鑒于蘋(píng)果的守口如瓶和對(duì)硬件內(nèi)部的輕描淡寫(xiě)，我們還要等一段時(shí)間才能搜集到關(guān)于下一代 A 系列芯片的官方信息，而且 A13 處理器很可能會(huì)在 9 月發(fā)布隨著新款 iPhone 的發(fā)布一起到來(lái)。這些芯片的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試都需要數(shù)年時(shí)間，蘋(píng)果要想突然做出根本性的改變是不大可能的，所以我們就能夠比較靠譜地預(yù)測(cè) A13，因?yàn)闊o(wú)論從哪個(gè)角度來(lái)看，這些都已經(jīng)是板上釘釘?shù)氖铝恕?/p>

通過(guò)回顧過(guò)去的 A 系列芯片，并根據(jù)我們對(duì)蘋(píng)果今年將采用的制造工藝的了解進(jìn)行推斷，我們可以對(duì) A13 芯片有一個(gè)合理的預(yù)期。幾乎可以肯定，這將是蘋(píng)果為 iPhone 開(kāi)發(fā)的最強(qiáng) SoC，但我們具體可以期待哪些方面帶來(lái)的改變呢?

升級(jí)版7nm工藝

A13 基本可以肯定由蘋(píng)果和臺(tái)積電繼續(xù)合作，臺(tái)積電作為全球市場(chǎng)占有最高的芯片代工廠，在制造技術(shù)方面擁有堅(jiān)定的領(lǐng)先地位。但臺(tái)積電還沒(méi)有準(zhǔn)備好向新的芯片制程節(jié)點(diǎn)邁出大步，直接飛躍到 5nm 制程——像去年從 10nm 制程節(jié)點(diǎn)躍升至 7nm 制程節(jié)點(diǎn)那樣。5nm 制程可能會(huì)在 2020 年的 iPhone 上實(shí)現(xiàn)，今年的機(jī)型仍將采用 7nm 制程。

這不代表我們不能指望它在制造業(yè)方面有任何改善，相反臺(tái)積電有兩個(gè)改進(jìn)的 7nm 制程節(jié)點(diǎn)可供蘋(píng)果采用。

用于 A12 芯片的基本 7nm 工藝稱(chēng)為 N7，而其中一個(gè)改進(jìn)版 7nm 工藝稱(chēng)為 N7+，該工藝對(duì)一些芯片層使用 EUV(極紫外)光刻技術(shù)，使芯片具有更好的密度(在相同的區(qū)域邏輯增加約 20%)和電力效率(約 10%)。

臺(tái)積電還有一個(gè)名為 N7P 的“性能增強(qiáng)”版的 7nm 工藝，它并不使用 EUV，只是 A12 中使用的 7nm 工藝的調(diào)整和優(yōu)化版本。此前的傳言中，A13 被認(rèn)為采用 N7P 工藝，臺(tái)積電表示，在同樣的性能下，它可降低 10% 的功率，提高 7% 的性能。

兩相比較之下，N7+ 顯然是臺(tái)積電最優(yōu)的制造工藝，而蘋(píng)果通常會(huì)為其芯片盡可能采用最好的批量生產(chǎn)工藝，所以，N7+ 同樣有可能成為蘋(píng)果 A13 所使用的工藝。

更大的處理器

A12 將晶體管數(shù)量增加到了令人吃驚的 69 億顆，比 A11 的 43 億顆增加了 60%。但是它的面積大約是 83 平方毫米，比 A11(約 88 平方毫米)的小，但卻用在了有史以來(lái)最大的 iPhone 上。事實(shí)上，它是 9 年來(lái)面積最小的 iPhone 處理器。過(guò)去的蘋(píng)果 Soc 要大得多，不管是久遠(yuǎn)的 A5 還是不那么久遠(yuǎn)的 A10 芯片，體積都超過(guò) 120 平方毫米。

換句話說(shuō)，蘋(píng)果的 iPhone 芯片按照一般情況，都會(huì)比 A12 大，在生產(chǎn)與去年相同制造工藝的新芯片時(shí)也是如此。所以保守的估計(jì)是 A13 應(yīng)該不是繼續(xù)縮小，而是會(huì)比 A12 大 25% 左右(約 103 平方毫米)，體積變大再加上 N7+ 流程節(jié)點(diǎn)密度的增加，A13 的晶體管數(shù)有望達(dá)到或接近 100 億顆，這相當(dāng)于新一代 iPad Pro 上 A12X 的晶體管數(shù)量(尺寸比 A12X 小一些)。

CPU性能

雖然 A13 的晶體管數(shù)量預(yù)計(jì)將與 A12X 幾乎相同，但蘋(píng)果應(yīng)該不會(huì)把晶體管預(yù)算花在相同的功能上，繼續(xù)去追加高功率 CPU 核心的數(shù)量。

相反，蘋(píng)果很有可能會(huì)繼續(xù)采用 2+4 設(shè)計(jì)，也就是兩個(gè)高性能核心和四個(gè)能效核心設(shè)計(jì)。也有可能將高性能核心數(shù)量從 2 個(gè)增加到 3 個(gè)，不過(guò)這種可能性微乎其微。

蘋(píng)果可能會(huì)依靠一些相對(duì)較小的架構(gòu)調(diào)整，以及可能更好的峰值時(shí)鐘速度來(lái)提高 CPU 性能。畢竟，A 系列芯片已經(jīng)是世界上最快的了，要保住這一桂冠并不難。

近年來(lái)，蘋(píng)果的單核 CPU 性能增長(zhǎng)一直非常穩(wěn)定。如果這種趨勢(shì)持續(xù)下去，我們將看到 Geekbench 4 給出的 A13 單核得分在 5200 左右，這讓所有安卓手機(jī)，甚至是最輕薄的筆記本電腦都黯然失色。

多核性能更難預(yù)測(cè)，由于蘋(píng)果設(shè)計(jì)上的改變，使得所有的低功耗和高功耗核心可以同時(shí)工作，而不需要來(lái)回切換，因此當(dāng) A10 到 A11 的時(shí)候多核性能瞬間躍升。在蘋(píng)果不增加更多核心的情況下，A13 的多核心跑分可能在 12200 到 12500 之間，如果蘋(píng)果再增加第三顆高性能核心，分?jǐn)?shù)能跑到 15000 - 16000 左右。

GPU性能

圖形性能對(duì)蘋(píng)果來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，尤其是它現(xiàn)在又推出了帶有高端游戲的 Apple Arcade 服務(wù)。GPU 性能有兩個(gè)方面值得討論：渲染傳統(tǒng) 3D 場(chǎng)景(如游戲)的能力和使用 GPU 完成復(fù)雜的非圖形計(jì)算任務(wù)(如圖像處理)的能力。

在過(guò)去的幾代 A 系列處理器中，傳統(tǒng)的圖形性能增長(zhǎng)速度比較平穩(wěn)，沒(méi)有什么太大驚喜。由于經(jīng)常受到內(nèi)存帶寬的限制，移動(dòng) GPU 很少在一年到下一年之間有很大的飛躍。如果這一趨勢(shì)繼續(xù)下去，我們可以預(yù)見(jiàn) A13 3DMark 跑分在 4500 左右，這對(duì)蘋(píng)果來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大的進(jìn)步，但沒(méi)有高通最新的芯片那么令人興奮。

不過(guò)，通過(guò)一些架構(gòu)調(diào)整和更快的內(nèi)存，在這個(gè)特定的測(cè)試中可以再快 20%，使得分攀升到 4800。蘋(píng)果更傾向于在圖形和計(jì)算方面使用自己的 Metal API 來(lái)加快芯片的速度，這一趨勢(shì)將繼續(xù)下去，雖然可能不會(huì)看到它從 A11 到 A12 的巨大 Metal 性能飛躍，我們?nèi)杂型吹?Geekbench 4 超過(guò) 25000 的 GPU 跑分。

對(duì)蘋(píng)果來(lái)說(shuō)，在設(shè)備上進(jìn)行計(jì)算至關(guān)重要，GPU 計(jì)算性能是其中一個(gè)非常重要的方面，20% 的改進(jìn)其實(shí)很正常。

圖像處理和神經(jīng)引擎

前文說(shuō)過(guò)，A13 的體積預(yù)計(jì)將比 A12 大 25% 左右，同時(shí)還采用了升級(jí)版的制造工藝，可以在更小的區(qū)域里塞進(jìn)更多的晶體管——大約 100 億顆晶體管，比 A12 增加 40% 以上。

如果 CPU 和 GPU 僅能通過(guò)微小的設(shè)計(jì)調(diào)整和時(shí)鐘速度改進(jìn)，就能實(shí)現(xiàn)適度且可預(yù)測(cè)的改進(jìn)，那么蘋(píng)果要把多出來(lái)這么多的晶體管性能花在哪里呢?

答案是提升設(shè)備上的機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像處理的性能。去年，蘋(píng)果對(duì) A12 處理器的神經(jīng)引擎的改進(jìn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期。A11 的神經(jīng)引擎每秒可以執(zhí)行 6 千億次操作，而蘋(píng)果公司將 A12 的速度提高了 8 倍，達(dá)到每秒 5 萬(wàn)億次。我們不確定今年是否還會(huì)看到如此大的飛躍，但通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)和更多的晶體管預(yù)算，蘋(píng)果很可能實(shí)現(xiàn) 3 到 5 倍的改進(jìn)，達(dá)到每秒 20 萬(wàn)億次的運(yùn)算力。

機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能如今已經(jīng)成為 iPhone 體驗(yàn)的關(guān)鍵部分，從拍攝更好的照片和視頻到 AR 和 Siri，它們被廣泛應(yīng)用于方方面面。我們有理由相信蘋(píng)果會(huì)在神經(jīng)引擎上傾注更多心血。

用于處理相機(jī)傳感器數(shù)據(jù)的圖像信號(hào)處理器(ISP)是另一個(gè)難以進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試的關(guān)鍵組件，蘋(píng)果每年都在這方面投入巨資，不斷努力使 iPhone 的攝像頭做到最好。它與神經(jīng)引擎和 GPU 一起被用來(lái)提高照片和視頻的質(zhì)量，而蘋(píng)果公司無(wú)疑將在今年再次提升它的性能。

A13 的 ISP 甚至有可能首批包含編碼和解碼新 AV1 視頻編解碼器，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)視頻(例如 YouTube 和 Netflix)可能會(huì)在未來(lái)幾年過(guò)渡到這種新的視頻格式。

AMX 是什么?

最近，彭博社的報(bào)道中提到了 A13 的一個(gè)新組件。其描述如下:

芯片中有一種新的組件，內(nèi)部稱(chēng)為“AMX”或“matrix”協(xié)處理器，用于處理一些計(jì)算量較大的任務(wù)，解放主芯片的性能，可能有助于機(jī)器視覺(jué)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這兩項(xiàng)核心功能。

對(duì)于這個(gè)神秘的協(xié)處理器，目前也說(shuō)法紛紜，有的認(rèn)為它其實(shí)就是 A11 和 A12 的神經(jīng)引擎，只不過(guò)是相同功能的新名稱(chēng)，為其擴(kuò)展功能打響更好的品牌。有人則認(rèn)為這完全是兩碼事，AMX 可能是一歌新的數(shù)學(xué)協(xié)同處理單元，或者是一組 SIMD 指令集擴(kuò)展，就像我們多年來(lái)在桌面處理器上看到的 SSE 和 AVX 指令一樣。

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還沒(méi)有5G

雖然 iPhone 基帶不是蘋(píng)果 A 系列處理器的一部分，但值得討論一下這個(gè)足夠大的期待點(diǎn)。5G 已經(jīng)觸手可及，運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始推動(dòng)客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)新的 5G 手機(jī)，但 5G 還處于起步階段，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍非常有限，2019 年全年的情況都是如此，而支持 5G 的基帶芯片也不是很節(jié)能。

總有一天你會(huì)得到一部 5G 的 iPhone，但要到 2020 年甚至 2021 年才會(huì)有。為 iPhone 配備可靠、省電的基帶芯片，再加上足夠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率來(lái)進(jìn)行正式的硬件和軟件測(cè)試，這需要很長(zhǎng)的時(shí)間。畢竟，蘋(píng)果不只是向數(shù)百萬(wàn)的早期用戶(hù)銷(xiāo)售 iPhone，新款 iPhone 很可能在第一年銷(xiāo)量就超過(guò) 1 億部，這個(gè)體量決定了蘋(píng)果不敢在網(wǎng)絡(luò)芯片上冒險(xiǎn)。

由于蘋(píng)果和高通達(dá)成和解走向合作，我們預(yù)計(jì)今年的 iPhone 會(huì)只采用高通 4G LTE 基帶芯片，可能是驍龍 X24。