今天，蘋(píng)果發(fā)布了最新一代的iPhone。作為新一代的旗艦蘋(píng)果手機(jī)5代，新手機(jī)的功能帶有蘋(píng)果對(duì)未來(lái)和消費(fèi)者期望的希望。但是，從美國(guó)半導(dǎo)體人的角度來(lái)看，我們更加關(guān)注內(nèi)部技術(shù)的發(fā)展，尤其是在其處理器上。

由于iPhone 4配備了其第一個(gè)A系列處理器A4，因此Apple維持了每年9月更新第一代移動(dòng)電話的開(kāi)發(fā)頻率，并更新下一代處理器的開(kāi)發(fā)頻率。在每次更新中，處理器的性能也得到了極大的提高。新發(fā)布的A11處理器使用2+4個(gè)六核設(shè)置，并集成了超過(guò)40億的晶體管，與上一代相比，性能大大提高。毫無(wú)疑問(wèn)是一個(gè)處理器強(qiáng)國(guó)。

隨著新處理器的發(fā)布，讓我們回顧每一代蘋(píng)果的處理器及其開(kāi)發(fā)過(guò)程。

A4：無(wú)處不在

在發(fā)行時(shí)期制造iPhone 4之前，每一代蘋(píng)果的iPhone產(chǎn)品都使用第三方處理器。例如，在iPhone 3GS上，使用帶有ARM Cortex-A8體系結(jié)構(gòu)的三星S5PC100處理器。但是，當(dāng)它于2010年發(fā)布時(shí)，蘋(píng)果推出了獨(dú)立開(kāi)發(fā)的處理器A4，這是蘋(píng)果公司第一次在iPhone上使用A系列處理器。

蘋(píng)果A4基于手臂建筑。第一個(gè)版本版本模型基于45nm流程和PowerVR SGX 535圖形處理核心集成了ARM Cortex-A8處理器核心。根據(jù)核心微觀照片，與三星開(kāi)發(fā)的S5PC110芯片相比，其皮層A8核心已除去了一些接口組件，并且L2高速緩存從S5PC110的512KB擴(kuò)展到640KB。它的性能應(yīng)比相同頻率的S5PC110的性能稍好。

A5：雙核的首次體驗(yàn)

A5是由Apple在美國(guó)設(shè)計(jì)的手臂處理器，由三星電子產(chǎn)品替換Apple A4。 iPad 2是Apple A5處理器的第一個(gè)設(shè)備。 iPhone 4S于2011年10月4日推出，還使用了Apple A5處理器。 iPad Mini于2012年10月推出，繼續(xù)使用Apple A5處理器。安裝的芯片設(shè)備已被廣泛銷(xiāo)售了很多年。

Apple A5采用45納米核心ARM Cortex-A9同步雙核架構(gòu)。蘋(píng)果聲稱(chēng)其計(jì)算性能可以提高2次。它配備了IT公司的PowerVR SGX543 MP2 GPU，頻率為200MHz。繪圖性能比上一代A4高7倍。它具有低功耗特性，并支持低功率DDR2 DRAM。 A5的成本估計(jì)比A4貴75％，但隨著產(chǎn)量的增加，價(jià)格差異應(yīng)降低。

通過(guò)對(duì)Apple A5處理器的初步芯片顯微鏡分析，我們發(fā)現(xiàn)A5具有兩個(gè)值得注意的主要特征。首先，A5的核心區(qū)域比A4大得多。 UBM Techinsights和Chipworks分析機(jī)構(gòu)都得出結(jié)論，A5的核心面積達(dá)到12.1x10.1mm = 122平方毫米。與A4的53平方毫米相比，其面積增加到A4的2.3倍。

讓我們看一下A4/A5的核心布局圖，并考慮導(dǎo)致A5區(qū)域大大增加的原因。在這里，我們使用的是芯片工作的核心布局圖。可以看出，在A5中集成的兩個(gè)ARM核心約為A5總面積的14％，這與A4中ARM單核占據(jù)的面積大致相似。

值得一提的是，A5之后有A5X，這是由Apple在美國(guó)設(shè)計(jì)的同步雙核處理器Apple A5的衍生版本。僅將圖形處理器升級(jí)到專(zhuān)用于iPad（第三代）的四核PowerVR SGX543 MP4。蘋(píng)果聲稱(chēng)其圖形處理能力是上一代iPad 2采用的Apple A5處理器的兩倍，是其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Nvidia Tegra 3處理器的四倍。

A6：多核時(shí)代的毅力

2012年，在NVIDIA，三星和高通競(jìng)爭(zhēng)推出了一個(gè)四核智能手機(jī)處理器芯片組之后，智能手機(jī)還進(jìn)入了今年的“四核時(shí)代”。但是，就屏幕尺寸和手機(jī)處理器芯片計(jì)劃而言，我們可以看到蘋(píng)果不愿盲目遵循市場(chǎng)趨勢(shì)并遵守現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則。因?yàn)樗麄兘衲晖瞥龅腁6仍然是雙核。

該芯片使用Apple開(kāi)發(fā)的Swift體系結(jié)構(gòu)來(lái)同步雙核CPU，并集成了PowerVR SGX543 MP3圖形處理單元，頻率為266 MHz，并且CPU時(shí)鐘速度可以達(dá)到1.3GHz。存儲(chǔ)器控制器使用三星電子的32nm hkmg工藝升級(jí)到1066MHz LPDDR2（8.5 GB/sec），尺寸為96.71平方毫米，比Apple A5（45nm版本）小22％，并且具有較小的功耗。

Swift體系結(jié)構(gòu)使用ARMV7S指令集并包含ARM Cortex-A15 MPCore的多個(gè)功能，例如支持高級(jí)SIMD V2和VFPV4。與基于皮層A9的CPU相比，Swift具有三個(gè)前端解碼管道和2個(gè)FPU單元，這些CPU只有兩個(gè)前端解碼管道和1個(gè)FPU單元。

與A5處理器包僅512MB的LPDDR2-800 RAM相比，A6處理器包裝1 GB 1 GB的LPDDR2-1066 RAM，理論存儲(chǔ)器帶寬也從A5的6.4 GB/s增加到A5 gb/s。 A6還配備了新版本的ISP。與A5相比，A6的射擊速度，低光性能，消除噪音和視頻反動(dòng)力性能得到了改善。

同樣在今年，蘋(píng)果推出了A6X。 A6X是Apple定制的SOC。它是Apple A6的衍生版本，它包含與Apple A6相同的同步雙核ARMV7架構(gòu)中央處理器，并且只有圖形處理器升級(jí)到在300MHz下運(yùn)行的四核PowerVR SGX554 MP4。 [3] [4]與A6不同，A6X被熱導(dǎo)體覆蓋，并且記憶模塊與芯片分開(kāi)包裝。

A6X也由三星電子制造，并使用32納米工藝HKMG（高κ金屬門(mén)）制造，面積為123mm2，比A6大26％。 A6X是該公司的最后一個(gè)A系列SOC，具有32位體系結(jié)構(gòu)。

A7：移動(dòng)CPU進(jìn)入64位時(shí)代

對(duì)于蘋(píng)果公司來(lái)說(shuō)，這一代處理器是整個(gè)移動(dòng)處理器行業(yè)的重要一步，因?yàn)槭褂么颂幚砥鳎苿?dòng)處理器已進(jìn)入64位時(shí)代。 A7是一個(gè)64位桌面級(jí)別的架構(gòu)處理器，它是一款時(shí)期制作的CPU，它使許多Android措手不及。

移動(dòng)計(jì)算和傳統(tǒng)臺(tái)式計(jì)算之間的界限開(kāi)始變得模糊，這對(duì)行業(yè)具有重要意義，并且具有深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)，由于A7的出色性能和功能消耗，Apple這次沒(méi)有設(shè)計(jì)X-Suffix芯片，但讓iPad直接使用A7，該A7顯示了其強(qiáng)大的性能。

采用64位體系結(jié)構(gòu)的目的是提高RAM的尋址能力。 32位系統(tǒng)的RAM只能支持4GB（2至32個(gè)功率），而64位系統(tǒng)可以從理論上支持16 EB（Exabytes，2的功率為64，16 EB等于16,777,216 TB）。兩者之間的區(qū)別很明顯。但是，至于iPhone，最新的iPhone 5S RAM容量?jī)H為1GB。即使是所謂的征用內(nèi)存的怪物Android，三星Galaxy Note 3，具有最高內(nèi)存，目前只有3GB，其小于32位系統(tǒng)限制。此外，初始化（初始化）時(shí)，高容量RAM還需要大量功耗。對(duì)于功率有限的智能手機(jī)，主要目標(biāo)應(yīng)該是節(jié)省動(dòng)力，而不是消耗更多不需要的內(nèi)存。

此外，我們必須利用64位處理器，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，必須為64位；但是，在文件大小或RAM容量方面，64位應(yīng)用程序?qū)⒆兊酶螅@不僅占用了更多的空間，而且使電源管理更加復(fù)雜。

蘋(píng)果說(shuō)，此CPU和GPU的效果是Apple A6的兩倍。 CPU部分采用了64位ARMV8體系結(jié)構(gòu)，這使iPhone成為世界上第一款使用64位處理器的智能手機(jī)。該文檔是由三星電子在28nm工藝中生產(chǎn)的。

CPU部分是Apple開(kāi)發(fā)了自己的64位ARMV8雙核處理器，因此該體系結(jié)構(gòu)將無(wú)法完全符合Cortex-A57。蘋(píng)果說(shuō)，蘋(píng)果A7包含超過(guò)10億晶體管，死亡尺寸為102mm2。相比之下，英特爾的桌面處理器Core i7-47770K包括8MB L3，其晶體管僅為14億，死亡尺寸為177mm2。

泄漏的數(shù)據(jù)表明，GPU部分中沒(méi)有以前的SGX5系列PowerVR函數(shù)。上一代iPhone 5使用PowerVR SGX543，iPhone 5S使用A7 GPU。芯片檢測(cè)后，新的GPU是新的6系列PowerVR G6430。蘋(píng)果說(shuō)，GPU性能已達(dá)到第一代iPhone的56倍，并且性能達(dá)到了游戲機(jī)級(jí)別（即PS3和Xbox 360）。測(cè)試表明，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了iPad上使用的PowerVR SGX543 MP4組合。

A8：20nm工藝第一體驗(yàn)

Apple A8是Apple于2014年推出的第二代64位產(chǎn)品，這是該行業(yè)第一個(gè)使用20nm流程的芯片。與過(guò)去不同，蘋(píng)果芯片以前被TSMC的鑄造廠代替，而不是三星。蘋(píng)果公司聲稱(chēng)，它的CPU性能高25％，比上一代Apple A7高出50％，能源效率提高50％。

CPU部分是自定義的“改進(jìn)的旋風(fēng)版”，而上一代A7是“旋風(fēng)”，它保持了雙核設(shè)計(jì)。 L1緩存為64KB指令 + 64KB數(shù)據(jù)，L2為1MB，L3為4MB。 GPU使用Imagination Technologies的PowerVR GX6450，核心數(shù)量仍然為4。根據(jù)Apple的說(shuō)法，它比上一代的繪圖性能高50％。值得一提的是，蘋(píng)果公司還擁有9.5％的股份。

Apple A8是使用20nm工藝生產(chǎn)的，不再由三星制造。 TSMC聲稱(chēng)20nm工藝可以將芯片速度提高30％，將整合增加90％，或者將功耗降低25％。具體的權(quán)衡取決于芯片設(shè)計(jì)。

它包含20億晶體管，大約是蘋(píng)果A7的大小的兩倍，但晶粒尺寸從102mm2降低到89mm2（不采用新的架構(gòu)，但晶體管的間距均勻。在IN中，Apple通過(guò)其更新的過(guò)程減少了CPU區(qū)域。

1GB的LPDDR3內(nèi)存也包裝在SOC中。 iPhone 6使用的LPDDR3內(nèi)存由SK Hynix生產(chǎn)，而iPhone 6 Plus的內(nèi)存由Elpida產(chǎn)生。

A8的內(nèi)存子系統(tǒng)基本上沒(méi)有改變，只有一些次要調(diào)整。 SRAM緩存仍然存在，并繼續(xù)同時(shí)提供CPU和GPU（可以被視為3級(jí)緩存），其容量為4MB，而內(nèi)存控制器仍然支持LPDDR3-1600。測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)與A7相比，A8的內(nèi)存帶寬略有增加，外觀為2-9％，非常小，表明它來(lái)自進(jìn)一步的優(yōu)化。

A8之后，蘋(píng)果發(fā)布了A8X，Apple的A系列GPU正式進(jìn)入了八核時(shí)代。

A8X使用的架構(gòu)仍然是旋風(fēng)架構(gòu)的增強(qiáng)版本。該處理器具有30億晶體管，占A8的150％，是A7的3倍。他們估計(jì)該區(qū)域?qū)⒋笥贏6X的123平方毫米。盡管它仍在iPad上安裝，但晶體管的顯著增加將使處理器區(qū)域僅次于A5X的165平方米，并且是蘋(píng)果的第二大處理器芯片。

與以前的A8處理器相比，單線程的運(yùn)行分?jǐn)?shù)為1798，增長(zhǎng)了12％，而多線程運(yùn)行分?jǐn)?shù)為4468，高達(dá)55％，而A8則高于A7，高于A7，高于Apple的網(wǎng)站描述。像A7和A8一樣，它提供了4MB的L3緩存空間，并且不會(huì)分開(kāi)處理器和圖像處理，因此在處理和加速處理過(guò)程中，所有帶寬都可以用盡。

A9：兩個(gè)程序提出的績(jī)效糾紛

Apple A9基于Apple獨(dú)立的微體系結(jié)構(gòu)（與ARM發(fā)布的公共微體系結(jié)構(gòu)不同），其中包含一個(gè)中央處理器核心，并且具有64位ARMV8-A指令套件的體系結(jié)構(gòu)。該芯片于2015年9月9日發(fā)布，首先配備了iPhone 6s和iPhone 6s以及智能手機(jī)。蘋(píng)果公司聲稱(chēng)，與上一代Apple A8和圖形性能相比，CPU的性能提高了70％，使其成為當(dāng)代時(shí)代最強(qiáng)大的ARM Architection芯片。

作為雙核64位處理器，系統(tǒng)的主要頻率為1.85 GHz，與ARMV8A指令集體系結(jié)構(gòu)兼容。蘋(píng)果將??此獨(dú)立開(kāi)發(fā)的微體系結(jié)構(gòu)“ Twister”命名為代碼名稱(chēng)。

配備iPhone 6s的A9芯片內(nèi)部有2 GB的LPDDR4內(nèi)存。在緩存方面，A9芯片的兩個(gè)處理器內(nèi)核每個(gè)具有64 kb的1級(jí)指令緩存和64 kb的1級(jí)數(shù)據(jù)緩存，而2級(jí)高速緩存的3 Mb和4級(jí)高速緩存的3 MB由系統(tǒng)芯片的兩個(gè)內(nèi)核共享。 A9芯片的“ Twister”微體系結(jié)構(gòu)與第二代“旋風(fēng)”微結(jié)構(gòu)（對(duì)于A8芯片）相似。

它具有以下特征：16級(jí)指令管道，指令傳輸寬度為6，負(fù)載指令延遲期為4，分支預(yù)測(cè)的失敗成本期為9，具有4個(gè)整數(shù)管道，4個(gè)算術(shù)邏輯單元，2個(gè)訪問(wèn)單元，2個(gè)訪問(wèn)單元，2個(gè)分支單位等。微結(jié)構(gòu)調(diào)整和較低的過(guò)程節(jié)點(diǎn)。

芯片還包括一個(gè)新的圖像處理器，該處理器可以為相機(jī)提供更好的降噪和聚焦性能。 A9芯片還直接集成了M9運(yùn)動(dòng)協(xié)處理器，該協(xié)助器主要負(fù)責(zé)從加速傳感器，陀螺儀，指南針，壓力傳感器等中采樣和處理數(shù)據(jù)，并且還負(fù)責(zé)識(shí)別Siri語(yǔ)音命令。

就OEM而言，Apple首次使用雙OEM策略。

該芯片由TSMC 16NM和三星14nm生產(chǎn)，但也引起了兩個(gè)芯片之間的一些差異，這引起了極大的爭(zhēng)議。

TSMC和三星兩個(gè)版本的核心區(qū)域完全不同。前者的平方毫米為104.5平方米，而后者則以96平方毫米的控制，約為9％。但是，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是相同的，所有結(jié)構(gòu)都具有相同的CPU，GPU，內(nèi)存控制器，協(xié)處理器等，但是在不同的過(guò)程條件下，特定的布局和細(xì)節(jié)略有不同。

說(shuō)到核心區(qū)域，Apple的A系列處理器已在約100平方米的毫米中受到控制，但是隨著每一代的升級(jí)新工藝，也存在明顯的波動(dòng)。 45nm A5最近是最大的，達(dá)到122平方米。 20nm A8是最小的，只有89平方毫米。超過(guò)20億晶體管的A9實(shí)際上不是很小的。

同樣，蘋(píng)果后來(lái)推出了A9X。

A9X仍然采用雙核設(shè)計(jì)，并且芯的數(shù)量并沒(méi)有增加，主要是因?yàn)樵诖_保芯片尺寸盡可能小的同時(shí)，添加CPU芯太難了。

就GPU而言，在A9X核心中總共發(fā)現(xiàn)了6個(gè)GPU單元，每個(gè)單元都有兩個(gè)GPU核心。總共有12個(gè)GPU核心，總共384個(gè)流處理器，大于Tegra X1的256個(gè)。

A10：四核CPU與個(gè)人計(jì)算機(jī)相媲美

2016年9月7日，蘋(píng)果在其新旗艦產(chǎn)品中發(fā)布了蘋(píng)果新一代處理器Apple A10 Fusion的iPhone 7和iPhone 7 Plus智能手機(jī)。

10 Fusion是Apple的第一個(gè)使用Big.Litter配置的四核SOC，其中包括兩個(gè)高性能核心以及兩個(gè)高效效率和節(jié)能核心。 However, the A10 Fusion adopts the big.LITTLE core built-in switcher (IKS) instead of the HMP method adopted by Qualcomm Snapdragon 820: a low-power core and a high-performance core form a pair, share the L2 cache, as a virtual CPU core (switched according to the load needs in the iOS core), each virtual CPU core only has a high-performance core or low-power core operating at the same time, so在iOS中只能看到兩個(gè)處理器。

A10的高性能CPU核心是代碼為“颶風(fēng)”，而低功率CPU核心則為代碼為“ Zephyr”蘋(píng)果手機(jī)5代，這兩個(gè)都是Amp Apple本身設(shè)計(jì)的ARMV8兼容微體系結(jié)構(gòu)。蘋(píng)果聲稱(chēng)，與上一代相比，這種芯片的CPU性能提高了40％，圖形計(jì)算中的CPU性能提高了50％。

這一代A10融合已成為蘋(píng)果的第一個(gè)四核處理器。官方數(shù)據(jù)顯示，它具有33億晶體管，A10 Fusion處理器有兩個(gè)大核和兩個(gè)小內(nèi)核。在性能方面，A10 Fusion處理器將比iPhone6s的A9處理器高40％，該處理器的高度是iPhone6的A8處理器的兩倍！更重要的是，功耗僅是前一個(gè)功耗的五分之一。

同樣，A10融合處理器也大大改善了GPU。 A10的GPU處理速度比A9處理器快幾乎50％，并且是A8的3倍。與A9相比，與A8相比，功耗也會(huì)降低三分之一，與A8相比，功耗直接降低了一半。此外，根據(jù)蘋(píng)果的官方介紹，由于新的A10 Fusion處理器和M10處理器，iPhone 7的電池壽命比iPhone 6s的電池壽命高2小時(shí)，而且iPhone 7 Plus的電池壽命也比iPhone 6S Plus的電池壽命也高1小時(shí)。

當(dāng)然，A10X也是必不可少的產(chǎn)品。

Apple A10X Fusion是由Apple設(shè)計(jì)的64位ARM Architecture SoC。它首先配備了10.5英寸iPad Pro和第二代12.9英寸iPad Pro于2017年6月5日發(fā)布[1]。 A10X集成了嵌入式M10協(xié)處理器[2]。 A10X是A10的一種變體，蘋(píng)果聲稱(chēng)與A9X相比，CPU速度增加了30％，GPU速度增加了40％。

總結(jié)

推出十年后，蘋(píng)果的iPhone銷(xiāo)售額也超過(guò)了12億臺(tái)。也就是說(shuō)，蘋(píng)果的銷(xiāo)售量每年將超過(guò)1億臺(tái)。蘋(píng)果的市場(chǎng)價(jià)值也飆升。技術(shù)的改進(jìn)和產(chǎn)品體驗(yàn)是最基本的保證。 A系列處理的作用具有重要意義。我們期待蘋(píng)果為我們帶來(lái)更多新的技術(shù)和產(chǎn)品，這些技術(shù)和產(chǎn)品在將來(lái)會(huì)更好。 （Text/Li Shoupeng）

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