Как чип A17 Bionic выведет iPhone 15 Pro на новый уровень

Каждый год Apple представляет новый процессор A-серии осенью вместе с обновлениями iPhone. Мы не ожидаем ничего другого в этом году. Фактически переход на новую технологию производства — 3-нанометровый техпроцесс TSMC — дает A17 возможность стать самым значительным скачком в производительности и возможностях за несколько лет.

Глядя на последние десять лет собственных чипов Apple, разработанных компанией Apple, вместе с тем, что мы знаем о доступных технологиях производства, а также о направлении и целях компании, мы можем собрать воедино довольно обоснованное предположение о том, чего ожидать от чипов. А17.

Только для iPhone 15 Pro (или Ultra)

В прошлом году A16 был эксклюзивным для iPhone 14 Pro, а в стандартном iPhone 14 использовался A15. Мы ожидаем повторения этой модели в этом году, когда новый A17 является эксклюзивным для iPhone 15 Pro и iPhone 15 Pro Max (или iPhone 15 Ultra, если слухи верны), а стандартный iPhone 15 получает A16, используемый в iPhone. 14 профессиональных моделей.

Это путь вперед для Apple в обозримом будущем? Поскольку характеристики и качество смартфонов достигли своего рода плато, а телефонные чипы Apple работают на большинстве Android-смартфонов, нет особых причин что-то менять. Для Apple это снижает затраты и помогает создать большую разницу между обычными моделями и моделями Pro, что, как правило, подталкивает покупателей к более дорогому iPhone.

Первый 3-нм чип Apple

Все A14, A15 и A16 были изготовлены с использованием 5-нм производственного процесса от TSMC. Конечно, этот процесс со временем развивался, производя микросхемы с большей плотностью и улучшенной энергоэффективностью, но нет ничего лучше скачка к следующему крупному технологическому узлу. И это то, что мы почти наверняка получим с A17 — первым массовым потребительским чипом, изготовленным по 3-нанометровому техпроцессу TSMC.

Я подробно писал о преимуществах, которые Apple получит с 3-нанометровым техпроцессом, и самым большим из них является большая плотность: в то время как A16 состоял из около 16 миллиардов транзисторов, мы можем ожидать более 20 миллиардов для A17, возможно, до 24 миллиардов. .

3-нанометровый техпроцесс обеспечивает большую энергоэффективность при сопоставимом чипе с сопоставимой скоростью, но Apple не собирается производить сопоставимый чип с сопоставимой скоростью. Максимальное энергопотребление будет ограничено размером батареи, тепловыделением и другими факторами, и я не думаю, что мы можем ожидать значительного увеличения срока службы батареи при переходе только на 3 нм. По крайней мере, не для активного использования на полной мощности — не только чип, вероятно, будет потреблять почти столько же энергии в этом сценарии, но и дисплей и радио также вносят значительный вклад в энергопотребление.

Где мы можем увидеть некоторое улучшение, так это в режиме ожидания, который может стать заметно лучше с переходом на 3-нм техпроцесс.

Литейный завод

Производительность и возможности процессора

ARM запустила свою архитектуру v9 в 2021 году, и мы подумали, что A16 может стать первым чипом Apple, поддерживающим новый набор инструкций v9. Вместо этого он поддерживает ARM v8.6 с множеством собственных расширений Apple. В этом году, с более высоким бюджетом транзисторов, кажется, поддержка ARM v9 вероятна.

Какие преимущества дает набор инструкций и архитектура ARM v9? Apple разрабатывает свои собственные процессорные ядра, и многие преимущества производительности, обещанные архитектурой v9, уже реализованы в разработках Apple и расширениях ARM. Действительно, Snapdragon 8 Gen 1 был одним из первых высокопроизводительных процессоров для смартфонов с ядром ARM Cortex-X2 с поддержкой ARM v9, а Apple A15 значительно превзошел его.

Вы увидите много заявлений о том, что ARM v9 предлагает 30-процентное повышение производительности по сравнению с ARM v8, но это касается собственных базовых разработок ARM и не учитывает использование пользовательских расширений. Apple здесь в совершенно другой лиге — мы, вероятно, не увидим 30-процентного увеличения производительности процессора по сравнению с A17.

Новые процессорные ядра Apple для A17 почти наверняка будут быстрее, но не обязательно из-за перехода на ARM v9. Производительность ядра ЦП зависит от набора инструкций, прогнозирования ветвлений, декодирования инструкций, исполнительных блоков, структуры и размера кэш-памяти, тактовой частоты и многих других факторов.

Что касается общего количества ядер, похоже, у Apple нет особых причин выходить за рамки 4 эффективных ядер и 2 производительных ядер, которые были с нами со времен A11 Bionic. Мы просто ожидаем от них на 15 процентов большей производительности.

Литейный завод

Просто прогнозируя улучшение производительности процессора за последние несколько лет, мы, вероятно, можем ожидать одноядерный результат Geekbench 5 между 2100 и 2200 и многоядерный показатель чуть более 6000. Geekbench 6 был только что выпущен, и у нас нет многолетних тестовых данных для создания точного прогноза, но одноядерный результат более 2800 и многоядерный показатель 7300 или более кажутся оправданными. А недавняя утечка который утверждает, что одноядерный балл 3019 и многоядерный балл 7860 не выходят за рамки возможного, особенно с учетом того, что мы увидели больший, чем ожидалось, скачок, когда Apple перешла с 7-нм процесса на 5-нм с A14, но ранние цифры, вероятно, полностью выдуманы.

Литейный завод

Если вам интересно, как это сочетается с другими процессорами, это даст A17 одноядерную оценку, аналогичную последним высокопроизводительным процессорам Ryzen для настольных ПК и процессорам Intel Core i7 13-го поколения, но гораздо более низкую многоядерность. оценка (что имеет смысл, поскольку мы говорим только о двух высокопроизводительных ядрах против 12 или более в этих процессорах для настольных ПК). A16 уже значительно превосходит телефоны Android с топовым процессором Snapdragon 8 Gen 2, а A17 должен только увеличить разрыв.

Если мы чему-то и научились за эти годы, так это тому, как устойчивый улучшение производительности предназначено для процессоров Apple. Одно- и многоядерная производительность растет почти по прямой линии, независимо от того, в какие годы произошли большие архитектурные изменения или скачки производственных процессов. Вполне разумно ожидать аналогичного улучшения в этом году.

Производительность и возможности графического процессора

Графический процессор — это одна из областей, где A17 потенциально может быть очень интересен. Apple увеличивала производительность графического процессора в среднем примерно на 20 процентов с каждым новым чипом серии A, хотя она может составлять от 15 до 30 процентов. Что не сильно изменилось, так это общий набор функций графического процессора. Он становится быстрее, и появились некоторые незначительные новые функции, такие как переменная скорость растеризации и улучшения SIMD для вычислений на GPU, но Apple годы позади графических процессоров для настольных ПК в таких важных функциях, как ускорение трассировки лучей.

Ходили слухи, что A16 должен был иметь основную архитектуру графического процессора, но он не был готов вовремя, поэтому он получил тот же графический процессор, что и A15 (но большая пропускная способность памяти повышает производительность). Я не знаю, правда ли это, но Apple не обновила свои таблицы набора функций Metal для разработчиков, включив в них A16, что говорит о многом.

Я думаю, вполне вероятно, что у Apple есть обновленная архитектура графического процессора, готовая для A17. Такие функции, как ускорение трассировки лучей, возможно, не имеют решающего значения для iPhone, но этот дизайн графического процессора найдет свое применение в будущих процессорах Mac серии M, где отсутствие расширенных функций графического процессора, таких как ускорение трассировки лучей, сильно отстает от современного уровня техники.

Мы также можем ожидать повышения производительности в текущих 3D-играх и приложениях, использующих GPU для вычислений. Когда архитектура меняется, ускорение меняется: что-то становится намного быстрее, а что-то не так сильно.

Литейный завод

При сохранении курса с ускорением примерно на 20 процентов результат вычислений графического процессора Geekbench 5 превышает 18 000. Помните, что этот бенчмарк измеряет вычислительный производительность графического процессора, а не его способность отображать 3D-графику.

Литейный завод

Для 3D-графики 20-процентное ускорение приведет к тому, что современный тест 3DMark Wild Life Unlimited будет работать со скоростью около 88 кадров в секунду против 74 кадров в секунду с A16. В настоящее время Snapdragon 8 Gen 2 быстрее, чем A16 в этом тесте (и других тестах 3D-графики), но это выводит Apple немного вперед.

Что касается улучшений процессора, то производительность графического процессора меняется из года в год. Улучшение с A15 до A16 было незначительным, в основном из-за небольшого повышения тактовой частоты и увеличения пропускной способности памяти. В этом году, если мы получим как новую архитектуру графического процессора, так и серьезное улучшение производственного процесса, скачок может быть намного больше.

Медиа-движок часто слабо связан с графическим процессором, и поэтому самое время сказать, что мы снова будем надеяться, что аппаратное обеспечение ускорит кодирование и декодирование формата AV1. В конце концов, он есть в большинстве графических процессоров для ПК нового поколения. Мы ожидаем, что Apple продолжит инвестировать в производительность и энергоэффективность своих кодировщиков для форматов H.264, HEVC и ProRes.

Постоянное внимание к машинному обучению и искусственному интеллекту

Apple занимается машинным обучением и искусственным интеллектом. Несмотря на то, что компания, похоже, не так усердно работает, как ее конкуренты, в гонке генеративного ИИ, возглавляемой такими проектами, как ChatGPT, Midjourney и Stable Diffusion, компания уже много лет использует ИИ и машинное обучение в своей операционной системе и приложениях. Новые функции, такие как возможность выделения текста на фотографиях, внедряются постоянно, и Apple выделяет много места для своего Neural Engine (ускорителя для задач машинного обучения).

В A16 Apple, похоже, вообще не сильно изменила Neural Engine. Он по-прежнему 16-ядерный и выполняет 17 триллионов операций в секунду, что всего на 8% быстрее, чем у A15 Neural Engine. Это достаточно небольшой скачок, чтобы предположить, что он просто работает на более высокой тактовой частоте. Честно говоря, мы ожидали гораздо большего.

Учитывая, что 3-нанометровый техпроцесс делает возможным гораздо больший бюджет транзисторов, Neural Engine, вероятно, сделает значительный скачок вперед. Это может быть просто большее количество ядер, большие изменения в дизайне работы ядер или и то, и другое. Я был бы удивлен, если бы он не выполнял более 20 триллионов операций в секунду, хотя есть некоторые аргументы в пользу того, действительно ли «триллионы операций в секунду» — лучший способ измерения производительности.

Более быстрая оперативная память LPDDR5x

В A16 Apple увеличила объем оперативной памяти до LPDDR5 (с LPDDR4x в A15). Конкурирующие чипы высшего уровня, такие как Snapdragon 8 Gen 2, используют LPDDR5x, который обеспечивает примерно на 33% большую пропускную способность и меньшую задержку памяти при том же энергопотреблении.

Большая пропускная способность памяти хороша для всего, особенно когда она не потребляет больше энергии. Наиболее очевидным бенефициаром станут высокопроизводительные 3D-игры, которые нагружают как ЦП, так и ГП таким образом, что раздвигают пределы пропускной способности памяти.

Apple не всегда быстрее всех переходит на новые стандарты памяти, но она уделяет первостепенное внимание пропускной способности памяти и большому кэшу и, похоже, признает преимущества перемещение вещей быстрее, чем просто обработка вещи быстрее. Я даю шансы 50/50, что мы увидим оперативную память LPDDR5x в A17.

Все еще модем Snapdragon (пока)

Ожидается, что Apple начнет использовать свои собственные модемы 5G, начиная со следующего года, вероятно, с iPhone SE весной и, если дела пойдут хорошо, позднее с линейкой iPhone 16 осенью.

Snapdragon X70, вероятно, является модемом, который Apple будет использовать для линейки iPhone 15 (по крайней мере, для моделей Pro). Большинство основных функций X70 звучат в основном так же, как X65, который вы найдете в iPhone 14 Pro, но у него есть небольшой встроенный процессор искусственного интеллекта, который постоянно отслеживает и оптимизирует состояния подключения, что должно привести к более стабильному и оптимальному. соединения. Предполагается, что это должно улучшить реальную скорость и увеличить время автономной работы.