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自主程度最高,領先高通華為一代,為何蘋果手機處理器如此強悍?
2019光明聖麒麟怎樣
這兩天華為、蘋果陸續釋出新機Mate 50 和 iPhone 14 ,不但手機熱賣,而且都上了熱搜。
華為Mate 40
首發了衛星通訊
,受到了網友的熱議;iPhone 14 卻因為獨特的
“”藥丸屏技術”
受到吐槽。
不知各位網友有沒有發現一個問題:
蘋果在處理器技術上已經“一騎絕塵”,領先高通、華為一代。反觀華為,不但失去了麒麟處理器,而且還被焊死在4G上。
要知道蘋果直到iPhone 4 時,才搭載了自研的A4處理器,
短短十多年的時間,就實現了追趕、超越、吊打,
這不得不令人佩服。
那麼蘋果處理器究竟有多強呢?又是如何做到世界領先的呢?今天將一一回答。
蘋果處理器自主程度最高
曾幾何時,蘋果、高通、華為成為了手機處理器領域的三座大山,作為唯一的國產品牌,華為受到了國內粉絲強烈的追捧,甚至一度超越了蘋果。
但事實上,蘋果處理器要領先高通、華為整整一代。
先來看處理器的自主能力:
提到自主能力,就不得不提一個公司——
“ARM”。ARM是移動處理器領域的王者,佔據了全球移動市場95%的份額。蘋果、高通、華為、三星、聯發科等等都使用了它的授權。
也就是說,
沒有ARM,我們的手機也無法正常執行。
所以處理器的自主能力,在很大程度上體現在依賴ARM的程度。
蘋果、高通、華為恰好代表了“依賴ARM”的不同層次。
第一層蘋果,只採用了ARM的指令集
蘋果A系列晶片,指令集採用ARM公版,真自主CPU核心,自主GPU核心,
自主NPU核心,自主ISP晶片,自主DSP晶片。
蘋果沒有自己的基帶,採用了英特爾基帶,採購了其他公司的射頻晶片,由臺積電代工。
第二層高通,採用了ARM指令集、架構,會基於IP核二次研發
高通驍龍指令集、架構均來自ARM公版,一度使用過自研的CPU,但效果不理想,如今又重回ARM的懷抱。
自研GPU、無NPU、自主DSP晶片、自主基帶、自主射頻晶片,由三星電子代工。
高通曾基於ARM,開發出了自己的CPU微架構Kryo核心,同時也開發出了自己的Adreno GPU。被稱為
“魔改”。
第三層華為,指令集、核心均來自ARM公版
華為麒麟處理器,指令集、架構來自ARM公版,CPU採用ARM的Corter A系列架構,GPU採用是ARM的Mail G架構。
自研NPU、自主DSP晶片、自主基帶、自主射頻晶片,曾由臺積電代工(如今沒有代工廠)
可以說,同為自主研發,
蘋果的自主程度最高,已經達到了“真自主”級別,高通只能被稱為“魔改”,華為則差一點了。
蘋果處理器效能領先高通、華為一代
華為的巔峰之作是麒麟9000,而蘋果已經迭代到了A16,高通迭代到了
驍龍8gen1,
當然這是多方面原因造成的,這裡不做討論。
為了更公平的對比,我們拿
同時代的處理器做對比
。
蘋果A14 於2020年9月16日釋出;高通驍龍888於2020年12月1日釋出;麒麟9000於2020年10月22日釋出。
它們都是2020年下半年釋出,但A 14過於強大,不適合做討論(穩穩的第一)。因此拿
2019年9月11日釋出的 A 13對比更為合適。
CPU跑分方面:
蘋果 A 13:單核跑分1327,多核跑分3477;
驍龍888:單核跑分1117,多核跑分3683;
麒麟9000:單核跑分1001,多核跑分3639。
可以看出,單核跑分方面 蘋果 A13>驍龍888>麒麟9000。
蘋果A 13單核效能最強悍。
多核跑分驍龍888>麒麟9000>A 13。蘋果A13只有6個核心,
因此多核心最弱。
CPU能效比方面,這三顆處理器
相差不大
,效能高的功耗也相對較高。
GPU方面:
GFX3。1跑分顯示:麒麟9000得分達到了132FPS,蘋果A13和驍龍888得分123FPS。
麒麟9000GPU效能更強
,同時功耗也更高達到了8。3W。蘋果 A13跑分和驍龍888相當,但蘋果功耗最低只有6W,高通功耗達到了7。7W。
綜合對比可以看出:
蘋果 A13的CPU最強,GPU排在第二位
;
高通驍龍的CPU排在第二位,GPU最弱;麒麟9000的CPU最弱,GPU最強。
可以得出:
蘋果A13>麒麟9000>驍龍888
相差一代的產品仍能勉強勝過麒麟9000和驍龍888。
那麼同代產品就算得上吊打了吧!
蘋果能有今天的成績,得益於它的兩次成功收購
第一次收購,蘋果得到了CPU遊俠—吉姆 · 凱勒
2008年4月,
蘋果以2.78億美元收購微處理器開發公司PA Semi
,意外得到了150名高階工程師,其中還有一個名叫
吉姆 · 凱勒
的
天才。
吉姆 · 凱勒被稱為“
CPU遊俠
”
,每到一處就會引領一場革命。
吉姆 · 凱勒分別在
AMD、博通、PA Semi、蘋果、特斯拉、英特爾等公司
擔任重要的技術職位,協助這些公司在晶片技術上實現了前所未有的發展。
在AMD,
凱勒為K7、K8架構做出了重要貢獻,AMD憑藉K7、K8拿下了全球20%以上的市場份額,與英特爾大幅縮小了差距。
在
博通,凱勒擔任了首席架構師,讓博通在技術上得到了快速地發展。
2008年4月,
凱勒任職的
PA Semi 公司被蘋果收購,凱勒也加入了蘋果公司。
凱勒在蘋果公司任職了4年,幫助蘋果推出了
A4、A5
處理器,這兩款處理器分別搭載在
iPhone 4 和 iPhone 4S 上,讓當時的
iPhone 達到了全新高度。
此後,蘋果在處理器領域一發不可收拾,至今仍引領該行業,處理器效能更是吊打高通驍龍。
吉姆 · 凱勒擁有異於常人的能力:
他可以在大腦中想象處理器設計圖,並逐步填充藍圖。
凱勒的原話(翻譯後)如下:
如果說我有一種超能力,我覺得應該是可以想象出計算機的實際執行方式。在做效能建模之類的事情時,我可以在腦海中構建起整個模型,但只是把程式碼寫下來。這是一項非常有用的技能,可能一部分是天生的。也可能有部分是後天形成的,部分或許來自於我的晚期成人閱讀障礙。
天才真的與眾不同。我們的科技企業依靠人海戰術(無數的工程師)+996,勉強創造出一些不太落後的科技產品。而凱勒每天僅花幾個小時就足夠了。
但
吉姆 · 凱勒仍然謙虛地說,自己不是真正的天才。在處理器設計中,
毅力更重要
,很多時候你要相信自己能做到。
凱勒每天休息7小時,
喜歡在戶外工作,喜歡和孩子們共度時光,也喜歡吃飯和睡覺,就像工作一樣。(我也喜歡吃飯、睡覺)
兩年後(2010年6月8日),喬布斯釋出了第四代蘋果手機 iPhone4 ,首次採用了
蘋果自主研發的A4處理器,同時搭載了
iOS 4作業系統。
從此 iPhone 可以一邊聽歌、下載,一邊上網、收發郵件,這得益於處理器效能的大幅度提升。
不知為什麼,喬布斯在釋出會上並沒有展示A 4處理器的效能。但事實證明A 4 的確很強,它完美的運行了iOS 4,同時
使iPad續航能力達到了10小時
。
2011年10月5日,蘋果公司釋出第五代手機 iPhone 4S,這臺手機搭載了當時最強的處理器蘋果A5。
有了A5的加成,
iPhone 4S 的圖形處理速度加快了7倍
,啟動應用軟體、瀏覽網頁,以及做各種操作時,感覺就是“飛快”。
這塊震驚全球的A5處理器,不但加強計算和圖形效能,同時還延長了電池使用時間,效能在當時來說
達到了頂峰。
2012年,
吉姆 · 凱勒離開了蘋果公司,回到了AMD,協助AMD打造了經典的
“Zen”
。
2016 年到 2018 年,凱勒為特斯拉研發了
FSD 自動駕駛晶片
,比之前使用的英偉達方案效能提高了20多倍。
而最近,他又為英特爾設計了
3D 堆疊晶片
等創新方法,是英特爾新架構的策劃者之一。
吉姆 · 凱勒天才般的大腦,遊俠一樣的變幻,讓蘋果、英特爾、AMD、特斯拉在晶片領域持續領跑。
如果
華為能夠招募到凱勒,那華為將會速度起飛。
第二次收購,蘋果開始自研CPU
2010年,蘋果收購了一家名叫
Intrinsity的晶片設計公司,之後便開始了自主研發手機CPU。
這裡有必要解釋一下
手機CPU與手機處理器。
現在的手機處理器不僅僅是一塊CPU了,它包括CPU、GPU、NPU、手機基帶等等。這些整合在一起,共同組成了手機處理器,也叫Soc(系統級處理器)。
Intrinsity,是一家小型的晶片公司,於1997年成立。公司一直與
三星
合作開發移動晶片。
它的專長就是開發EDA工具和邏輯晶片功能。
EDA翻譯成漢語就是
電子設計自動化,是晶片設計無法繞開的一項高效能工具。
至於邏輯晶片,那不是CPU還能是什麼呢?
這說明,
Intrinsity公司在手CPU領域十分專業,因為低調沒有引起人們的注意。
Intrinsity公司最成功的產品就是自主研發的Fast14晶片技術,早在2004年時就已經依靠該技術研發出了CPU樣品,主頻達到了2GHz。
最為重要的是,
採用Fast14技術後,單個矽元的效能是傳統設計方案的4倍
,而且這種技術非常適合移動裝置,因為它是嵌入式的,可以做的很小。
有了
Intrinsity公司的加入,蘋果在晶片設計方面如虎添翼。就連喬布斯也自吹自擂說新品依賴
“最先進的晶片”,該晶片取名A4,它可以使iPad續航能力達到10小時。
事實上A 4處理器的確成功了,並且蘋果處理器中的CPU也開始不在依賴ARM,這一點是高通和華為所不能比的。
高通號稱是魔改大師,但是如何無論如何改,
依然繞不開ARM。而華為則直接採用了ARM的公版架構。
蘋果的自研CPU可以更快的迭代,而ARM架構需要照顧更多的客戶,因此考慮到相容性,它的升級是漫長而緩慢的,這也是蘋果處理器效能強大的一大因素。
iPhone 14 Pro搭載的蘋果 A16有多強呢?
蘋果A16搭載在剛剛釋出的iPhone 14 Pro 和iPhone 14Pro Max上。手機效能有了進一步的提升,可以說是
絕對的效能王者。
蘋果A16仿生新片,採用了
臺積電4nm工藝
製程,集成了
160億個電晶體
。比A15的5nm工藝,150億電晶體,均有提升。
CPU方面,依然採用了6核心佈局,
包括2個性能核心、4個能效核心,
比上一代A15效能提升了12.5%,功耗降低了20%。
GPU方面:共5個核心,
神經引擎依然是16核心,算力達到
了每秒17萬億次
,比A 15提升了8%。
同時,A16 還支援 LPDDR5 記憶體,比 13 Pro 系列的 LPDDR4X 效能更強、能效更高,既能省電增續航,更大的頻寬。又能滿足 8K、VR 影片等的需求。
在跑分方面,
A16的單核成績為1950分,對比A15提升約12。5%;多核成績5500分,提升約15%。
整體來看,
蘋果A 16已經成為了效能之王
,但
較 A15效能提升並不大,電晶體數量也僅增加了10億個。
這也說明,
在不斷逼近摩爾定律的極限時,晶片技術每向前一步都更加困難
,即便是蘋果、臺積電也不例外。
寫到最後
高階晶片大都應用在智慧手機、個人PC、智慧穿戴產品上,它對軍事、工業影響並不大,但它彰顯了一個企業,甚至一個國家的技術實力,而且在未來的發展中越來越重要。
在處理器方面,華為的“無芯可用”與蘋果的“一騎絕塵”形成了鮮明的對比,加大研發力度,提高自主程度,已經迫在眉睫。
華為還有機會超越蘋果嗎?5年、10年能做到嗎?
我是科技銘程,歡迎共同討論!