昨晚,，蘋(píng)果舉辦了聲勢(shì)浩大的發(fā)布會(huì),，除了帶來(lái)全新的iPhone、iPad和Apple watch等產(chǎn)品外,，當(dāng)然也少不了蘋(píng)果的新的A系列芯片——A15,。按照蘋(píng)果的說(shuō)法，這款新處理器將成為“智能手機(jī)中最快的芯片”,。

　　從蘋(píng)果過(guò)往的發(fā)布會(huì)看來(lái),，新一代處理器通常使用更小的工藝節(jié)點(diǎn)，因?yàn)檫@允許使用更多的晶體管,，從而獲得更快的性能,。然而,，A15 卻使用了與A14相同的 5nm 制造工藝，這表明這里的性能提升可能沒(méi)有之前希望的那么大,。

　　雖然蘋(píng)果沒(méi)有具體說(shuō)明A15用的是哪個(gè)節(jié)點(diǎn)的變體,，但考慮到臺(tái)積電產(chǎn)品的時(shí)間和演變，我們懷疑它將使用新的 N5P 節(jié)點(diǎn),，這是去年 N5 節(jié)點(diǎn)的迭代,。

　　據(jù)華興資本分析師估計(jì)，臺(tái)積電 N5 的晶體管密度約為每平方毫米 1.7 億個(gè)晶體管,，這將使其成為當(dāng)今可用密度最高的技術(shù),。至于其升級(jí)版本的N5P，臺(tái)積電承諾,，在該節(jié)點(diǎn)上的頻率提高至多 5%,，或?qū)⒐慕档椭炼?10%，密度提高1.8倍,。這個(gè)新的節(jié)點(diǎn)變體為客戶提供了一條無(wú)縫的遷移路徑,，那就意味著客戶無(wú)需大量的工程資源投資或更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期，因此任何使用 N5 設(shè)計(jì)的用戶都可以使用 N5P,。例如,，N5 的早期采用者可以將他們的 IP 重新用于 N5P 芯片。

　　在這個(gè)新工藝的支持下,，蘋(píng)果A15處理器的晶體管數(shù)量也達(dá)到了150億,，比A14的118億有了明顯的增長(zhǎng)。

　　來(lái)到芯片的CPU和GPU設(shè)計(jì)的時(shí)候,，如上圖所示,，新的芯片依然遵循 Apple 的 2+4 CPU 配置的設(shè)計(jì)，在過(guò)去幾代產(chǎn)品中,，他們都在使用這種配置,。其中兩個(gè)是性能核心，四個(gè)是效率核心,。在今年的發(fā)布會(huì)上,，蘋(píng)果今年沒(méi)有透露太多關(guān)于新 CPU 的信息，而在關(guān)于該芯片CPU的性能,，蘋(píng)果也沒(méi)有提供與前代 A14 芯片的比較數(shù)據(jù),，而是選擇將自己與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的芯片進(jìn)行比較，這在過(guò)往也是很少發(fā)生的,。按照蘋(píng)果的說(shuō)法,，公司芯片在 CPU 性能方面比最接近的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手快 50%。

　　據(jù)anandtech的報(bào)道，蘋(píng)果這里說(shuō)的次佳競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是高通的驍龍 888,。如果我們查看我們的SPECint2017 基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果,，我們可以看到 A14 的性能比驍龍 888 高出 41%。換而言之,，對(duì)于 A15 來(lái)說(shuō),，如果這個(gè)差距擴(kuò)大到 50%，那就意味著只需要比 A14 快 6%即可,，這確實(shí)不是一個(gè)很大的升級(jí),。

　　在發(fā)布會(huì)中，Apple 也沒(méi)有評(píng)論任何有關(guān)新的 ISA 功能,，例如是否是Armv9/SVE2,，這一切都有待以后考證。

　　anandtech也指出,，在2019年初,，蘋(píng)果失去了他們的首席架構(gòu)師（杰拉德·威廉姆斯III）和它們的CPU設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的一部分成員，這些人員創(chuàng)辦了Nuvia,，后者在今年年初被高通收購(gòu),。anandtech表示,，雖然不確定,，但這里的時(shí)間差距肯定可以與新 CPU 的上市時(shí)間相匹配，并且這也是人才流失和團(tuán)隊(duì)改組的第一個(gè)跡象,。值得注意的是,，Apple 繼續(xù)聘請(qǐng)了 Arm 的首席架構(gòu)師 Mike Filippo，那就意味著他們可能正在開(kāi)發(fā)一個(gè)新的 CPU 系列,。

　　另一種理論是,，鑒于其在 CPU 性能方面的巨大領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，Apple 決定將更多精力放在降低這一代產(chǎn)品的功耗和能源效率上,。這實(shí)際上是一個(gè)更受歡迎的理論,，但我們現(xiàn)在還是無(wú)法確認(rèn)。

　　來(lái)到GPU方面,，據(jù)介紹,，A15 是第一款擁有兩個(gè)性能版本 SoC。普通的 iPhone 13 mini 和 iPhone 13 配備了配備 4 核 GPU 的 A15,，而 Pro 機(jī)型配備了配備 5 核 GPU 的配置,。事實(shí)上，如果我沒(méi)記錯(cuò)的話,，這將是我們第一次在手機(jī)中看到這樣 SoC,，因?yàn)槲也挥浀媒裉熘坝腥魏喂具@樣做過(guò)。

　　和CPU一樣,，蘋(píng)果也沒(méi)提供和A14的對(duì)比,。按照蘋(píng)果的說(shuō)法,，四核的GPU比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手快30%，如果我們以 GFXBench Aztec 為基準(zhǔn),，我們看到 A14 比驍龍 888 快 18% 左右,。那就意味著 A15 需要比 A14 快 10% 才能達(dá)到這一優(yōu)勢(shì)。更快的 5 核 A15 被宣傳為比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手快 50%,，這實(shí)際上比 A14 的性能提高了 28%,，并且更符合蘋(píng)果過(guò)去幾年的世代增長(zhǎng)。

　　Apple 同時(shí)還提到了許多其他 SoC 方面的改進(jìn),，例如提到他們將系統(tǒng)級(jí)緩存 （SLC） 翻了一番,，大概是 32MB。還有一個(gè)新的顯示引擎,，可能會(huì)處理 120Hz,，以及新的視頻解碼器和編碼器——我想知道它們現(xiàn)在支持什么樣的格式；Apple 同時(shí)還確實(shí)提到了對(duì)硬件 ProRes 支持,。

　　最后,，蘋(píng)果新芯片的神經(jīng)引擎即使仍然具有16 核數(shù)，但他們將其性能提高到 15.8TOPs,，超過(guò)了上一代芯片的11 TOPs,。

　　總體而言，這是一個(gè)泛善可陳的芯片,。

　　從iPhone的發(fā)展,，看蘋(píng)果的芯片變遷

　　2020年10月，蘋(píng)果兩款新的手機(jī)—iPhone 12 Pro和 iPhone 12正式出售,。在11月,，大屏幕的 iPhone 12 Pro Max和小型化的 iPhone 12 mini將出售，這就是蘋(píng)果在智能手機(jī)領(lǐng)域的所謂的高中低端布局,，但但和其他廠商給你不一樣,，蘋(píng)果的這些手機(jī)都采用了最先進(jìn)的“ A14 Bionic”處理器。

　　眾所周知,，許多專(zhuān)業(yè)的半導(dǎo)體制造商都根據(jù)手機(jī)市場(chǎng)定位開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售兩種或三種類(lèi)型的芯片/例如,，高通公司的“ Snapdragon”具有8系列、7系列,、6系列,、4系列和2系列，聯(lián)發(fā)科的“ DIMENSITY”也具有1000系列,、800系列和700系列等等,。同樣，在Intel的“ Core”系列中，也有i3,，i5,，i7，i9等由單獨(dú)的硅制成的芯片,。

　　但是,，在蘋(píng)果方面，公司的差異化手機(jī)布局基本使用的都是同一款芯片,，其差異化主要是通過(guò)其他功能方面體現(xiàn),。

　　據(jù)我們了解，蘋(píng)果正在將處理器的硅類(lèi)型最小化,。過(guò)去用于頂級(jí)型號(hào)的處理器會(huì)在下一代頂級(jí)型號(hào)誕生時(shí)進(jìn)入中端和入門(mén)級(jí),，新的頂級(jí)型號(hào)將使用相同的處理器，高端和中端范圍會(huì)根據(jù)相機(jī)的數(shù)量等而有所不同,。

　　蘋(píng)果公司通過(guò)最大限度地減少昂貴的硅種類(lèi)來(lái)不斷創(chuàng)建新的差異化布局的策略非常有效,。增加硅類(lèi)型的數(shù)量不僅會(huì)增加設(shè)計(jì)，而且會(huì)成比例地增加制造成本和測(cè)試,。此外,，存在問(wèn)題時(shí)的校正工作也很大。

　　圖1顯示了拆下包裝盒,，外部和顯示屏的iPhone 12 Pro,。以前附帶的電源適配器和耳機(jī)已被取消，包裝盒也越來(lái)越薄,。外觀也讓人聯(lián)想到“ iPhone 4”,。卸下顯示屏?xí)r,，您可以看到內(nèi)部結(jié)構(gòu),。

　　圖2顯示了拆卸iPhone 12 Pro的過(guò)程。按左上角的箭頭順序拆卸,。內(nèi)部使用了兩種螺釘和雙面膠帶,，因此不能強(qiáng)行打開(kāi)，而是在觀察的同時(shí)準(zhǔn)備好工具,，并在拍照時(shí)進(jìn)行拆卸,，因此實(shí)際上需要一個(gè)多小時(shí)?；藭r(shí)間,。只需幾分鐘即可完成簡(jiǎn)單的拆卸（第二款iPhone需要6分鐘才能卸下面板）。

　　將按順序描述圖2,。（1）拆下左側(cè)中央的板子（2）拆下右上方的三目鏡相機(jī),，（3）拆下右側(cè)中央的電池，（4）拆下左下方的SIM卡插槽，（5）拆下右下方的揚(yáng)聲器單元,，（ 6）去除左下的TAPTIC（振動(dòng)）,，（7）去除中心的非接觸充電線圈，（8）去除左上方的UWB通信天線,，（9）去除Lightning端子和麥克風(fēng)的底部,。

　　盡管在圖2中被省略，但是操作按鈕（音量等）和天線單元被嵌入在框架的側(cè)面,。

　　拆下的物品無(wú)需螺絲或雙面膠帶即可重新排列并存放,，以便無(wú)需工具即可用指尖將其拆開(kāi)。我們計(jì)劃將其用于研討會(huì)和講座（用于2分鐘的拆卸展示等）,。

　　圖3并排顯示了從2017年iPhone X到2020年iPhone 12 Pro的所有最近四年拆除的攝像頭和主板,。iPhone X已經(jīng)成為一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)！除了通過(guò)以L形排列組合兩個(gè)電池來(lái)確保電池容量外,，還通過(guò)采用兩層板結(jié)構(gòu)使板小型化,，在該結(jié)構(gòu)中，兩塊板通過(guò)墊片堆疊在一起,。

　　這完全破壞了常規(guī)單層基板和電池的形狀,。2018年發(fā)布的iPhone XS使用變形電池，該電池將兩個(gè)電池合并為L(zhǎng)形,。采用變形的電池是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),。在2019年，iPhone 11 Pro的主計(jì)算機(jī)板更小,，因?yàn)橄鄼C(jī)有三個(gè)攝像頭,。

　　從iPhone X到iPhone 11，基本內(nèi)部布局相同,。中心的左側(cè)是電池,，中心的右側(cè)是計(jì)算機(jī)板。

　　在最新的iPhone 12 Pro中,，基本布局已被替換,。乍看右側(cè)的電池和左側(cè)的板，看起來(lái)像是一個(gè)替代品,，但實(shí)際上是一個(gè)很大的改變,，因?yàn)椴季€路徑和信號(hào)方向也會(huì)改變。通過(guò)將產(chǎn)生大量熱量（=增加內(nèi)部距離）的相機(jī)和處理器分開(kāi)來(lái)進(jìn)行散熱的對(duì)策可能是更換的背景,。將來(lái),，Tecanarier計(jì)劃拆除iPhone 11和iPhone 12的顯示屏，并實(shí)際操作它們以用溫度計(jì)澄清溫差,。

　　iPhone 12 Pro具有更多的ToF傳感器（Apple稱(chēng)其為“ LiDAR”）,，并且相機(jī)區(qū)域約占總數(shù)的20％,。

　　主要芯片的過(guò)渡，可以一眼看出半導(dǎo)體制造商的合并和廢除

　　表1總結(jié)了從iPhone X到iPhone 12 Pro的主要芯片的一些變化,。從這張表中,，我們可以看到由于半導(dǎo)體制造商的合并/并購(gòu)而發(fā)生的變化（我們還總結(jié)了自2007年以來(lái)iPhone中出現(xiàn)的半導(dǎo)體歷史）。

　　對(duì)于2018年的iPhone XS Max,，蘋(píng)果采用了內(nèi)部開(kāi)發(fā)的用于優(yōu)化電源的PMIC（電源管理IC）芯片,，而不是一直使用的Dialog Semiconductor（以下稱(chēng)為Dialog）制造的芯片。從那時(shí)起,，蘋(píng)果就使用了自己的PMIC,。

　　在2018年和2019年，蘋(píng)果使用了Intel的LTE調(diào)制解調(diào)器,，但為了實(shí)現(xiàn)5G（第五代移動(dòng)通信）通信,，蘋(píng)果把高通基帶用于iPhone 12 。英特爾的調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)最初是從德國(guó)的英飛凌科技（Infineon Technologies）手中收購(gòu)的,，蘋(píng)果在2019年收購(gòu)了英特爾的調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù),。也許2021或2022年的iPhone將使用Apple的5G調(diào)制解調(diào)器。

　　處理器集成密度

　　圖4顯示了處理器從iPhone X到iPhone 12 Pro的過(guò)渡,。近年來(lái),，蘋(píng)果公司宣布了A系列晶體管的數(shù)量。根據(jù)晶體管的數(shù)量和實(shí)際取出的硅片以及測(cè)量的面積,，計(jì)算出每單位面積的集成密度,，并在每一代之間進(jìn)行比較。順便說(shuō)一句,，蘋(píng)果還宣布了基本的內(nèi)部配置,，它告訴我們處理器如何成為差異化和優(yōu)勢(shì)的源頭。

　　從使用10nm工藝的“ A11”到使用7nm的“ A12”,，集成密度提高了約1.9倍,。從A12（7nm）到A13（7nm +），改進(jìn)了4％（實(shí)際上,，通過(guò)擴(kuò)大芯片面積可以改善功能）,。而在A14中，通過(guò)從7nm +轉(zhuǎn)移到5nm,，集成密度又顯著提高到1.6倍。這樣,，小型化的結(jié)果非常清晰,。我們擁有每一代芯片的清晰照片（我們擁有幾乎所有制造商的所有處理器照片，而不僅僅是Apple）,，并且將來(lái)我們將在各個(gè)地方（包括該系列）報(bào)告A14的分析結(jié)果,。

　　通過(guò)iPhone可以看到半導(dǎo)體的發(fā)展嗎,？

　　2020年是日本“ 5G的元年”。隨著3月份開(kāi)始提供5G服務(wù),，許多5G智能手機(jī)已經(jīng)發(fā)布,。廉價(jià)機(jī)型和旗艦機(jī)型等型號(hào)已投放市場(chǎng)，而5G通信被視為下一次增長(zhǎng)的關(guān)鍵,。

　　我們已經(jīng)拆解并觀察了數(shù)十種5G智能手機(jī),，表2列出了其中的六種代表性型號(hào)。兩者都支持低于6GHz的頻段（表2中只有一種型號(hào)支持毫米波）,，并且相機(jī)是差異化的來(lái)源,。

　　“ Google Pixel 5”（發(fā)布于2020年10月15日）和iPhone 12（發(fā)布于10月23日）是雙攝像頭，其他四個(gè)型號(hào)均配備了可以測(cè)量距離的ToF傳感器,。對(duì)5G的支持并不是高端/旗艦產(chǎn)品定位的要素,，但是通過(guò)結(jié)合攝像頭和ToF傳感器等新技術(shù)，它已成為高端/旗艦產(chǎn)品,。

　　圖5顯示了2007年發(fā)布的首款iPhone 2G和最新的iPhone 12 Pro的外觀和內(nèi)部板,，以及iPhone中使用的處理器芯片。在此期間,，Apple幾乎每年都在不斷發(fā)展處理器,，通信和傳感器。他們是從“ A4”開(kāi)始推動(dòng)內(nèi)部處理器制造的,。iPhone 12中使用的A14是蘋(píng)果處理器的第十個(gè)芯片,。它已經(jīng)持續(xù)發(fā)展到可以完全適應(yīng)其他領(lǐng)域（自動(dòng)駕駛和機(jī)器人技術(shù)）的程度，例如增強(qiáng)AI（人工智能）功能和GPU功能以及相機(jī)處理,。

　　對(duì)我而言,，蘋(píng)果是我分析上一個(gè)半導(dǎo)體制造商時(shí)代以及當(dāng)前評(píng)估和分析許多系統(tǒng)和芯片（另一個(gè)偉大的制造商）時(shí)代最激動(dòng)人心的半導(dǎo)體發(fā)展之一。