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?蘋果高管談A14和公司芯片戰(zhàn)略

2020-10-13
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 蘋果公司 iPadAir A14Bionic芯片

  蘋果公司上個月宣布推出新款iPad Air時,最有趣的不是它的iPad Pro風(fēng)格設(shè)計,也不是一系列新的色彩選擇。而是新Air潛藏在細(xì)長框架中。

  令我們驚訝的是,2020年的iPad Air是蘋果公司首款使用新型A14 Bionic芯片組的設(shè)備。芯片的影響也將不僅限于平板電腦,幾乎可以肯定,它將為下一代iPhone提供動力,Apple將于明日推出該產(chǎn)品。在與Engadget的對話中,蘋果公司平臺架構(gòu)副總裁Tim Millet和Mac和iPad產(chǎn)品營銷高級總監(jiān)Tom Boger闡明了該公司設(shè)計A14的方法,以及求對iPad Air及其它的意義。

  打造一款“野獸”芯片

  在較高的水平上,A14似乎與蘋果的其他Bionic芯片組相似。就像A12和A13一樣,這個SoC包含一個六核CPU(兩個核是高性能核,四個核用于低優(yōu)先級任務(wù))。這里的GPU內(nèi)核數(shù)量也保持不變,為四個。

  但是,不要被這些過去的相似之處所迷惑:由于A14是使用5納米制造工藝設(shè)計的,因此這種單芯片系統(tǒng)的工作比以往任何時候都多。但是,讓我們先退后一步。我們會發(fā)現(xiàn)向更密集的芯片組設(shè)計的轉(zhuǎn)變已經(jīng)發(fā)生了多年,并且沒有絲毫放緩的跡象。

  A14可能是世界上第一個商用的5nm芯片,但是蘋果的競爭對手并不落后。高通公司首款5nm移動芯片組Snapdragon 875可能會在12月舉辦的的公司虛擬Snapdragon Summit上首次亮相。然后是三星,除了為高通公司制造這些驍龍之外,三星還開始拉開5nm Exynos 1080芯片組的帷幕。

  基于這些新制造工藝的芯片的主要優(yōu)點是,它們更密集地集成晶體管,這些難以置信的小型開關(guān),可以控制電子的流動。這些充當(dāng)邏輯門的基礎(chǔ),邏輯門產(chǎn)生集成電路,集成電路產(chǎn)生成熟的處理器。

  無論如何,轉(zhuǎn)向5nm意味著Apple可以把有更多的晶體管用于芯片上的所有系統(tǒng)?;仡^看一下:該公司去年使用的A13 Bionic有85億個晶體管,而新芯片是118億個。如您所料,晶體管數(shù)量的急劇增加為蘋果提供了額外的處理位,以顯著提高速度、效率、CPU和GPU內(nèi)核。但這也使蘋果可以自由地對設(shè)備的整體體驗進行微妙的改進。

  “芯片架構(gòu)師考慮功能的一種方式不一定是直接將[晶體管]映射到產(chǎn)品中的功能,而是要使諸如圖形堆棧中軟件之類的基礎(chǔ)技術(shù)能夠放大GPU中的新功能”,Millet說?!耙驗檫@將不可避免地成為游戲中的視覺功能,或用戶界面中的快速過渡?!?/p>

  轉(zhuǎn)向5納米設(shè)計的A14也使蘋果可以自由地將其更多的晶體管“預(yù)算”投入到CPU和GPU以外的組件上。而要獲得最佳的全方位體驗,蘋果,三星和華為等公司(僅有的其他為自己的移動設(shè)備設(shè)計芯片的公司)具有明顯的優(yōu)勢。在這種情況下,由于Apple完全控制其片上系統(tǒng)中的內(nèi)容,因此可以在其他處理內(nèi)核和組件成為主流之前對其進行投資。

  最好的例子是該公司的神經(jīng)引擎,該組件首次出現(xiàn)在iPhone X的A11芯片組中,用于加速各種功能所需的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),例如安全面部解鎖,Siri語音識別和增強現(xiàn)實等。蘋果是最早在其芯片中集成專用神經(jīng)加速器的公司之一。而華為在蘋果宣布其自己的神經(jīng)引擎之前一周就發(fā)布了麒麟970及其神經(jīng)處理單元,而三星和高通后來才趕上來。

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  毫不奇怪,今年的神經(jīng)引擎與我們在2017年看到的第一個引擎相去甚遠(yuǎn)。雖然原始協(xié)處理器可以每秒執(zhí)行6000億次操作,但去年的A13在相同的時間內(nèi)將標(biāo)準(zhǔn)提高到了6萬億次。同時,A14通常每秒執(zhí)行11萬億次的操作,從而消除了障礙。

  大規(guī)模的重新設(shè)計使這種提升成為可能:A14的神經(jīng)引擎現(xiàn)在包含16個內(nèi)核,而去年的A13為8個。將引擎的核心數(shù)量增加一倍將是一個有趣的選擇,因為許多依賴它的iOS功能似乎已經(jīng)運行良好。既然如此,為什么不把更多的新晶體管投入到進一步提高CPU和GPU性能上呢?大多數(shù)人可能會立即注意到這一點?

  答案有兩個。首先,蘋果公司繼續(xù)在增強神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中看到巨大的潛力,不僅是因為其自身的軟件體驗,而且對于那些應(yīng)用程序開發(fā)人員可能能夠在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b適當(dāng)?shù)慕M件來實現(xiàn)。例如,流行的圖像編輯應(yīng)用程序Pixelmator Pro依靠神經(jīng)引擎提供了一項功能,該功能可使低分辨率圖像看起來異常清晰和干凈。同時,在創(chuàng)意頻譜的另一端,Algoriddim的djay Pro AI應(yīng)用程序使用神經(jīng)引擎來更有效地隔離歌曲中的人聲和樂器音軌。

  Millet說:“我們看到了傳統(tǒng)CPU指令集無法完成的事情的機會?!?“理論上您可以在GPU上執(zhí)行執(zhí)行神經(jīng)引擎在做的許多操作,但是您不能在緊密,受熱約束的enclosure內(nèi)執(zhí)行該操作?!?/p>

  這是答案的另一半,這就是蘋果必須在純粹的“馬兒”和“效率”之間取得平衡。畢竟,如果馬匹過早疲勞,那就沒有必要確保它們跑得快。

  Millet說:“我們努力專注于能源效率,因為這適用于我們生產(chǎn)的每種產(chǎn)品?!?通過將重點放在芯片設(shè)計上,蘋果不必?fù)?dān)心這種情況“它專注于手機的能源效率(以某種方式)在iPad Air中不起作用”。當(dāng)然可以了?!?/p>

  實際影響

  大家一致肯定的是,A14是比它的前輩更令人印象深刻,但所有這一切都引發(fā)了一個有趣的問題:它有多強大?這是真的嗎?

  這主要是因為蘋果尚未就A14 Bionic比去年的A13 Bionic的性能提高多少發(fā)表任何聲明,在即將到來的主題演講中,我們可以期待更多細(xì)節(jié)。在蘋果披露新產(chǎn)品iPad Air,他們確實說了A14的CPU比前代產(chǎn)品提升40%,人們可以期望圖形性能最多提高30%。

  但是,必須注意的是,現(xiàn)實生活中的性能提升并不總是符合Apple的承諾。例如,當(dāng)公司表示A14的CPU性能比當(dāng)前iPad Air的A12芯片組強大30%時,它并沒有超出您和我可以使用的流行基準(zhǔn)測試工具的結(jié)果。根據(jù)Boger的說法,這些數(shù)字是”實際應(yīng)用程序工作負(fù)載“的合并。換句話說,它們是源自許多不同性能因素的綜合數(shù)字,所有這些都證明了實際使用此東西的感覺。

  Millet補充說:”我們了解許多應(yīng)用程序的單線程性能確實很重要。“ ”因此,我們確保在談?wù)撝T如此類的事情時,我們能夠很好地表示單線程性能。我們還表示,更多具有前瞻性的開發(fā)人員實際上正在利用即將推出的額外內(nèi)核。“

  由于我在2020年花費了大量時間測試蘋果設(shè)備,因此我的想法迅速轉(zhuǎn)向A14如何模糊Air與iPad Pro之間的界限。畢竟,2020 iPad Pro依靠的是兩年前芯片組的增強版本。與蘋果的新芯片相比,它如何堆疊?

  總體而言,iPad Pro仍然具有優(yōu)勢。當(dāng)我們在今年早些時候?qū)ζ溥M行測試時,它是一臺速度非常快的機器,而Millet和Boger很快指出,當(dāng)前型號的A12Z芯片組比A14具有更多的CPU和GPU內(nèi)核(每個內(nèi)核八個)。GPU計算能力的巨大差異尤其意味著iPad Pro將繼續(xù)更適合圖形工作以及Apple專業(yè)用戶可能會處理的其他”高性能工作負(fù)載“。但這并不是說iPad Air的芯片組在這里完全被淘汰了。

  博格指出:”由于A14具有我們最新一代的CPU內(nèi)核,因此您可能會在這里和那里看到一些東西,它們可能會勝過A12Z?!?/p>

  蘋果制造了一款售價600美元的平板電腦,其功能有時會超過其專業(yè)級硬件,這是一個大問題。但是,更重要的是,蘋果公司在設(shè)計A14時所做的工作可能會影響其后續(xù)設(shè)備。

  走向未來

  正如我之前說的,A14將為新款iPad Air以及可能是該公司最新推出的iPhone系列提供動力,但幾乎肯定還會在其他產(chǎn)品中使用??纯碅pple的入門級iPad系列:盡管它們從未獲得過為iPad Pros制造的高端芯片組版本,但它們經(jīng)常被上一代iPhone中使用的芯片所刷新。如果您是Apple設(shè)備的粉絲,那么您是否還不打算大肆購買新手機或平板電腦也沒關(guān)系-您最終體驗A14的機會還不錯。

  即使您不這樣做,您仍然可以從其中進行的一些工作中受益。當(dāng)蘋果公司的人們開始研究芯片組時,他們不僅專注于為單個產(chǎn)品構(gòu)建芯片組。他們考慮了公司的整體陣容?!蔽覀兓撕芏鄷r間與產(chǎn)品團隊和軟件團隊合作,而架構(gòu)小組確實位于其中?!?Millet說。蘋果在制造產(chǎn)品時,必須弄清從CPU和GPU到相機和顯示模塊以及大量傳感器的重要組件清單。以良好的方式將所有組件連接起來是Millet團隊的工作,而他們最大的優(yōu)先事項之一就是確保將它們編織在一起的芯片級體系結(jié)構(gòu)參數(shù)化-即可擴展以用于不同類型的設(shè)備。

  他說:”最終,我們要確保在為一代構(gòu)建CPU時,我們不一定只為一代構(gòu)建CPU?!?雖然這并不意味著您會在Apple Watch之類的產(chǎn)品中看到A14的六核CPU,但為該公司的旗艦手機芯片組開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)很可能會改編并在其他地方重復(fù)使用。事實證明,我們可能不必等很久就能看到一個很好的例子。

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  幾周以來,一直有傳言稱iPad Pro由A14的高性能版本A14X提供動力,有人傳言稱該產(chǎn)品將于2021年初推出。在發(fā)布由A12驅(qū)動的iPhone XS系列僅一個月后,蘋果就宣布了其第三代iPad Pro和A12X芯片組。更有趣的是,這是您應(yīng)該撒些鹽的部分。謠傳A14X也是該公司的首批商用Apple Silicon Mac中的芯片組。自然,該公司不會向我確認(rèn)任何這件事,但是當(dāng)被問及該公司在Mac芯片上的工作是否完全影響了A14的發(fā)展時,Millet指出:”有時,獨特的平臺制約著發(fā)明的發(fā)展?!?/p>

  最終,對于A14和蘋果公司在不久的將來的計劃,我們?nèi)匀恢跎?。它的體系結(jié)構(gòu)還可以如何擴展或限制為適用于不同的硬件?蘋果從設(shè)計像A14這樣的移動芯片組中學(xué)到的知識是否會給它提供在英特爾和AMD上需要的工具?Millet完全沒有討論這些話題,但似乎一模一樣:無論您是否購買iPad Air(或iPhone 12),蘋果的工作都會對該芯片組會在未來幾年都產(chǎn)生影響。


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