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除了6核之外,苹果A11芯片将带来哪些新变化

2017-9-11 15:43:47来源:威锋网作者:小言责编:守一 评论:

9月13日凌晨,苹果将会在新总部正式发布万众瞩目的新一代iPhone。似乎为了满足更多人的期待,苹果将一次性发布三款新机型:iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X。而这三款手机,不出意外将搭载自家芯片开发团队打造的A11芯片。在发布会即将召开之前,我们来对这一芯片来做最后的讨论。

CPU:六核心配置

近两天出炉的GM版iOS 11操作系统备受关注,因为这一固件不停被挖掘出很多新鲜的细节,就像间接开过了发布会一样。其中挖出最新的细节显示,A11芯片型号T8015,将是一枚6核心设计的处理器,由2个高性能内核与4个低功耗、高效能的内核组成,每个都具备独立寻址能力,可以同时运行,是否还加Fusion名称未知。

相比之下,去年苹果为iPhone 7和iPhone 7 Plus准备的A10 Fusion芯片,采用的是四核心设计,由2个大内核与2个小内核组成。同时爆料的细节显示,A11将采用台积电10纳米FinFET工艺制程的芯片,比A10 Fusion的16纳米更加先进,大幅提了升晶体管密度,可高达一倍。

因此,得益于新工艺,苹果必将能在既定面积之内塞进更多晶体管或先进的功能,或者进一步缩减A11  芯片的面积。目前A10 Fusion芯片内塞进了33亿个晶体管,芯片面积大约为125平方毫米。如果苹果仍倾向于保持同样大小的芯片尺寸,或者说每更新一代基本保持与前一代大致相近的尺寸。那么,得益于10纳米工艺制程,至少可以在相同的区域内塞进60亿个晶体管。

不过,实际晶体管数量不会那么多,毕竟苹果不仅要考虑将CPU内核增加到了6个,而且还要增强GPU和其他功能。其实A9X到A10X变化已经不少,也就是从16纳米到10纳米的转变,2个高性能内核变成了3个高性能内核,频率略有提升,并附带3个高能效内核,同时二级缓存从3MB增加到8MB。但关键是,芯片尺寸从147平方毫米所减到了96毫米。

这就表明,若新工艺下3+3 CPU内核配置下的A10X仍能缩减尺寸,那么2+4 CPU配置A11芯片的尺寸同样会比A10进一步减小。

而且,在能效水平维持不变之下,性能比A10更加疯狂。因为在不增加内核的情况下,台积电的白皮书显示10纳米比16纳米提供“20%性能增益和40%能耗减少。”而苹果善于保持业内最强的单线程CPU性能,再加上自主定制的功力,总能保证每个单元性能发挥仅需较低的功耗。如今A11还有更高频的大内核,再配合更多小内核,无论单核还是多核的综合性能更加能够体现出优势。

GPU:也许性能大幅提升

这两天在GM版iOS 11爆料当中,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,苹果还增强了摄像头的录制的性能,支持1080p @240 fps和4K @ 60fps HEVC录制。此外,苹果还致力于提供出色AR增强现实功能,声称ARKit可以让开发者利用iOS设备端的内置摄像头、强劲处理器和移动传感器打造AR体验。

这些功能都将充分利用GPU的性能,所以不难猜测,A11的GPU图形处理器单元的核心数可能还会继续增加。一直以来,苹果为了屏幕显示的内容效果更加诱人,从不吝啬大肆改进GPU。与此同时,根据之前彭博社的爆料,苹果将可能为新一代iPhone提供ProMotion自适应刷新率技术,可能不会是全部机型,但也至少有一款。

这一爆料用最简单的意思来表达就是,苹果有可能会推动手机屏幕的另一个主流趋势,那就是“高刷新率、自适应刷新率”技术。目前在移动领域,只有夏普一款Aquos手机或苹果iPad Pro刷新率达到了120Hz的刷新率。高刷新率有什么用?苹果的宣传也介绍过了,用于刷新视觉和体验,令滚动浏览更加自如,响应更加灵敏,动态内容更加流畅,视频看起来宏大震撼,游戏玩起来也流畅自如,如行云流水般顺畅自然。

简而言之,理论上刷新率越大,所见既得越为平滑,感觉更顺畅。而要支持高刷新率和ProMotion技术,仅应用程序和软件系统支持肯定不行,还需要强大的GPU性能作为基础。在面对3D游戏和需要复杂图形处理的应用程序中,苹果必须要确保A11芯片的GPU图形处理器单元性能足够强大,才能满足最高每秒120帧的速度渲染游戏。

今天大多数大多数个人电脑、智能手机和平板电脑的显示屏,基本上维持每秒刷新60次(或60Hz)的水平,当前iPhone的显示屏亦是如此,确保对GPU造成的负载压力最小。而且大多数游戏开发过程中,也有意将渲染速度限制在每秒60帧,同样是为了保证持续、稳定的性能,避免画面撕裂,并达到节能高效的目的。

如果真如彭博社的爆料所说,其中一款iPhone有高刷新率和ProMotion自适应刷新率技术,那么苹果必然会大幅提升A11芯片的GPU性能,甚至有可能为了支撑如更高的刷新率有50%到1倍或2倍性能的提升也无需惊讶。

此外,请不要忘了,苹果已确定未来两年时间内放弃PowerVR GPU。考虑到苹果过去几年一直秘密打造自主GPU团队,因此进一步整合了诸多独家的专利技术的  GPU可能将很快出现。其实从A8开始苹果就基于Imagination Technologies的IP定制GPU,着色器内核和驱动都是自主完成,但苹果性能优势始终都没有实现长期维持,这就是苹果苦恼之处。

当然了,虽然我们不太可能在A11上看到完全定制的GPU,也不清楚何时能实现完全定制,但至少A11能够带来更多自主定制技术相关成果,进一步扩大GPU性能优势。

有没可能有AI加持?

今年5月份的时候,彭博社就曾爆料了苹果的在人工智能领域的大动作,苹果内部已经开始测试一种独立专用于执行人工智能相关任务的处理单元,称之为“苹果神经引擎(Apple Neural Engine)”。而且当时消息还表示,苹果已经开始测试配备这一AI单元的iPhone原型机,通过分担CPU和GPU的任务,实现了硬件性能大幅改善,尤其在面板识别和语音识别上。

目前还没有消息证实,这一“苹果神经引擎”是否百分之百集成到了A11上,但这集成AI单元到移动SoC芯片一定会是趋势,因为国产厂商华为在最新的麒麟970上实现了相同工作,利用所集成NPU神经网络处理单元大幅提升芯片的运算效率,以更少的能耗更快的完成更多任务。

既然苹果早就已经计划AI处理单元了,而且今年还被爆料内部测试中,说明A11还是有可能整合的。六核心的处理器即便有10纳米工艺,若真希望保证高能效和高效率,通过引入AI单元来解决一定是明智的做法,届时Siri语音识别、图像识别、键盘预测、智能主动感知、主动提醒和服务等,将无需CPU和GPU高性能运行来实现,6月份所推出的Core ML也更有用武之地。

不过,A11是否有AI单元依然是未知数,如果今年苹果着重于提高CPU和GPU性能,那么可能性不会太高。

其他呢?

得益于16纳米到10纳米的演进,正如前述,苹果肯定还会增加或改进其他所需的功能模块,例如苹果自行开发的ISP图像信号处理器,帮助大幅提升拍照成像性能。其余在A11  芯片上的改进,还可能是内存控制器以及协处理器的改进等等,由于新iPhone不再需要3.5mm接口,此前更多音频IC也随之移除,一些音频功能可能交由协处理器来完成。

而在A11芯片芯片之外,也有一些人关心独立的LTE调制解调器。目前苹果主要使用来自高通或英特尔的独立调制解调器解决方案,但苹果对高通的合作并不满意,还闹上了法庭。目前苹果维持两家LTE调制解调器供应商都是明智的选择,但这样也引发了一些争议,因为高通的性能比英特尔的好太多了,而英特尔今年出货的XMM 7480却还不支持CDMA。

理论上来讲,今年iPhone 8这一代同时使用英特尔和高通调制解调器不可避免,而且至少在5G到来之前这些性能差距不会影响太大。但需要注意的是,今年4月份有爆料称,苹果研发调制解调器的项目有五六年时间了,下半年产品就能出样,这是否有可能在新iPhone上有所体现呢?对此我们一无所知。

A11还将会是智能手机顶级旗舰芯片

很长一段时间以来,苹果对A系列芯片和内部组件的设计和研发越来越重视,目的就是保持在性能、功能和成本上形成巨大的竞争优势,过去几代  A系列芯片与竞争对手的较量始终位于前列。可以预见,A11一旦问世,接下来很长一段时间里还将会是移动行业最优秀的产品之一。同时,苹果手中还掌握了其他竞争对手所不具备的诸多定制芯片的经验和资源,因此除了性能之外,苹果如何进一步定制芯片同样令人关注。

不过,其实A11芯片本身之外的内部性能硬件,苹果就相当保守了,例如在RAM运行内存方面,苹果始终保持够用就好的原则,例如GM版透露iPhone 8配备2GB内存,而iPhone 8 Plus和iPhone X最高也仅3GB运行内存。

最后来回归一下,从A6到A7,苹果声称A7提供了两倍CPU和GPU的性能提升。从A7到A8,苹果声称CPU性能提高了25%,GPU图形性能提高了50%。而从A8到A9,CPU性能提高了70%,GPU图形性能提高了90%。目前的A10芯片,相比A9提供了40%的CPU性能和50%的GPU图形性能提升。

可以看到,苹果A系列芯片自从A7之后,每一代都没有达到成倍数的提升了,那么从A10到A11呢?我们拭目以待。

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