Chip A17 Bionic sẽ đưa iPhone 15 Pro lên một tầm cao mới như thế nào

Hàng năm, Apple giới thiệu bộ vi xử lý A-series mới với các bản nâng cấp iPhone vào mùa thu. Chúng tôi không mong đợi bất cứ điều gì khác biệt trong năm nay. Trên thực tế, việc chuyển sang công nghệ quy trình sản xuất mới—quy trình 3nm của TSMC—mang đến cho A17 cơ hội trở thành bước nhảy vọt đáng kể nhất về hiệu suất và tính năng trong vài năm.

Bằng cách nhìn vào thập kỷ qua của chip dòng A do Apple thiết kế nội bộ, cùng với những gì chúng ta biết về công nghệ sản xuất hiện có cũng như định hướng và mục tiêu của công ty, chúng ta có thể cùng nhau đưa ra một dự đoán khá chính xác về những gì mong đợi từ dòng chip này. A17.

Chỉ dành cho iPhone 15 Pro (hoặc Ultra)

Năm ngoái, A16 chỉ dành riêng cho iPhone 14 Pro, trong khi iPhone 14 tiêu chuẩn sử dụng A15. Chúng tôi hy vọng mô hình đó sẽ lặp lại trong năm nay, trong đó A17 mới chỉ dành riêng cho iPhone 15 Pro và iPhone 15 Pro Max (hoặc iPhone 15 Ultra, nếu tin đồn là đúng) và iPhone 15 tiêu chuẩn có A16 được sử dụng trong iPhone 14 mẫu chuyên nghiệp.

Đây có phải là con đường phía trước cho Apple trong tương lai gần? Với các tính năng và chất lượng của điện thoại thông minh đạt đến mức bình ổn và chip điện thoại của Apple chạy vòng quanh hầu hết các điện thoại Android, có rất ít lý do để thay đổi. Đối với Apple, nó giúp giảm chi phí và giúp tạo ra sự khác biệt lớn hơn giữa các mẫu thông thường và mẫu Pro, điều này có xu hướng thúc đẩy khách hàng hướng tới những chiếc iPhone đắt tiền hơn.

Chip 3nm đầu tiên của Apple

A14, A15 và A16 đều được sản xuất bằng quy trình sản xuất 5nm của TSMC. Đúng là quy trình đó đã phát triển theo thời gian, tạo ra những con chip dày đặc hơn và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, nhưng không có gì giống như bước nhảy vọt sang nút quy trình chính tiếp theo. Và đó là những gì chúng ta gần như chắc chắn sẽ nhận được với A17—chip tiêu dùng quy mô lớn đầu tiên được sản xuất bằng quy trình 3nm của TSMC.

Tôi đã viết khá dài về lợi thế mà Apple sẽ được hưởng với quy trình 3nm và lợi thế lớn nhất là mật độ cao hơn – trong khi A16 có khoảng 16 tỷ bóng bán dẫn, chúng ta có thể mong đợi hơn 20 tỷ cho A17, có lẽ cao nhất là khoảng 24 tỷ .

Quy trình 3nm mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn, với một con chip tương đương có tốc độ tương đương, nhưng Apple sẽ không tạo ra một con chip tương đương với tốc độ tương đương. Mức tiêu thụ năng lượng tối đa sẽ bị giới hạn bởi kích thước pin, khả năng tản nhiệt và các yếu tố khác, và tôi không nghĩ rằng chúng ta có thể mong đợi một sự thay đổi lớn về thời lượng pin chỉ từ việc chuyển sang 3nm. Ít nhất, không phải để sử dụng tích cực dưới toàn bộ sức mạnh – không chỉ con chip có khả năng tiêu thụ gần như nhiều năng lượng trong trường hợp đó, mà màn hình và radio cũng góp phần rất nhiều vào việc tiêu hao năng lượng.

Nơi chúng ta có thể thấy một số cải tiến là ở chế độ chờ, điều này có thể trở nên tốt hơn đáng kể khi chuyển sang quy trình 3nm.

xưởng đúc

Hiệu suất và tính năng của CPU

ARM đã ra mắt kiến ​​trúc v9 vào năm 2021 và chúng tôi cho rằng A16 có thể là chip đầu tiên của Apple hỗ trợ tập lệnh v9 mới. Thay vào đó, nó hỗ trợ ARM v8.6 với nhiều tiện ích mở rộng của riêng Apple. Năm nay, với ngân sách bóng bán dẫn cao hơn, có vẻ như hỗ trợ ARM v9 có khả năng.

Kiến trúc và tập lệnh ARM v9 mang lại những lợi thế gì? Apple thiết kế các lõi CPU của riêng mình và nhiều lợi ích về hiệu suất mà kiến ​​trúc v9 hứa hẹn đã được hiện thực hóa trong các thiết kế của Apple và các phần mở rộng ARM. Thật vậy, Snapdragon 8 Gen 1 là một trong những CPU điện thoại thông minh cao cấp đầu tiên có lõi Cortex-X2 của ARM hỗ trợ ARM v9 và A15 của Apple đã vượt trội hơn nó rất nhiều.

Bạn sẽ thấy rất nhiều tuyên bố rằng ARM v9 mang lại hiệu suất cải thiện 30% so với ARM v8, nhưng đó là dành cho các thiết kế lõi của riêng ARM và không tính đến việc sử dụng các tiện ích mở rộng tùy chỉnh. Apple ở một giải đấu hoàn toàn khác ở đây – có lẽ chúng ta sẽ không thấy hiệu suất CPU nhanh hơn 30% từ A17.

Các lõi CPU mới của Apple cho A17 gần như chắc chắn sẽ nhanh hơn, nhưng không nhất thiết do chuyển sang ARM v9. Hiệu suất lõi của CPU bị ảnh hưởng bởi tập lệnh, dự đoán nhánh, giải mã lệnh, đơn vị thực thi, cấu trúc và kích thước bộ đệm, tốc độ xung nhịp và nhiều yếu tố khác.

Về số lượng lõi chung, dường như không có nhiều lý do để Apple vượt ra ngoài 4 lõi hiệu suất và 2 lõi hiệu suất đã đồng hành cùng chúng ta kể từ A11 Bionic. Chúng tôi chỉ mong đợi hiệu suất tốt hơn 15 phần trăm từ họ.

xưởng đúc

Đơn giản chỉ cần dự kiến ​​​​sự cải thiện hiệu suất CPU trong vài năm qua, chúng ta có thể mong đợi điểm số lõi đơn Geekbench 5 trong khoảng từ 2.100 đến 2.200 và điểm số đa lõi chỉ hơn 6.000. Geekbench 6 vừa được phát hành và chúng tôi không có nhiều năm dữ liệu điểm chuẩn để tạo dự đoán chính xác, nhưng điểm đơn lõi trên 2.800 và điểm đa lõi là 7.300 trở lên có vẻ hợp lý. MỘT rò rỉ gần đây tuyên bố điểm đơn lõi là 3019 và điểm đa lõi là 7.860 không nằm ngoài khả năng—đặc biệt là khi chúng ta đã chứng kiến ​​bước nhảy vọt lớn hơn mong đợi khi Apple chuyển từ quy trình 7nm sang quy trình 5nm với A14 — nhưng những con số sớm như vậy có thể đã hoàn toàn bịa đặt.

xưởng đúc

Trong trường hợp bạn đang thắc mắc làm thế nào mà nó có thể xếp chồng lên các bộ xử lý khác, thì điều đó sẽ mang lại cho A17 điểm số lõi đơn tương tự như CPU ​​máy tính để bàn cao cấp Ryzen mới nhất và bộ xử lý Intel Core i7 thế hệ thứ 13, nhưng điểm đa lõi thấp hơn nhiều điểm số (điều này có ý nghĩa, vì chúng ta chỉ nói về hai lõi hiệu suất cao so với 12 lõi trở lên trong các bộ xử lý máy tính để bàn đó). A16 đã đánh bại điện thoại Android với Snapdragon 8 Gen 2 hàng đầu và A17 chỉ nên nới rộng khoảng cách.

Nếu chúng ta đã học được bất cứ điều gì trong những năm qua, đó chỉ là cách vững chắc cải thiện hiệu suất là dành cho CPU của Apple. Hiệu suất đơn và đa lõi tăng gần như theo một đường thẳng, bất kể năm nào có thay đổi lớn về kiến ​​trúc hoặc bước nhảy vọt trong quy trình sản xuất. Rất hợp lý để mong đợi một sự cải thiện tương tự trong năm nay.

Hiệu suất và tính năng của GPU

GPU là một lĩnh vực mà A17 có thể rất thú vị. Apple đã tăng hiệu suất GPU trung bình khoảng 20% ​​hoặc hơn với mỗi chip dòng A mới, mặc dù nó có thể ở bất kỳ đâu từ 15% đến 30%. Điều không thay đổi nhiều là bộ tính năng tổng thể của GPU. Nó ngày càng nhanh hơn và đã có một số tính năng mới nhỏ như tốc độ rasterization thay đổi và cải tiến SIMD cho điện toán GPU, nhưng Apple năm đứng sau GPU máy tính để bàn trong các tính năng quan trọng như tăng tốc dò tia.

Một tin đồn sơ sài nói rằng A16 dự kiến ​​sẽ có kiến ​​trúc GPU chính nhưng nó chưa sẵn sàng kịp thời, vì vậy nó có cùng GPU với A15 (nhưng băng thông bộ nhớ nhiều hơn giúp cải thiện hiệu suất). Tôi không biết điều đó có đúng không, nhưng Apple đã không cập nhật các bảng tính năng Metal cho các nhà phát triển để đưa vào A16, điều này đang nói lên điều đó.

Tôi nghĩ có khả năng Apple đã cập nhật kiến ​​trúc GPU sẵn sàng cho A17. Các tính năng như tăng tốc dò tia có thể không quan trọng đối với iPhone, nhưng thiết kế GPU này sẽ tìm đường vào các bộ xử lý Mac dòng M trong tương lai, nơi việc thiếu các tính năng GPU nâng cao như tăng tốc dò tia khiến chúng tụt hậu xa so với công nghệ hiện đại.

Chúng tôi cũng có thể mong đợi hiệu suất được cải thiện trong các ứng dụng và trò chơi 3D hiện tại sử dụng GPU để tính toán. Khi kiến ​​trúc thay đổi, tốc độ tăng tốc có xu hướng thay đổi – một số thứ sẽ nhanh hơn rất nhiều và những thứ khác thì không nhiều.

xưởng đúc

Duy trì khóa học với tốc độ tăng khoảng 20 phần trăm tạo ra điểm tính toán GPU Geekbench 5 trên 18.000. Hãy nhớ rằng, điểm chuẩn đo lường tính toán hiệu suất của GPU, không phải khả năng kết xuất đồ họa 3D.

xưởng đúc

Đối với đồ họa 3D, tốc độ tăng 20 phần trăm sẽ dẫn đến thử nghiệm 3DMark Wild Life Unlimited hiện đại chạy ở tốc độ khoảng 88 khung hình/giây so với 74 khung hình/giây với A16. Hiện tại, Snapdragon 8 Gen 2 nhanh hơn A16 trong thử nghiệm này (và các thử nghiệm đồ họa 3D khác), nhưng điều này sẽ giúp Apple vượt lên một chút.

Liên quan đến những cải tiến về CPU, hiệu suất GPU thay đổi nhiều hơn theo từng năm. Sự cải thiện từ A15 lên A16 đã bị tắt tiếng, chủ yếu nhờ vào những cải tiến nhẹ về tốc độ xung nhịp và băng thông bộ nhớ được cải thiện. Năm nay, nếu chúng ta có cả kiến ​​trúc GPU mới và cải tiến lớn về quy trình sản xuất, thì bước nhảy vọt có thể lớn hơn nhiều.

Công cụ truyền thông thường được liên kết lỏng lẻo với GPU và vì vậy đây là thời điểm tốt nhất để nói rằng chúng tôi một lần nữa hy vọng phần cứng sẽ tăng tốc mã hóa và giải mã định dạng AV1. Rốt cuộc, nó có trong hầu hết các thế hệ GPU PC mới. Chúng tôi hy vọng Apple sẽ tiếp tục đầu tư vào hiệu suất và hiệu quả năng lượng của bộ mã hóa cho các định dạng H.264, HEVC và ProRes.

Tiếp tục tập trung vào ML và AI

Apple rất quan tâm đến máy học và AI. Mặc dù có vẻ như không thúc đẩy mạnh mẽ như các đối thủ cạnh tranh trong cuộc đua trí tuệ nhân tạo do các dự án như ChatGPT, Midjourney và Stable Diffusion dẫn đầu, nhưng công ty đã sử dụng trí tuệ nhân tạo và máy học trong các ứng dụng và hệ điều hành của mình trong nhiều năm. Các tính năng mới như khả năng chọn văn bản trong ảnh luôn được triển khai và Apple dành nhiều diện tích cho Công cụ thần kinh (bộ tăng tốc cho các tác vụ máy học).

Ở A16, Apple dường như không thay đổi nhiều về Neural Engine. Nó vẫn là 16 lõi và với tốc độ 17 nghìn tỷ phép tính mỗi giây, chỉ nhanh hơn 8% so với Công cụ thần kinh của A15. Đó là một bước nhảy vọt đủ nhỏ để cho rằng nó chỉ chạy ở tốc độ xung nhịp cao hơn. Thành thật mà nói, chúng tôi mong đợi nhiều hơn nữa.

Với quy trình 3nm tạo ra ngân sách bóng bán dẫn lớn hơn nhiều có thể, Neural Engine có thể sẽ có một bước nhảy vọt đáng kể. Nó có thể chỉ là nhiều lõi hơn, những thay đổi lớn về thiết kế đối với cách thức hoạt động của các lõi hoặc cả hai. Tôi sẽ ngạc nhiên nếu nó không cung cấp hơn 20 nghìn tỷ thao tác mỗi giây, mặc dù có một số tranh luận về việc liệu “hàng nghìn tỷ thao tác mỗi giây” có thực sự là cách tốt nhất để đo lường hiệu suất hay không.

RAM LPDDR5x nhanh hơn

Với A16, Apple đã tăng RAM lên LPDDR5 (từ LPDDR4x trong A15). Các chip hàng đầu cạnh tranh như Snapdragon 8 Gen 2 sử dụng LPDDR5x, cung cấp thêm khoảng 33% băng thông và độ trễ bộ nhớ thấp hơn trong khi sử dụng cùng một mức năng lượng.

Nhiều băng thông bộ nhớ hơn sẽ tốt cho mọi thứ, đặc biệt là khi nó không sử dụng nhiều năng lượng hơn. Người hưởng lợi rõ ràng nhất sẽ là các trò chơi 3D cao cấp, gây căng thẳng cho cả CPU và GPU theo cách đẩy giới hạn của băng thông bộ nhớ.

Apple không phải lúc nào cũng nhanh nhất để nhảy vào các tiêu chuẩn bộ nhớ mới, nhưng nó ưu tiên băng thông bộ nhớ và bộ nhớ cache lớn và dường như nhận ra lợi ích của di chuyển mọi thứ xung quanh nhanh hơn thay vì chỉ xử lý thứ nhanh hơn. Tôi cho rằng tỷ lệ cược 50/50 là chúng ta sẽ thấy RAM LPDDR5x trong A17.

Vẫn là modem Snapdragon (hiện tại)

Apple dự kiến ​​​​sẽ bắt đầu sử dụng modem 5G của riêng mình bắt đầu từ năm sau, có thể là với iPhone SE vào mùa xuân và nếu mọi việc suôn sẻ, sau đó là dòng iPhone 16 vào mùa thu.

Snapdragon X70 có lẽ là modem mà Apple sẽ sử dụng cho dòng iPhone 15 (ít nhất là các mẫu Pro). Hầu hết các tính năng hàng đầu của X70 về cơ bản giống như X65 mà bạn tìm thấy trong iPhone 14 Pro, nhưng nó có một bộ xử lý AI nhỏ tích hợp liên tục theo dõi và tối ưu hóa trạng thái kết nối, được cho là mang lại kết quả ổn định và tối ưu hơn. kết nối. Rằng nó được cho là sẽ cải thiện tốc độ trong thế giới thực và tăng thời lượng pin.