除了幾乎可以確認的最強6核心設計,蘋果A11芯片還會有哪些變化呢?
9月13日凌晨,蘋果將會在新總部正式發布萬眾矚目的新一代iPhone。似乎為了滿足更多人的期待,蘋果將一次性發布三款新機型:iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X。
而這三款手機,不出意外將搭載自家芯片開發團隊打造的A11芯片。在發布會即將召開之前,我們來對這一芯片來做最后的討論。
CPU:六核心配置
近兩天出爐的GM版iOS11操作系統備受關注,因為這一固件不停被挖掘出很多新鮮的細節,就像間接開過了發布會一樣。
其中挖出最新的細節顯示,A11芯片型號T8015,將是一枚6核心設計的處理器,由2個高性能內核與4個低功耗、高效能的內核組成,每個都具備獨立尋址能力,可以同時運行,是否還加Fusion名稱未知。
相比之下,去年蘋果為iPhone7和iPhone 7 Plus準備的A10 Fusion芯片,采用的是四核心設計,由2個大內核與2個小內核組成。同時爆料的細節顯示,A11將是首款采用臺積電10納米FinFET工藝制程的芯片,比A10 Fusion的16納米更加先進,大幅提了升晶體管密度,可高達一倍。
因此,得益于新工藝,蘋果必將能在既定面積之內塞進更多晶體管或先進的功能,或者進一步縮減A11芯片的面積。
目前A10 Fusion芯片內塞進了33億個晶體管,芯片面積大約為125平方毫米。如果蘋果仍傾向于保持同樣大小的芯片尺寸,或者說每更新一代基本保持與前一代大致相近的尺寸。
那么,得益于10納米工藝制程,至少可以在相同的區域內塞進60億個晶體管。
不過,實際晶體管數量不會那么多,畢竟蘋果不僅要考慮將CPU內核增加到了6個,而且還要增強GPU和其他功能。其實A9X到A10X變化已經不少,也就是從16納米到10納米的轉變,2個高性能內核變成了3個高性能內核,頻率略有提升,并附帶3個高能效內核,同時二級緩存從3MB增加到8MB。但關鍵是,芯片尺寸從147平方毫米所見到了96毫米。
這就表明,若新工藝下3+3CPU內核配置下的A10X仍能縮減尺寸,那么2+4CPU配置A11芯片的尺寸同樣會比A10進一步減小。
而且,在能效水平維持不變之下,性能比A10更加瘋狂。因為在不增加內核的情況下,臺積電的白皮書顯示10納米比16納米提供“20%性能增益和40%能耗減少。”
而蘋果善于保持業內最強的單線程CPU性能,再加上自主定制的功力,總能保證每個單元性能發揮僅需較低的功耗。如今A11還有更高頻的大內核,再配合更多小內核,無論單核還是多核的綜合性能更加能夠體現出優勢。
GPU:也許性能大幅提升
這兩天在GM版iOS11爆料當中,可以看到新iPhone其中一款分辨率提升到了2436×1125像素,相比1080p的iPhone 7 Plus高出不少。
再者,蘋果還增強了攝像頭的錄制的性能,支持1080p@240fps和4K@60fpsHEVC錄制。此外,蘋果還致力于提供出色AR增強現實功能,聲稱ARKit可以讓開發者利用iOS設備端的內置攝像頭、強勁處理器和移動傳感器打造AR體驗。
這些功能都將充分利用GPU的性能,所以不難猜測,A11的GPU圖形處理器單元的核心數可能還會繼續增加。
一直以來,蘋果為了屏幕顯示的內容效果更加誘人,從不吝嗇大肆改進GPU。與此同時,根據之前彭博社的爆料,蘋果將可能為新一代iPhone提供ProMotion自適應刷新率技術,可能不會是全部機型,但也至少有一款。
這一爆料用最簡單的意思來表達就是,蘋果有可能會推動手機屏幕的另一個主流趨勢,那就是“高刷新率、自適應刷新率”技術。目前在移動領域,只有夏普一款Aquos手機或蘋果iPadPro刷新率達到了120Hz的刷新率。高刷新率有什么用?蘋果的宣傳也介紹過了,用于刷新視覺和體驗,令滾動瀏覽更加自如,響應更加靈敏,動態內容更加流暢,視頻看起來宏大震撼,游戲玩起來也流暢自如,如行云流水般順暢自然。
簡而言之,理論上刷新率越大,所見既得越為平滑,感覺更順暢。而要支持高刷新率和ProMotion技術,僅應用程序和軟件系統支持肯定不行,還需要強大的GPU性能作為基礎。在面對3D游戲和需要復雜圖形處理的應用程序中,蘋果必須要確保A11芯片的GPU圖形處理器單元性能足夠強大,才能滿足最高每秒120幀的速度渲染游戲。
今天大多數大多數個人電腦、智能手機和平板電腦的顯示屏,基本上維持每秒刷新60次(或60Hz)的水平,當前iPhone的顯示屏亦是如此,確保對GPU造成的負載壓力最小。
而且大多數游戲開發過程中,也有意將渲染速度限制在每秒60幀,同樣是為了保證持續、穩定的性能,避免畫面撕裂,并達到節能高效的目的。
如果真如彭博社的爆料所說,其中一款iPhone有高刷新率和ProMotion自適應刷新率技術,那么蘋果必然會大幅提升A11芯片的GPU性能,甚至有可能為了支撐如更高的刷新率有50%到1倍或2倍性能的提升也無需驚訝。
此外,請不要忘了,蘋果已確定未來兩年時間內放棄PowerVRGPU。考慮到蘋果過去幾年一直秘密打造自主GPU團隊,因此進一步整合了諸多獨家的專利技術的GPU可能將很快出現。
其實從A8開始蘋果就基于ImaginationTechnologies的IP定制GPU,著色器內核和驅動都是自主完成,但蘋果性能優勢始終都沒有實現長期維持,這就是蘋果苦惱之處。
當然了,雖然我們不太可能在A11上看到完全定制的GPU,也不清楚何時能實現完全定制,但至少A11能夠帶來更多自主定制技術相關成果,進一步擴大GPU性能優勢。
有沒可能有AI加持?
今年5月份的時候,彭博社就曾爆料了蘋果的在人工智能領域的大動作,蘋果內部已經開始測試一種獨立專用于執行人工智能相關任務的處理單元,稱之為“蘋果神經引擎(Apple Neural Engine)”。
而且當時消息還表示,蘋果已經開始測試配備這一AI單元的iPhone原型機,通過分擔CPU和GPU的任務,實現了硬件性能大幅改善,尤其在面板識別和語音識別上。
目前還沒有消息證實,這一“蘋果神經引擎”是否百分之百集成到了A11上,但這集成AI單元到移動SoC芯片一定會是趨勢,因為國產廠商華為在最新的麒麟970上實現了相同工作,利用所集成NPU神經網絡處理單元大幅提升芯片的運算效率,以更少的能耗更快的完成更多任務。
既然蘋果早就已經計劃AI處理單元了,而且今年還被爆料內部測試中,說明A11還是有可能整合的。六核心的處理器即便有10納米工藝,若真希望保證高能效和高效率,通過引入AI單元來解決一定是明智的做法。
屆時Siri語音識別、圖像識別、鍵盤預測、智能主動感知、主動提醒和服務等,將無需CPU和GPU高性能運行來實現,6月份所推出的CoreML也更有用武之地。
不過,A11是否有AI單元依然是未知數,如果今年蘋果著重于提高CPU和GPU性能,那么可能性不會太高。
其他呢?
得益于16納米到10納米的演進,正如前述,蘋果肯定還會增加或改進其他所需的功能模塊,例如蘋果自行開發的ISP圖像信號處理器,幫助大幅提升拍照成像性能。
其余在A11芯片上的改進,還可能是內存控制器以及協處理器的改進等等,由于新iPhone不再需要3.5mm接口,此前更多音頻IC也隨之移除,一些音頻功能可能交由協處理器來完成。
而在A11芯片芯片之外,也有一些人關心獨立的LTE調制解調器。目前蘋果主要使用來自高通或英特爾的獨立調制解調器解決方案,但蘋果對高通的合作并不滿意,還鬧上了法庭。
目前蘋果維持兩家LTE調制解調器供應商都是明智的選擇,但這樣也引發了一些爭議,因為高通的性能比英特爾的好太多了,而英特爾今年出貨的XMM7480卻還不支持CDMA。
理論上來講,今年iPhone 8這一代同時使用英特爾和高通調制解調器不可避免,而且至少在5G到來之前這些性能差距不會影響太大。
但需要注意的是,今年4月份有爆料稱,蘋果研發調制解調器的項目有五六年時間了,下半年產品就能出樣,這是否有可能在新iPhone上有所體現呢?對此我們一無所知。
A11還將會是智能手機頂級旗艦芯片
很長一段時間以來,蘋果對A系列芯片和內部組件的設計和研發越來越重視,目的就是保持在性能、功能和成本上形成巨大的競爭優勢,過去幾代 A系列芯片與競爭對手的較量始終位于前列。可以預見,A11一旦問世,接下來很長一段年時間里還將會是移動行業最優秀的產品之一。
同時,蘋果手中還掌握了其他競爭對手所不具備的諸多定制芯片的經驗和資源,因此除了性能之外,蘋果如何進一步定制芯片同樣令人關注。
不過,其實A11芯片本身之外的內部性能硬件,蘋果就相當保守了,例如在RAM運行內存方面,蘋果始終保持夠用就好的原則,例如GM版透露iPhone 8配備2GB內存,而iPhone 8 Plus和iPhone X最高也僅3GB運行內存。
最后來回顧一下,從A6到A7,蘋果聲稱A7提供了兩倍CPU和GPU的性能提升。從A7到A8,蘋果聲稱CPU性能提高了25%,GPU圖形性能提高了50%。而從A8到A9,CPU性能提高了70%,GPU圖形性能提高了90%。目前的A10芯片,相比A9提供了40%的CPU性能和50%的GPU圖形性能提升。
可以看到,蘋果A系列芯片自從A7之后,每一代都沒有達到成倍數的提升了,那么從A10到A11呢?我們拭目以待。
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