能或性能,但我们可以做一些知情的猜测。以下是我们认为从苹果今年晚些时候的A14SoC可以看到的情况。

连续第三年,苹果将从其制造合作伙伴台积电的制造工艺改进中获益。该A12是建立在一个7nm的过程,A13是在一个增强的7nm过程,主要允许更快的时钟速度和更低的功耗(当运行的速度与相同的芯片与先前的7nm过程)。

今年,苹果可能会跃升为台积电的全新5nm工艺。事实上,它很可能是第一个使用它的大规模消费芯片。

维基芯片对TSMC的各种工艺技术有一个很好的总结。

这是一次大的升级..在任何拉伸下,5nm模式都不是半步,但它是7nm之后的下一个“完整节点”。它在整个过程中广泛使用极端紫外线(EUV)光刻技术,TSMC表示,它提供了80%以上的逻辑密度,并且可以在与其7nm芯片相同的功率下运行15%的速度,或者在相同的性能水平下运行30%的功率。

当然,设计也很重要。苹果不一定能满足这些确切的数字。但仅在制造过程中,A14将是一个显著更快和更节能的芯片。

A13的尺寸在98.5mm2左右,大约比83.2mm2A12大20%。这只比我去年最初的预测略小,但我对晶体管预算的假设远不如我。

我假设苹果会使用台积电的N7节点,从而增加晶体管密度。相反,苹果选择了N7P模式,而这并非如此。因此,A13有大约85亿个晶体管,而不是我预测的100亿。

今年,我认为苹果可能会保持处理器的整体大小不变。大约100毫米2是一个很好的大小,一个高性能的优质移动处理器与许多堆叠组件。

如果我们接受台积电关于5nm工艺的晶体管密度的改进,我们将看到一个不可思议的150亿个晶体管。这是最大的高端桌面和服务器CPU和GPU。它很大。这是如此之大,我不会完全惊讶,如果苹果把总芯片面积缩小到大约85毫米2和大约125亿晶体管。

晶体管计数本身是一个很差的估计处理器性能的手段,但它确实告诉我们苹果有多少“空间”需要工作。它意味着更多的核心,或更大的核心,或更多的缓存,或这些改进的任何组合。

对于A13,苹果没有做很多事情来改变它的基本CPU架构。它仍然是相同数量的核心,核心并没有显著的不同。相反,该公司依靠增强的7nm工艺提供的更快的时钟速度来提高性能。

在单线程性能方面,A13比A12(在Geekbench5)提高了20%。这比我去年预测的要多一点,而且是最快的移动CPU。

单线程性能有望提高,但不如多线程性能..

仅仅遵循趋势线(这对于最近的A系列处理器来说是相当一致的),我们可以预期A14的得分接近1600。仅5nm工艺就应该比苹果在A13中使用的增强型7nm工艺快8%左右,这将在1400年代中期给我们一个分数。我的猜测是,苹果可能会在1500-1600的范围内,因为更高的峰值时钟速度和一些建筑改进,使更高的晶体管预算成为可能。

多核性能更难预测。A12和A13分别有4个小型高效电芯和2个大型高性能电芯。苹果已经非常有效地安排了工作量,以尽可能地利用所有的核心,所以我们不太可能看到更好的调度有很大的改进。但随着晶体管密度从5nm的大幅跃升,苹果可能会增加第三大核心,或者显著提高高效率核心的性能,这将真正提高多线程性能。

如果苹果不增加更多的内核,多线程性能就会上升,但这是一个保守的预测。我期待更多。

趋势线给我们的分数在4500左右,但我认为建筑变化和时钟速度的结合会给我们更多。如果Geekbench5多核分数攀升到5000左右,我不会感到惊讶。

对于它的价值,最快的Android手机在这个测试中的分数在3000左右,5000分将类似于6核主流桌面CPU或高端笔记本CPU。这是15英寸的MacBookPro领地。

从App Store的首次亮相开始,iPhone就是一款游戏设备。但游戏对苹果来说从来没有像现在这样重要。图形性能使游戏发光,真实,但GPU也用于计算功能的图像处理,机器学习,以及大量的其他任务。

换句话说,GPU的性能是至关重要的,苹果不会与A14一起踏水。

图形性能与A13有了很大的飞跃。我认为A14将带来类似的飞跃。

如果我们看看3DMark Sling Shot极限无限测试,性能在A13中有了一个戏剧性的飞跃-远远超出了最近的趋势预测。我预计一个分数在4,800左右,而苹果的交付远远超过6,000!这足以击败最新的Android手机,但较新的型号自此推得更高一点,今年发布的顶级Android手机将走得更远。

我预计苹果将花费大量的晶体管预算,使GPU更加强大。随着更多的内存带宽,我们可能会期望GPU的性能远远超过趋势线的预测,在这个测试中的低7000范围。除了一些新的性能瓶颈,我认为超过9500分是肯定可能的。换句话说,我认为对于游戏中使用的高端图形,我们可以期望图形性能提高50%。

GPU计算越来越重要。我不会惊讶,如果它是50%的速度在A14。

当涉及到使用GPU进行计算时,我认为我们可以期待类似的速度提升。一个更大的GPU加上更快的时钟速度和更多的内存带宽可以给我们50%或更多的-使GeekBench5计算分数跳到9,500到10,000范围。

A系列处理器所做的不仅仅是CPU和GPU核心。它们包含特定任务的专用硬件,如图像处理(将摄像机的数据转换为恒星照片和视频)、视频编码和解码,以及一个神经引擎,为整个iOS系统中使用的机器学习任务提供动力。

在A13中,苹果增加了专门的硬件来处理矩阵乘法和更新的“机器学习控制器”,以平衡处理器的各个部分-CPU、GPU和神经引擎之间的计算任务。正如我所预测的,它没有向神经引擎添加核心,但由于CPU、GPU和NE的所有部分都以更高的时钟速度运行,性能得到了改善。

苹果在A13中为CPU增加了新的矩阵数学硬件。这辆A14可能没有类似的“新”功能,但更多的神经引擎核心似乎是一个合理的期望。

这是苹果深感关心的一个领域,也是提高照片和视频质量、增强现实以及整个操作系统中Siri的许多功能的必要组成部分。由于5nm的制造工艺提供了更高的晶体管预算,我认为苹果这次将增加神经引擎核心,并可能进行其他架构改进。

看到苹果声称机器学习任务的速度至少是A13的两倍,我并不感到惊讶。

苹果并没有为其想象的处理引擎提供性能细节,但对更好的相机质量的推动是永无止境的,所以它可能也会更好。

我会站出来说,我认为A14将是苹果的第一个芯片,硬件解码的AV1视频编解码器,甚至可能有硬件编码支持。如果是这样的话,预计苹果会花一些时间在舞台上谈论如何用iPhone12拍摄的视频比以往任何时候都更小、更高质量。

多年来,苹果一直在iPhone SoCs中使用LPDDR4内存。它首先在2015年在A9中从LPDDR3跳转到LPDDR4,然后在2017年在A11中跳到LPDDR4x(一个更快、更省电的版本)。A12和A13使用相同的RAM,只要拆弹可以确定。

但我们正处于下一代低功耗移动内存的风口浪尖。LPDDR5的规格是去年最后确定的,三星已经开始生产,SK-Hynix(苹果另一家受欢迎的RAM供应商)将很快开始生产。今年上半年,高端Android手机将首次与RAM一起出货,这使得iPhone(至少是高端机型)很有可能在年底也会跟着出货。

三星现在正在生产LPDDR5,用于今年的手机运输。苹果可能就是其中之一。

有什么好处?那么,目前三星正在生产的LPDDR5比iPhone11中使用的LPDD R4x快了大约30%,而且至少30%的功率效率。内存带宽是许多任务的关键瓶颈,尤其是移动图形性能和图像处理。

值得注意的是:三星目前只批量生产12千兆L PDDR5芯片..如果苹果将其作为供应商使用,这可能意味着iPhone12将升级到6GB的RAM。你不能用12个千兆位芯片整齐地产生4GB的RAM,但是你可以很容易地使用四个芯片来产生一个6GB(48个千兆位)的包。

虽然无线调制解调器和收音机是A14芯片本身的一部分,但它是iPhone的一个关键部分,值得我们剖析一下我们可能期望的东西。

今年,外界普遍预计苹果将在新iPhone中纳入5G支持。看来,在某种程度上,由于苹果和高通之间已解决的诉讼和许可协议,所有高级iPhone都将拥有X55调制解调器。低端型号甚至可能有调制解调器,但5G无线电通过软件禁用。

这将使iPhone成为最好的蜂窝调制解调器之一,并支持许多LTE功能和全球网络,以及当时最先进的5G。但它不一定能在Android领域领先于任何其他产品:带有X55调制解调器的Android手机将在整个2020年推出。

苹果几乎肯定会在iPhone12中使用高通的SnapdragonX55调制解调器。

就其他无线功能而言,我们可以期待Wi-Fi6、蓝牙5、NFC和超宽带(UWB)的持续支持。后者是iPhone11的一个惊喜,但我不认为iPhone12还会有另一个无线惊喜。

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