晶體管數(shù)量125億、性能超越高端筆記本CPU，5nm A14芯片性能推演
2020-01-17 12:50:49 EETOP
關(guān)于這款SoC，外媒對其性能做了紙面推演。
躍升至5nm制造
蘋果將連續(xù)第三年從其制造合作伙伴臺積電的制造工藝改進(jìn)中受益。A12采用7納米工藝制造，而A13采用增強(qiáng)的7納米工藝制造，這主要是為了實(shí)現(xiàn)更快的時(shí)鐘速度和更低的功耗。今年，蘋果可能會跳到臺積電的全新5nm工藝。實(shí)際上，它可能是首個(gè)使用該芯片的大規(guī)模消費(fèi)類芯片。
這是一個(gè)很大的升級。5nm模式絕不是半步，而是7nm之后的下一個(gè)“全節(jié)點(diǎn)”。臺積電表示，它在整個(gè)過程中廣泛使用了極紫外（EUV）光刻技術(shù)，其邏輯密度提高了80％，并且在與7nm芯片相同的功率下運(yùn)行速度可以提高15％，在相同的性能水平下可以降低功耗30％。
臺積電工藝演進(jìn)
當(dāng)然，設(shè)計(jì)也很重要。蘋果不一定會滿足這些確切數(shù)字。但是僅在制造過程中，A14就會成為更快，更節(jié)能的芯片。
更多的晶體管數(shù)量
A13的尺寸約為98.5 mm 2，比83.2 mm 2的 A12 大約大20％。這僅比我去年的最初預(yù)測稍小，但是我對晶體管預(yù)算的假設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到。
我以為蘋果會使用臺積電的N7 +節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)可提供更高的晶體管密度。相反，蘋果選擇了N7P模式，但事實(shí)并非如此。結(jié)果，A13擁有約85億個(gè)晶體管，而不是我預(yù)測的100億個(gè)。
對于今年，我認(rèn)為蘋果很可能會保持處理器的整體尺寸不變。對于具有大量堆疊組件的高性能高端移動處理器而言，約100 mm 2 是一個(gè)不錯(cuò)的尺寸。
如果我們以臺積電（TSMC）的話說，它提高了5納米工藝的晶體管密度，那么我們預(yù)估A14可能會集成到令人難以置信的150億個(gè)晶體管，這將比除了最大的高端桌面和服務(wù)器cpu和gpu之外的所有cpu都要大。如果蘋果將總芯片面積縮小到約85 mm 2那么也可以集成約125億個(gè)晶體管。
CPU性能
對于A13，蘋果并沒有做很多事情來改變其基本的CPU架構(gòu)。內(nèi)核數(shù)量仍然相同，并且內(nèi)核之間沒有顯著差異。相反，該公司依靠增強(qiáng)的7nm工藝提供的更快的時(shí)鐘速度來提高性能。
在單線程性能方面，A13比A12（在Geekbench 5中）提高了20％。它比我去年預(yù)計(jì)的要多，并且是最快的移動CPU。
單線程性能有望提高，但不如多線程性提高的多
我們可以預(yù)期A14的得分將接近1600。僅5納米制程應(yīng)該比蘋果公司在A13中使用的增強(qiáng)型7納米制程快大約8％。由于更高的峰值時(shí)鐘速度以及晶體管預(yù)算大大提高而帶來的一些架構(gòu)上的改進(jìn)，A14得分可能會在1,500-1,600之間波動。
多核性能很難預(yù)測，A12和A13具有四個(gè)小的高效核心和兩個(gè)很大的高性能核心。蘋果已經(jīng)非常有效地調(diào)度工作負(fù)載以盡可能利用所有內(nèi)核，因此，更好的調(diào)度不太可能給我們帶來很大的改善。但是，隨著晶體管密度從5nm大幅提高，蘋果可能會增加第三個(gè)大內(nèi)核，或者顯著提高高效內(nèi)核的性能，這實(shí)際上將提高多線程性能。
如果蘋果不添加更多內(nèi)核，多線程性能將會提高，但這是一個(gè)保守的預(yù)測
趨勢線為我們提供了大約4,500的分?jǐn)?shù)，但是我認(rèn)為架構(gòu)變化和時(shí)鐘速度的結(jié)合將給我們帶來更多。如果Geekbench 5多核得分攀升至5,000左右，為此我們不會感到驚訝。
就其價(jià)值而言，最快的Android手機(jī)在此測試中得分約為3,000，而得分5,000將類似于6核主流臺式機(jī)CPU或高端筆記本電腦CPU。它是15英寸MacBook Pro。
圖形性能
從App Store首次亮相以來，iPhone一直是一種游戲設(shè)備。但是游戲?qū)pple的重要性從未比現(xiàn)在有了其Apple Arcade服務(wù)重要。圖形性能使游戲如虎添翼，但GPU還用于圖像處理，機(jī)器學(xué)習(xí)和許多其他任務(wù)中的計(jì)算功能。換句話說，GPU性能至關(guān)重要。
A13的圖形性能有了很大的飛躍。A14也會有類似的飛躍。
如果我們看一下3DMark Sling Shot ExtremeUnlimited測試，則A13的性能有了巨大飛躍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了近期趨勢的預(yù)期。我預(yù)計(jì)得分約為4,800，而蘋果公司的得分遠(yuǎn)超過6,000！足以擊敗最新的Android手機(jī)，但是自那以后更新的型號將其推高了一點(diǎn)，今年發(fā)布的頂級Android手機(jī)將走得更遠(yuǎn)。
我們希望蘋果公司將花費(fèi)大量的晶體管數(shù)量，以使GPU更加強(qiáng)大。隨著更多的內(nèi)存帶寬，我們可以期望GPU性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出趨勢線預(yù)測的7,000的低范圍。除非出現(xiàn)新的性能瓶頸，否則我認(rèn)為得分可能超過9,500。換句話說，我認(rèn)為可以將游戲中使用的高端圖形的圖形性能提高50％。
GPU計(jì)算越來越重要。如果A14的速度提高50％，也不會感到驚訝
在使用GPU進(jìn)行計(jì)算時(shí)，我認(rèn)為我們可以預(yù)期會有類似的減速。更大的GPU加上更快的時(shí)鐘速度和更多的內(nèi)存帶寬可以使我們獲得50％或更多的收益-使Geekbench 5的計(jì)算得分躍升至9,500至10,000范圍。
圖像處理和神經(jīng)引擎
A系列處理器的功能不僅僅包含CPU和GPU內(nèi)核。它們包含用于特定任務(wù)的專用硬件，例如圖像處理（將來自相機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一流的照片和視頻），視頻編碼和解碼以及為整個(gè)iOS中使用的機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)提供動力的神經(jīng)引擎。
蘋果在A13中添加了專用硬件來處理矩陣乘法，并添加了更新的“機(jī)器學(xué)習(xí)控制器”以平衡處理器各個(gè)部分（CPU，GPU和神經(jīng)引擎）中的計(jì)算任務(wù)。正如我所預(yù)料的那樣，它沒有向神經(jīng)引擎添加內(nèi)核，但是由于CPU，GPU和NE的所有部分都以更高的時(shí)鐘速度運(yùn)行，因此性能得到了改善。
蘋果公司在A13的CPU中增加了新的矩陣數(shù)學(xué)硬件。A14可能沒有類似的“新”功能，但更多的神經(jīng)引擎內(nèi)核似乎是一個(gè)合理的期望。
這是Apple十分關(guān)心的領(lǐng)域，并且是改善照片和視頻質(zhì)量，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及整個(gè)操作系統(tǒng)中Siri的許多功能的必要組成部分。考慮到5nm制造工藝可以提供更高的晶體管預(yù)算，我認(rèn)為蘋果這次將增加Neural Engine內(nèi)核，并且可能還會進(jìn)行其他架構(gòu)改進(jìn)。
看到Apple聲稱機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的速度至少是A13的兩倍，這不足為奇。
蘋果公司并沒有真正提供其想象處理引擎的性能細(xì)節(jié)，但是追求更好的相機(jī)質(zhì)量的要求永無止境，因此它也可能會更好。
我們認(rèn)為A14將是Apple的第一款對AV1視頻編解碼器進(jìn)行硬件解碼的芯片，甚至可能支持硬件編碼。如果是這樣，請期待蘋果花一些時(shí)間在舞臺上談?wù)撚胕Phone 12拍攝的視頻如何比以往更小，更高質(zhì)量。
更快的LPDDR5
蘋果多年來一直在其iPhone SoC中使用LPDDR4內(nèi)存。它首先由從LPDDR3跳到LPDDR4在A9在2015年，然后到LPDDR4x 在2017年的A12和A13中的A11中使用的相同的RAM，只要拆解可以確定。
但是我們正處于下一代低功耗移動存儲器的風(fēng)口浪尖。LPDDR5的規(guī)格已于去年完成，三星已經(jīng)開始生產(chǎn)，SK-Hynix 也即將開始生產(chǎn)。高端Android手機(jī)將于今年上半年首次配備，這使得iPhone（至少是高端機(jī)型）可能會在今年年底發(fā)布。
三星現(xiàn)在正在為今年的手機(jī)生產(chǎn)LPDDR5，蘋果可能就是其中之一
有什么好處？三星目前生產(chǎn)的LPDDR5比iPhone 11中使用的LPDDR4x快30％，并且至少能節(jié)能30％。內(nèi)存帶寬是許多任務(wù)（尤其是移動圖形性能和圖像處理）的關(guān)鍵瓶頸。
值得注意的是：三星目前僅批量生產(chǎn)12Gbit 的LPDDR5芯片。如果蘋果將其用作供應(yīng)商，則可能意味著iPhone 12中的RAM升級到6GB，可以輕松地使用四個(gè)芯片來組成6G BYTE的內(nèi)存 。
通過Snapdragon X55調(diào)制解調(diào)器提供5G支持
今年，人們普遍預(yù)計(jì)蘋果將在新款iPhone中包括5G支持。在某種程度上，要?dú)w功于蘋果與高通之間已解決的訴訟和許可協(xié)議，所有5G版本iPhone都將配備X55調(diào)制解調(diào)器。低端型號甚至也可能具有該調(diào)制解調(diào)器，但通過軟件禁用了5G無線電。
蘋果幾乎肯定會在iPhone 12中使用高通公司的Snapdragon X55調(diào)制解調(diào)器。
至于其他無線功能，我們可以預(yù)期將繼續(xù)支持Wi-Fi 6，藍(lán)牙5，NFC和超寬帶（UWB）。
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