一般来说, 苹果公司宣布推出新iPhone时, 随之也会推出一款全新的系统级芯片, 同往常一样, 今年新推出的iPhone 8, iPhone 8 Plus和iPhone X都使用苹果自研发的A11仿生处理器.
苹果最新的SoC(芯片, 处理器)与高通, 三星, 华为的最新产品都不可避免地进行比较, 结果当然是苹果完胜. 那么, 为什么苹果的SoC似乎总是打败竞争对手? 为什么Android的总是落于人后? 这里需要好好解释一下.
先从苹果A11仿生处理器开始
苹果芯片的设计使用, 都是源于ARM(公司)的64位架构的处理器, 这意味着苹果与高通, 三星, 华为等厂商, 均使用相同的RISC芯片架构.
但不同之处在于, 苹果拥有ARM的架构许可证, 允许它从头开始设计自己的芯片. 苹果公司的第一个64位ARM处理器是iPhone 5S中使用的A7芯片. 拥有双核心, 主频率为1.4 GHz, 并采用四核PowerVR G6430 GPU(图形处理器).
而苹果最新推出的A11新品, 拥有六核心, 采用异构多处理(HMP)和自研发的GPU. 其中, 六个内核由两个高性能内核(代号为Monsoon)和四个节能内核(代号为Mistral)组成, 并能够同时用所有核心进行工作. 比上一代A10分开工作的高性能核心集群和高能效核心集群更加出色.
苹果声称这两个高性能内核比A10内核快25%, 而四个高效核心的能力比A10的节能核心快了70%. 工艺方面, A11采用台积电的10纳米制造工艺, 芯片包含43亿个晶体管. 尺寸为89.23平方毫米, 比A10小30%.
来自iPhone 8 Plus的跑分测试, 该设备在Geekbench的单核测试中得分4260, 在多核测试中得分为10221.
我们来对照一下高通骁龙835
看图说话, 苹果A11采用与高通骁龙835相同的制造工艺. A11是六核CPU, 而835是八核. A11仿生处理器可以在每个核心上进行进程调度, 835也可以做, 但A10不能. 尽管有类似的规格, 但是A11的单核Geekbench得分是高通骁龙835的两倍.
为什么?
这里有个前提, Geekbench不会测试SoC的其他部分. 像DSP, ISP和任何与AI相关的功能, 都将影响这些处理器设备的日常体验. 但仅仅速度上, 苹果A11更具毁灭性.
在这里需要来一段苹果和高通的竞争历史课
目前可以肯定的是, 苹果公司在2013年宣布推出64位A7芯片后, 高通就追不上了. 在那之前, 苹果和高通都出货生产32位的ARMv7处理器, 并应用在手机上. 当时高通32位的骁龙800处理器还处于领先地位, 与之配合的图像处理器Adreno 330命运也很好.
而当苹果公司突然宣布推出64位ARMv8芯片时, 高通意识到危机, 但是手上什么都没有, 虽然不久之后高通的64位处理器也来了.
相隔一年的2014年4月, 高通推出了具有四个Cortex-A57内核和四个Cortex-A53内核的骁龙810, 这是一款不完善的64位处理器. 但在同一年, 苹果公司宣布推出其第二代内置64位的A8处理器.
直到2015年3月, 高通才宣布推出其第一代内置64位处理器, 即骁龙820与其定制的Kryo CPU内核. 同年9月, 苹果公司已经推出第三代 64位处理器, 即iPhone6S采用的A9, 整整领先高通两个版本.
2016年, 高通公司的产品再次迎来更新. 来自ARM最新的CPU设计, 高通量身定制开发出了Kryo 280 内核架构, 也就是骁龙835处理器, 采用四个Cortex-A73内核(具备调整功能)和四个Cortex-A53内核(具备调整功能). 发布时间为2016年冬季, 欲对标苹果iPhone7的A10处理器,
然后就到了今年iPhone8的A11处理器了, 与之对标的2018高通旗舰处理器还未出现.
苹果的CPU内核有什么不同?
一, 虽然ARM自己在2012年10月份公布了Cortex-A57(64位处理器), 但在时间上, ARM的合作伙伴将在2014年才能发布第一批64位处理器. 但是, 苹果2013年的手机就有64位ARM CPU了. 并从此设法将这一年的距离拉大, 事实如此, 苹果每年都会有一个新的CPU核心设计.
二, 苹果设计的芯片与手机发布紧密相连, 虽然设计高性能的手机CPU很难, 但是高通想要适配那么多安卓手机则更难, 需要更长的时间. (Cortex-A57于2012年10月发布, 但直到2014年4月才出现在智能手机上. )
三, 苹果的CPU很大. 在这项竞争中, 大则意味着贵. 据Linley集团的2016年报告, 苹果A10的核心 '是其他高端移动CPU的两倍' . 即使较小的Zephyr内核比其低功耗的芯片要大得多, '几乎是Cortex-A53的两倍' .
这里最关键在于, 苹果卖的是手机, 而不是芯片. 因此, 它可以使芯片用料很贵, 并在其他地方收回资金, 包括所使用芯片的手机最终价格.
四, 苹果的CPU有很大的缓存, 里面所用到的硅材料同样很贵, 对于一些芯片制造商而言, 其利润率甚至可以靠节省0.5平方毫米硅片来实现, 但就像刚才说到的, 苹果在这方面无需拮涩.
在Cortex-A75之前, ARM的Cortex处理器都没有支持L3缓存. 但自从A7以来, 苹果一直在使用大型L3缓存. Apple A7和A8拥有1 MB L2高速缓存和4 MB L3高速缓存. A9和A10具有3 MB L2缓存和4 MB L3缓存, 总共为7 MB缓存. 根据Geekbench的信息显示, A11具有8 MB的L2缓存, 没有L3缓存. 虽然Cortex-A75现在支持L3缓存, 最多4 MB和4 MB L2缓存(每个核心0.5 MB), 但这些都是由高通公司等芯片制造商决定是否使用的.
总结
不可否认, 苹果拥有世界级的CPU设计团队, 在过去几年中一直在世界各地生产出最好的SoC. 苹果的成功并不是魔术.
在苹果你可以看到, 优于其竞争对手的开发应用实践, 以及每次仅为一两款产品开发的堪称奢侈品的芯片. 正常情况下, 苹果是处于绝对领先地位的, 高通三星华为都将面临大黑天, 除非:
一, 苹果作死
二, 芯片厂商不顾利益的联合打击
