Apple A13 Bionic — процессор iPhone 11. Что в нем особенного

Новый чип iPhone 11, iPhone 11 Pro и iPhone 11 Pro Max

Как обычно, новая “яблочная” система-на-чипе была одним из самых ярких моментов очередного сентябрьского шоу. 18 ядер разного назначения, 7-нанометровый процесс второго поколения, торжество искусственного интеллекта, мощи и экономичности. Это провокационно (конкуренты в бешенстве), вызывающе, очень похоже на правду. Боюсь, что добром это не кончится, но пока Apple удается оставаться первой.

Наглая самоуверенность “зарвавшегося фрукта” порождает волну уничтожающей критики. В чем только не обвиняют системы-на-чипе от Apple. Их де специально затачиваются на достижение рекордных результатов в бенчмарках, результаты достигают не сами чипы, а их вертикальная интеграция с железом и программным обеспечением устройств в которых они используются. Процессоры в “яблочных” SoC (System-on-Chip, или “система-на-чипе”) поражают отсталостью своей архитектуры. Apple A13 Bionic тут не исключение: согласно моде, в процессорах конкурентов уже по три кластера ядер, а у Apple, по старинке, их два. Это очень многообещающий подход, рано или поздно Apple его творчески переосмыслит и использует, пока же требуемый результат достигается и без этого.

Apple A13 Bionic, по мнению некоторых экспертов, всего лишь незначительный апгрейд A12. Судите сами: те же 6 ядер (два производительных и четыре энергосберегающих) в центральном процессоре, те же 4 ядра “собственной разработки” в графическом и те же 8 в нейронном процессорах. Тот же 7-нанометровый процесс что и раньше – только “второго поколения”. Напоминает Intel с её процессами 14 нм+ и 14 нм++, не правда ли? И вообще ничего нового! Кэйин Дрэнс и Срибалан Сантанам из микро-электронного подразделения Apple зря утруждались, рассказывая об особенностях Apple A13, уважаемые эксперты им не поверили. Их право. Если бы в A13 было что-то нетривиальное – видимо решили они – Apple хранила бы гордое молчание. Некоторые увидели в их разговорчивости зловещий признак надвигающейся катастрофы.

Масла в огонь подлило интервью на процессорные темы, которое дали Wired Фил Шиллер и Ананд Шимпи. Как оказалось, основатель ресурса Anandtech теперь работает в Apple, в том самом микро-электронном подразделении компании о котором, кстати сказать, почти ничего не известно. Впрочем, экспертов удивил вовсе не опрометчивый поступок одного из самых авторитетных обозревателей, а сам факт интервью.

Зловещие предзнаменования

Как вы относитесь к “чертовой дюжине”, к числу 13? Все это предрассудки, глупости и все такое – и тем не менее, многие относятся к этому числу с иррациональным опасением. Как-то в 1996 году, на роль ключей заряжающих систему безопасности приложения я выбрал 13 и 666. Программа была для Mac’ов, у неё реально были перспективы – но когда через три недели я вернулся из отпуска, с Apple случилась катастрофа. Это я её чуть не убил? Не знаю, но на всякий случай, по возможности, я избегаю злоупотребления этим числом. Чип с обозначением A13 был неминуем, но это не единственный случай появления чертовой дюжины в 2019 году: iOS 13 и iPadOS 13, например. Но и это еще не все. iPhone 11/11 Pro/11 Pro Max – тринадцатое поколение iPhone. История новой системы-на-чипе только начинается, какой будет её судьба пока не знает никто. Интересно, сыграет ли зловещее число зловещую роль, или будет как в 1977 (Apple 1 стоил 666 долларов, после был даже не успех, а триумф)?

Тот же технологический процесс

Apple A12/A12X Bionic были первыми коммерчески доступными чипами производимым по технологии 7 нм. К сентябрю 2019 года 7-нанометровые чипы утратили статус сенсации. Их выпускала уже не только TSMC – пришло время сделать следующий шаг. Объявив о начале альфа-тестирования технологического процесса 5 нм, TSMC анонсировала экстремальную ультрафиолетовую литографию (EUV), и улучшенный 7-нанометровый процесс N7+. Новый процесс дебютировал в системе-на-чипе Kirin 985, для устройств с Android’ом на борту. Но Apple A12/A12X Bionic, несмотря ни на что, сохранили лидерские позиции. Преимущества и недостатки SoC определяются не только прогрессивностью технологического процесса, но и массой других факторов. Вертикальная интеграция, исповедуемая Apple чуть ли не с первых дней её истории сотворила очередное чудо.

Для производства Apple A13 Bionic используется еще более передовой процесс, N7 Pro, по словам TSMC это намного лучше чем N7+, и что-то совсем другое. В чем это выражается в реальности – неизвестно. В Apple про N7 Pro и про N7+ знают, скорее всего, не хуже чем в TSMC, но реальных железобетонных фактов о том чем они отличаются – нет. Может быть, это всего-лишь новая этикетка на том же самом. Может быть различия между ними столь существенны что TSMC не рискнула обескураживать других покупателей её чипов.

Как всегда, первый

Планы TSMC еще совсем недавно звучали как фантастика. В 2020 компания планировала запустить массовое производство по технологическому процессу 5 нм. Необходимое для этого оборудование было готово к испытаниям, пробные партии 5-нанометровых чипов уже выпускались (для альфа-тестирования у партнеров), и отзывы были положительными, но интереснее всего другое: в 2022 TSMC собиралась начать массовое производство 3-нанометровых чипов. Но тестирование на то и тестирование, чтобы выявлять проблемы, а некоторые из проблем запросто могут оказаться крепкими орешками. Человечество уже и без этого зашло слишком далеко. Скорее всего, так и случилось.

Недавно TSMC сообщила о корректировке планов. В 2020 теперь планируется запуск процесса N6, которого в предыдущих версиях плана не было. Запуск N5 перенесен на более позднее время. Пока, судя по информации от TSMC, с N6 все хорошо, но пока в каком-нибудь из чипов 2020 года этот процесс не будет применен, ни о чем определенном говорить не приходится. И возможны всякие неожиданности. В порядке бреда – что если первой компанией освоившей 6-нанометровый процесс станет Intel? У них самый сильный стимул из всех – речь идет о жизни и смерти. Представьте себе что и как изменилось бы в этом случае.

A13 – это банальный апгрейд A12?

Я уже упоминал об общем в конструкции A12 и A13, повторяться не буду. Apple никогда не занимается изменениями ради изменений, едва ли это порок. Прежде чем что-то изменить, в компании принято тысячи раз подумать, многократно взвесить новые идеи, и в конце концов очень часто новые идеи отправляются в архив. Нарушение традиций приводит, как выяснилось в результате экспериментов с клавиатурой и с Touch Bar, не только к экономии времени, но и к проблемам. Архитектура в A13 консервативная и проверенная временем, из неё (с уверенностью в 100%) можно выжать необходимые технические характеристики, а сосредоточившись на других аспектах добавить в SoC традиционную изюминку.

Центральный процессор состоит из двух “силовых” ядер Lightning, с тактовой частотой в 2,65 ГГц и четырех энергосберегающих ядер Thunder. Lightning – это “молния”, Thunder это “гром”. Кроме того, оба кодовых наименования вызывают некоторые ассоциации, может быть только у меня: Lightning это еще и один из разъёмов используемых в мобильных и в некоторых других устройствах от Apple, Thunder заставляет вспомнить про Thunderbolt. Те кто заявляет об отсутствии изменений в этих ядрах по сравнению с ядрами в A12, видимо, обладает сверхъестественными способностями. Видит лучше чем электронный микроскоп, ориентируется в миллиардах транзисторов, ощущает их жизненный пульс. Занимавшиеся разработкой ядер центрального процессора уверяют что ядра радикально доработаны и улучшены. Центральный процессор стал производительнее, на 20-30%, и экономичнее на 30-40%.

Энергоэффективность на 30 % лучше

Экономичнее, в том числе, и из-за нового трюка, которому обучили SoC в Apple. Любой блок SoC который не используется, может быть обесточен. И быстро (почти моментально) возвращен к жизни как только в нем возникнет необходимость. Экономичнее еще и из-за того что при проектировании процессора были изучены самые используемые приложения в App Store, оказалось что подавляющему их большинству, большую часть времени, мощь “силовых ядер” не требуется. Каким-то магическим способом (вертикальная интеграция – это магия), процессор вычисляет оптимальный режим и включает его. Звучит неуютно, но вроде бы проблем из-за этого не обнаружено.

Один из слайдов с презентации A13

Графический процессор доработан, улучшен, это самый мощный GPU для работы с Metal 2. Нейронный процессор, у которого как и прежде 8 ядер, производительнее в 6 раз. А машинным обучением теперь занимается специальный контроллер. Фил Шиллер назвал одного из бенефициариев (тех, кто получает выгоду) от интеллектуальной составляющей новой SoC – это TTS, Text-to-Speech. Превращение текстов в речь (чтение их вслух). Если вы не в курсе, впервые такая технология на массовом компьютере была показана Apple во время демонстрации первого Mac’а, 35,5 лет назад. В те времена она была несовершенна до предела, с течением времени TTS становились все совершеннее, но искусственную речь отличить от настоящей было элементарно. Вроде бы это обещают исправить – я занимался TTS, и в это не верю. Но – вдруг?

Это вовсе не “банальный апгрейд”. Только два вопроса: будет ли A13X вообще, и каким будет A14? Но всему свое время.

Это продолжение серии про чипы разработанные Apple. Предыдущая часть здесь.

Источник