对苹果 A12 处理器有何期待

a12 模型

我们即将推出 Apple 新款 2018 年 iPhone,当然这是确定的由 Apple 设计的全新定制片上系统 (SoC) 提供支持。按照过去的命名惯例,它几乎肯定会被称为 A12,并带有一个丰富多彩的描述符(如”A10 Fusion”或”A11 Bionic”)。

通过研究之前 Apple 设计的 SoC 所做的改进并展望当前最先进的制造技术,我们可以很好地了解 A12 的性能。

苹果对其即将推出的处理器一直非常保密,因此几乎没有什么宝贵的可靠信息。称这篇文章为有根据的猜测。

转向 7nm 制造

iPhone 8、8 Plus 和 X 中的 A11 Bionic 采用台积电的 10 纳米制造工艺生产。 A12 将采用台积电的 7nm 工艺生产——事实上,它应该是世界上第一款采用 7nm 工艺制造的广泛使用的消费产品。

您无法比较不同公司制造工艺的”纳米”测量值,因为每个公司对芯片的不同方面进行不同的测量以得出该数字。但由于苹果坚持使用台积电来制造 A12,我们可以看看台积电自己的指南,以了解这种新工艺有多好。

该公司描绘了一幅非常乐观的景象。该公司表示,与 A11 Bionic 所采用的 10nm 工艺相比,7nm 工艺提供”1.6 倍的逻辑密度、约 20% 的速度提升和约 40% 的功耗降低”。

换句话说,如果苹果采用 7nm 工艺生产完全相同的 A11 Bionic 芯片,它的尺寸可能会小约 40%,并且在相同速度下运行时功耗会减少 40%,或者以 20% 的速度运行相同功率下更高的时钟速度。您可以放心,这些都是最好情况下的数字。

当然,苹果不会简单地采用 A11 Bionic 并将其缩小,而是将生产更先进、更复杂的芯片。 A11 拥有令人印象深刻的 43 亿个晶体管,我们估计 A12 的晶体管数量将下降到 5.5 到 60 亿之间。

内核和时钟速度

A11 Bionic 由两个高性能 CPU 核心(代号为”Monsoon”)提供动力,最高运行时钟速度约为 2.39GHz。它与四个较小、性能较低且节能的核心(代号为”Minstral”)配对。

我们猜测 A12 很可能会坚持使用两个高性能核心,使用更多的晶体管来提高性能和效率。我们预计时钟速度不会大幅提升:A12 将成为一款又大又强大的芯片,因此在 iPhone 大小的设备中可能没有足够的空间将其推至 2.5GHz 左右。

以下是最近几代 A 系列处理器的 Geekbench 4 单核得分。过去四代的改进是非常线性的,我们预计今年也会有类似的改进。搭载新A12的手机单核Geekbench 4得分可能在5000左右,上下100分左右。

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单核性能在过去几年中以非常规律的速度提高,我们预计今年这种情况将继续下去。

苹果可能会坚持使用四个节能核心,再次进行一些小的架构调整和调整,以提高能源效率和性能。

在 CPU 方面,我们预测 A12 将坚持六核设计(两个大,四个小),单线程性能提高约 20%,多核性能提高 20% 到 30%。

使用过去的 Geekbench 4 多核测试分数并用趋势线预测 A12 的分数约为 15,000,但我们并不认为它会真正实现。

a12preview gb4 multi IDG

A11 为多核性能带来了巨大的提升,但 A12 将无法跟上趋势线。

为什么?因为 A11 对多线程性能的工作方式进行了重大架构改变。它推出了全新的第二代性能控制器,首次允许两个大核心和四个小核心同时工作。这对多核性能产生了巨大影响。 A12 可能拥有更快的核心,甚至可能会更高效地同时使用所有核心,但它不会具有突然能够比以往同时使用更多核心的优势。

因此,我们预计多核性能将提高约 25% 至 30%,Geekbench 4 得分约为 13,000。

图形性能

图形处理器怎么样? A11 Bionic 采用了 Apple 设计的全新三核图形芯片,而不是之前 Apple 处理器中 PowerVR 设计的 GPU。 A12 可能会添加第四个核心并稍微改进架构,图形性能将提高约 40%。

以下是最近四款 iPhone 版本的 3DMark 得分,使用 Sling Shot Extreme Unlimited 测试。性能逐渐减弱,趋势线告诉我们,在 A12 的本次测试中,我们预计得分约为 4200。

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iPhone 中的真实图形性能开始趋于稳定。

为什么 3DMark 等实时图形基准测试随着时间的推移显示出的改进越来越少?这可能与内存带宽有关:游戏的实时图形是内存密集型的,一旦达到从 RAM(以及各种缓存)读取和写入数据的能力的极限,多少内存就不再重要了你的 GPU 速度更快。 A12 的 RAM 可能稍快一些,但除非它增加内存通道来显着提高内存带宽(这是我们不期望的),否则它不会大幅提高游戏性能。

让我们使用 Apple 的 Metal 框架来看看 GPU 在计算应用程序中的性能。 Geekbench 4 的 Metal 测试显示多年来稳步改进,与 3DMark 的游戏显卡相比,受内存带宽的影响较小。

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根据 Geekbench 的测量,在过去两代中,Apple 的 GPU 计算性能提高了 20%。

我们认为这一趋势将会持续下去,A12 的实际 Metal 计算性能比 A11 多出 20% 到 25%。分数约为 18,500,上下浮动几百分。

请注意,Apple 经常宣传其 GPU 比基准测试显示的速度要快得多。该公司声称 A11 的 GPU 比 A10 快 30%。在某些有限的情况下这可能是正确的,但大多数基准测试都显示出 15% 至 25% 范围内的改进。 Apple 可能会声称性能提高了 30% 到 40%,而实际基准测试显示的结果要少一些。

成像和机器学习

当今的移动处理器不仅仅是 CPU 和图形处理器。它们具有专用于音频处理、处理来自运动和其他传感器的数据、来自相机的图像处理,现在甚至是机器学习的硬件。

这些是一些最难了解性能的方面,因为它们通常是高度专有的,专用于特定任务,而且苹果对它们非常保密。

a11 神经引擎 Apple

A11 Bionic 为苹果提供了首款专用机器学习硬件,而 A12 可能会带来重大改进。

A11 是苹果公司首款配备专门用于机器学习的硬件的芯片,苹果公司将其称为”神经引擎”。 A11 的神经引擎每秒能够执行 6000 亿次运算,随着时间的推移,苹果很可能会在此类硬件上投入更多资金。如果 A12 中的神经引擎能够每秒执行低于 1 万亿次操作,那将是相当令人惊讶的,你可以期待苹果在舞台上喊出这样一个听起来令人印象深刻的数字。它甚至可能是 1.2 万亿或更多——是 A11 机器学习数字处理能力的两倍。

Apple 芯片内的 ISP(图像信号处理器)每年都变得更加强大,它在我们一直期望新 iPhone 的相机质量提高方面发挥了重要作用。今年也不会有什么不同,尽管很难确切地预测图像处理器和视频编码硬件的功能究竟会强大多少。 iPhone 8 和 X 已经可以以令人印象深刻的 240 fps 播放 1080p 慢动作,并以 60 fps 播放 4K 视频。不仅涉及图像处理器性能,还涉及将数据从图像传感器移出。

因此,期待更快、更强大的 ISP 来提高照片和视频质量,但不一定有更快的慢动作性能。

电池寿命:空闲时更好,而不是在负载下

如果 Apple 以相同的速度使用相同的芯片设计,从 10 纳米制造工艺转向 7 纳米工艺将意味着更长的电池寿命。然而,苹果几乎肯定会制造更强大、更复杂的芯片,从而缓解功耗的大部分下降。此外,现实世界的电池寿命是由许多因素决定的,例如蜂窝和 Wi-Fi 无线电、显示器和存储的效率。

不过,A12 的空闲电量状态应该非常低,因此当新 iPhone 处于睡眠状态时,我们看到电池消耗减少一点也不会感到惊讶。运行密集型应用程序和游戏时的功耗可能不会有太大的不同——至少与片上系统不会有太大的不同。 Apple 基本上已经达到了 iPhone 的紧凑尺寸可以散发多少热量的门槛。

换句话说,新款 iPhone 的”屏幕开启时间”电池寿命与 A12 一样,与电池容量、显示效率和无线电效率同样重要。但我们会大胆地说,闲置电池寿命(已经是 iPhone 的强项)将成为杀手,而新款 Plus 尺寸 iPhone 中可能配备的更大电池将使其比今年的 iPhone 具有真正的优势。 iPhone X。更高效的蜂窝无线电也应该可以延长电池寿命。

没有 5G,但有更好的 4G LTE

虽然它并不是 A12 片上系统的真正一部分,但现在可能是提一下新 iPhone 硬件的另一个重要方面的好时机:无线性能。

谣言称苹果将放弃高通作为其调制解调器供应商之一,而不是在所有 iPhone 上使用英特尔调制解调器。虽然高通如今生产卓越的调制解调器,但今年 iPhone 的调制解调器可能并非如此。

苹果可能会选择英特尔 XMM 7560 调制解调器,而不是高通 X20。这不一定是坏事。 XMM 7560 比当前 iPhone 中的 XMM 7480 或 Qualcomm X16 支持更多频段和蜂窝技术。它应该更快、更省电,并且通过单一调制解调器供应商,我们可能不必担心不同运营商和国家/地区的不同 iPhone 版本。我们最终可能会拥有一款”世界 iPhone”。

如果你希望苹果变出奇招,成为第一个向大众市场销售 5G 智能手机的人,那就继续祈祷吧。调制解调器还没有真正准备好,网络还没有建成,也没有足够的时间来测试这项技术。此外,5G 蜂窝网络中使用的新频率将需要新的天线,而这可能需要不同的手机设计才能正确实施。

因此,至少要到 2019 年甚至 2020 年才会出现 5G iPhone。

iPad 怎么样?

本文中的数据均取自 Apple 芯片的 iPhone 实现。例如,A10 使用 iPhone 7 Plus 的性能数据,而不是今年春季推出的新款 iPad .

如果苹果如我们预期的那样在今年 9 月推出新款 iPad Pro,其处理器规格可能有两种情况。

首先是他们使用与 iPhone 相同的 A12,但运行速度更高,内存也可能更快。 iPad 尺寸越大,散热越有效,电池容量也越大,有助于提高功耗。如果是这种情况,您可以将 A12 的预计性能再提高 15% 到 20%。

Apple 的另一个选择是随新 iPad 一起推出 A12X 芯片。这很不寻常,但并非闻所未闻:2015 年,苹果推出了配备全新 A9 处理器的 iPhone 6s 以及配备 A9X 的新款 12.9 英寸 iPad Pro。如果苹果再次走这条路,A12X 将成为平板电脑芯片中的野兽。以 A12 为例,再添加一两个高性能内核,您就得到了一款足以让英特尔最新的超低功耗笔记本电脑芯片相形见绌的芯片。