苹果A13对比A12处理器:没有5G,性能媲美x86处理器

2019年08月27日 作者:Teardown

苹果一年一度的新品发布会马上就要来了,从曝光的信息来看,新iPhone实际上的可期待性并不高,但是苹果A13处理器无疑将会是整场发布会的亮点。通过回顾过去的 A 系列芯片,并根据我们对苹果今年将采用的制造工艺的了解进行推断,A13处理器的性能无疑会颠覆人们的眼界。几乎可以肯定,这将是苹果为 iPhone 开发的最强 SoC,但我们具体可以期待哪些方面带来的改变呢?

升级版7nm工艺

A13 基本可以肯定由苹果和台积电继续合作,台积电作为全球市场占有最高的芯片代工厂,在制造技术方面拥有坚定的领先地位。但台积电还没有准备好向新的芯片制程节点迈出大步,直接飞跃到 5nm 制程——像去年从 10nm 制程节点跃升至 7nm 制程节点那样。5nm 制程可能会在 2020 年的 iPhone 上实现,今年的机型仍将采用 7nm 制程。

这不代表我们不能指望它在制造业方面有任何改善,相反台积电有两个改进的 7nm 制程节点可供苹果采用。

用于 A12 芯片的基本 7nm 工艺称为 N7,而其中一个改进版 7nm 工艺称为 N7+,该工艺对一些芯片层使用 EUV(极紫外)光刻技术,使芯片具有更好的密度(在相同的区域逻辑增加约 20%)和电力效率(约 10%)。

台积电还有一个名为 N7P 的“性能增强”版的 7nm 工艺,它并不使用 EUV,只是 A12 中使用的 7nm 工艺的调整和优化版本。此前的传言中,A13 被认为采用 N7P 工艺,台积电表示,在同样的性能下,它可降低 10% 的功率,提高 7% 的性能。

两相比较之下,N7+ 显然是台积电最优的制造工艺,而苹果通常会为其芯片尽可能采用最好的批量生产工艺,所以,N7+ 同样有可能成为苹果 A13 所使用的工艺。

更大的处理器

A12 将晶体管数量增加到了令人吃惊的 69 亿颗,比 A11 的 43 亿颗增加了 60%。但是它的面积大约是 83 平方毫米,比 A11(约 88 平方毫米)的小,但却用在了有史以来最大的 iPhone 上。事实上,它是 9 年来面积最小的 iPhone 处理器。过去的苹果 Soc 要大得多,不管是久远的 A5 还是不那么久远的 A10 芯片,体积都超过 120 平方毫米。

换句话说,苹果的 iPhone 芯片按照一般情况,都会比 A12 大,在生产与去年相同制造工艺的新芯片时也是如此。所以保守的估计是 A13 应该不是继续缩小,而是会比 A12 大 25% 左右(约 103 平方毫米),体积变大再加上 N7+ 流程节点密度的增加,A13 的晶体管数有望达到或接近 100 亿颗,这相当于新一代 iPad Pro 上 A12X 的晶体管数量(尺寸比 A12X 小一些)。

CPU性能

虽然 A13 的晶体管数量预计将与 A12X 几乎相同,但苹果应该不会把晶体管预算花在相同的功能上,继续去追加高功率 CPU 核心的数量。

相反,苹果很有可能会继续采用 2+4 设计,也就是两个高性能核心和四个能效核心设计。也有可能将高性能核心数量从 2 个增加到 3 个,不过这种可能性微乎其微。

苹果可能会依靠一些相对较小的架构调整,以及可能更好的峰值时钟速度来提高 CPU 性能。毕竟,A 系列芯片已经是世界上最快的了,要保住这一桂冠并不难。

近年来,苹果的单核 CPU 性能增长一直非常稳定。如果这种趋势持续下去,我们将看到 Geekbench 4 给出的 A13 单核得分在 5200 左右,这让所有安卓手机,甚至是最轻薄的笔记本电脑都黯然失色。

多核性能更难预测,由于苹果设计上的改变,使得所有的低功耗和高功耗核心可以同时工作,而不需要来回切换,因此当 A10 到 A11 的时候多核性能瞬间跃升。在苹果不增加更多核心的情况下,A13 的多核心跑分可能在 12200 到 12500 之间,如果苹果再增加第三颗高性能核心,分数能跑到 15000 - 16000 左右。

GPU性能

图形性能对苹果来说至关重要,尤其是它现在又推出了带有高端游戏的 Apple Arcade 服务。GPU 性能有两个方面值得讨论:渲染传统 3D 场景(如游戏)的能力和使用 GPU 完成复杂的非图形计算任务(如图像处理)的能力。

在过去的几代 A 系列处理器中,传统的图形性能增长速度比较平稳,没有什么太大惊喜。由于经常受到内存带宽的限制,移动 GPU 很少在一年到下一年之间有很大的飞跃。如果这一趋势继续下去,我们可以预见 A13 3DMark 跑分在 4500 左右,这对苹果来说是一个重大的进步,但没有高通最新的芯片那么令人兴奋。

不过,通过一些架构调整和更快的内存,在这个特定的测试中可以再快 20%,使得分攀升到 4800。苹果更倾向于在图形和计算方面使用自己的 Metal API 来加快芯片的速度,这一趋势将继续下去,虽然可能不会看到它从 A11 到 A12 的巨大 Metal 性能飞跃,我们仍有望看到 Geekbench 4 超过 25000 的 GPU 跑分。

对苹果来说,在设备上进行计算至关重要,GPU 计算性能是其中一个非常重要的方面,20% 的改进其实很正常。

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