苹果A16处理器首张“裸照”曝光:论牙膏怎么挤最划算?

嵌入式ARM 2022-09-26 12:00

一转眼,苹果新品发布会已经过去半个月了。对于iPhone 14 Pro的最大亮点「灵动岛」的讨论,已经逐渐变成「黄牛囤货iPhone14血亏」了。

(快来表演一个空中飞人)

这中间,关于这次苹果推出的新芯片A16,好像一直都没掀起什么波澜。

可能苹果自己都觉得这一代挤牙膏挤得太过明显,发布会上都没怎么太提。

别说CPU提升不大,A16甚至在GPU部分连挤都没挤,直接照搬。

而这也是A系列处理器历史上的第一次……

来源:极客湾

不过即便如此,果粉的热情还是在的。

A16的第一张「裸照」

最近,有网友上传了一段视频,展示了A16(右)和M2(左)的透视图。

虽然分辨率很低,但也保留了相当多的特征,便于进行后续的分析。

与M系列的芯片不同,苹果没有公布A系列芯片的模具渲染图。

因此,我们只能根据相对的结构尺寸做一些假设,看看能从A16的第一张公开的裸照中了解到什么。

一句话总结:相比于A15,苹果针对A16的全新设计,足以抵消台积电N4制程带来的晶体管密度的提升。

A16  VS A15

首先,A16的小核(E-Core) L2缓存大小和A15保持不变,为4MB。

假设各区域之间的缓存阵列面积不变,则可以推断出,大核P-Core Cluster的二级缓存从A15的12MB增加到了A16的16MB,后者缓存阵列的面积大约是4MB的4倍。

与A15相比,A16的高速缓存增加了33%,与A14相比增加了50%。

虽然增加速缓存是一种非常简单的改进架构的方式,但随着缓存规模的扩大,收益会越来越少。

P-Core Cluster L2高速缓存:
• A14:8MB
• A15:12MB
• A16:16MB

A16(左)和A15(右)

不过,系统级缓存(SLC)减小了——从A15的32MB下降到A16的24MB(约为4MB L2阵列面积的6倍)。

与之前相比,A15的SLC大小是A14的两倍,这次砍掉SLC还是挺让人意外的。

然而,A16在LPDDR4X-4266(A11到A15)使用了5年之后,终于升级到了LPDDR5-6400。而这50%的内存带宽增长可能足以抵消SLC降低带来的性能损失。

系统级缓存(SLC):
• A14:16MB
• A15:32MB
• A16: 24MB

从布局上看,各代产品的格式基本保持一致,内存、NPU、P-Core、SLC和GPU都有类似的布局。

然而,E-Core集群的位置有所不同,在P-Core和SLC之间,而不是在它旁边。

面积:应该大了一点


根据现有的资料,包括这次的视频,暂时还无法确定A16芯片具体的面积是多少。

但理论上,尺寸会比A15略大,如果A16和A15的4MB L2阵列占用面积相同的话。

生产成本方面,A16也会高于A15,但主要因素在于搭载了更昂贵的LPDDR5。毕竟,芯片面积差异不大。

架构方面,A16上的Everest P-Cores似乎是一个新的核心,内部布局与A15上的Avalanche不同,其面积似乎会略大一些。

A16上的Sawtooth小核似乎也有与A15上的Blizzard不一样的布局。

A16上的GPU核心设计在这里是看不出来的,但是面积和性能似乎与A15相同(就是一样的)。

(为方便对照,再放一次)

A16(左)和A15(右)

性能:提升越来越小


对A16的独立测试表明,性能的提高已经趋于平缓,这是类似工艺节点上的三代产品的直接结果。

苹果可以增加芯片尺寸以获得更多的性能,但这也会增加成本。显然,苹果肯定是不会这么做的。

如果想要看到明显的性能提升的话,估计得等到下一代3nm工艺了。

在Geekbench CPU跑分方面,A16单核得分比A15仅高出8%,多核得分表现稍好,提升幅度为14%。总体看来提升不大。

苹果:有时间多玩玩「灵动岛」吧,跑分看看就行。

至于和友商的对比,画风没变,依然吊打。(三星:我躺平了,勿cue)

单核、多核跑分优势都在40%以上,苹果发布会上只拿出了A13来对比友商,可以说是很给面子了。

把Geekbench换成3dMark,分数上的差距似乎拉开了一些。

好吧,三星又一次当了合格的背景板。

三星:我记得你们PC界有个老梗,叫什么「默秒全」来着?

但凡高通给点力,苹果也不至于连牙膏都不带挤的。

神经网络引擎

神经网络引擎是苹果在2017年的A11芯片中加入的。

那时,它还是一个双核的处理器,算力「只有」6000亿次/秒。

而到了A16这一代,神经网络引擎的算力已经达到了170000亿次/秒。

神经网络引擎的演变:
• A16 / iPhone 14 Pro:16核,17 TOPS
• A15 / iPhone 13 Pro:16核,15.8 TOPS
• A14 / iPhone 12 Pro:16核,11 TOPS
• A13 / iPhone 11 Pro:8核,速度快20%,功耗低15%
• A12 / iPhone XS:8核,5 TOPS
• A11 / iPhone 8和X:2核,0.6TOPS

虽然日常能够感知到的性能变化不大,但在其他地方,苹果还是略有创新的。

显示引擎


比如,这次A16芯片有一个全新的组件——显示引擎。

实际上就是给息屏显示准备的。

这个模块实现了1Hz刷新率、Always On功能、更高的显示器峰值亮度和先进的抗锯齿技术,以实现流畅的灵动岛动画。

ISP

此外,A16新的ISP和光子引擎,也让iPhone 14 Pro系列实现了iPhone有史以来最重要的相机升级。

新的ISP设计可以支持更高像素的传感器,而在处理每张照片的时候,可执行4万亿次操作。


参考资料:
https://www.angstronomics.com/p/apple-a16-die-analysis
https://www.phonearena.com/news/A16-Bionic-explained-whats-new_id142438

END

编辑:好困 David
来源:新智元

版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

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