Чего можно ожидать от 5-нм однокристальной системы Apple A14?

Сегодня вряд ли кто-то сможет точно сказать, какие функции или производительность предоставит необъявленный процессор серии A, но ресурс Macworld сделал некоторые обоснованные предположения, основываясь, в том числе, на слухах. Прежде всего, следует сказать о 5-нм техпроцессе — вполне возможно, A14 станет первым массовым потребительским чипом который будет использовать эти нормы производства TSMC.

Техпроцесс активно использует литографию в глубоком ультрафиолете (EUV) на всех этапах и, по словам TSMC, обеспечивает на 80 % бо́льшую плотность логики, на 15 % повышенную производительность при прежней мощности или на 30 % возросшую энергоэффективность при прежней производительности.

Размер кристалла A13 составляет около 98,5 мм2 (N7P, 8,5 млрд транзисторов), что примерно на 20 % больше, чем 83,2 мм2 у A12. Если в этом году Apple сохранит площадь чипа на уровне до 100 мм2, то на этой площади она сможет уместить невероятные 15 млрд транзисторов — это больше, чем у любых потребительских чипов, кроме самых мощных процессоров и ГП для настольных компьютеров и серверов. Поэтому Apple вполне может сократить общую площадь до 85 мм2 и, соответственно, уменьшить бюджет до около 12,5 млрд транзисторов. Но в любом случае это означает ещё больше ядер, кеша и вычислительных блоков.

В A13 мало что изменилось в базовой архитектуре ЦП. Количество ядер осталось прежним, как и сами ядра — ключевое изменение коснулось повышенных тактовых частот. В однопоточной производительности A13 обеспечивает 20-процентное преимущество по сравнению с A12 (в Geekbench 5), что делает его самым быстрым мобильным процессором. Просто следуя тенденции (что вполне соответствует последним процессорам серии A), мы можем ожидать, что A14 получит около 1500–1600 очков Geekbench 5 за счёт 5-нм техпроцесса и архитектурных улучшений.

Многоядерную производительность прогнозировать сложнее. A12 и A13 имели четыре маленьких высокопроизводительных ядра и два больших высокопроизводительных ядра. Apple очень эффективно планирует рабочие нагрузки, чтобы максимально использовать преимущества всех ядер, поэтому маловероятно, что мы увидим значительное улучшение от оптимизаций в распределении нагрузок. Но благодаря скачку в плотности транзисторов Apple может добавить третье большое ядро ​​или значительно повысить производительность высокоэффективных ядер, что так или иначе поднимет многопоточную производительность. Если продлить линию заданной тенденции, мы получим около 4500 баллов, но архитектурные изменения и повышенная тактовая частота вполне могут дать даже 5000 очков в Geekbench 5 или около того. Это может уравнять A14 по производительности с довольно мощным 15-дюймовым MacBook Pro.

С момента запуска App Store, смартфоны Apple всегда были хорошими игровыми устройствами. Но теперь, с запуском подписки Apple Arcade, графическая производительность становится ещё более важным фактором. Вдобавок ГП также используется для вычислительных функций в обработке изображений, машинном обучении и множестве других задач. Другими словами, производительность графического процессора имеет решающее значение, и Apple не собирается снижать обороты в A14.

Если посмотреть на результаты теста 3DMark Sling Shot Extreme Unlimited, производительность A13 резко возросла (свыше 6000 баллов) — намного больше, чем ожидалось на основе экстраполяции (около 4800 баллов). Этого было достаточно, чтобы обойти последние аппараты Android, но с тех пор появились новые модели. Ожидается, что Apple потратит значительный транзисторный бюджет, чтобы сделать ГП мощнее. Наряду с повышенной пропускной способностью памяти, вероятно, можно будет ожидать, что производительность ГП значительно превзойдёт прогнозируемый на основе прежних тенденций уровень в диапазоне 7000. Если исключить какое-то новое узкое место в производительности, можно рассчитывать на 9500 очков или около того. Другими словами, мы можем ожидать 1,5-кратного прироста.

Но помимо ЦП и ГЦ имеются другие вычислительные блоки. Они содержат специализированное оборудование для конкретных задач вроде обработки изображений, кодирования и декодирования видео, а также нейроблоки для задач, связанных с машинным обучением. В A13 Apple добавила специализированное оборудование для обработки умножения матриц и обновлённый «контроллер машинного обучения», чтобы сбалансировать вычислительные задачи между различными частями процессора — ЦП, ГЦ и нейроблоками. Количество ядер в Neural Engine осталось прежним, но производительность улучшилась за счёт роста тактовых частот. Apple заботится об этой стороне своих решений для улучшения качества фото и видео, дополненной реальности и многих функций вроде Siri. Возросший транзисторный бюджет позволит Apple добавить ядра Neural Engine, а также внести другие архитектурные улучшения — в результате задачи машинного обучения A14, наверняка, сможет исполнять, как минимум, вдвое быстрее.

Apple не предоставляет информацию о производительности своего процессора обработки изображений, но стремление к улучшению качества камеры неиссякаемо, поэтому, вероятно и здесь будут кардинальные улучшения. Быть может, A14 станет первым чипом Apple с аппаратным декодированием или даже кодированием видеоконтента в формате AV1. В результате видеоролики станут качественнее и будут занимать меньше места.

Apple уже много лет использует память LPDDR4 в своих iPhone. Сначала она перешла с LPDDR3 на LPDDR4 в A9 в 2015 году, а затем на LPDDR4x (более быструю и немного более энергоэффективную версию) в A11 в 2017 году. A12 и A13 использовали ту же оперативную память. Но мы находимся на пороге следующего поколения энергоэффективной мобильной памяти. Спецификация для LPDDR5 была завершена в прошлом году, и Samsung уже начала производство, а вскоре должен начаться её выпуск и компанией SK-Hynix (другого ключевого поставщика оперативной памяти Apple). Высококлассные аппараты Android начнут поставляться с новыми чипами памяти в первой половине этого года, поэтому на появление их в iPhone тоже можно рассчитывать.

Память LPDDR5 примерно на 30 % быстрее, чем чипы LPDDR4x в iPhone 11, и на 30 % более энергоэффективна. Пропускная способность является критически узким местом для множества задач, но особенно для производительности мобильной графики и обработки изображений. Следует отметить, что в настоящее время Samsung выпускает только 12-гигабитные чипы LPDDR5. Если Apple использует его в качестве поставщика, это, вероятно, будет означать обновление до 6 Гбайт ОЗУ в iPhone 12.

Хотя модем не является частью самого чипа A14, он очень важен для iPhone, так что стоит коснуться и его. Ожидается, что в этом году Apple включит поддержку 5G в новые смартфоны. Речь, скорее всего идёт об использовании модема Qualcomm Snapdragon X55. Что касается других беспроводных функций, можно ожидать той же поддержки Wi-Fi 6, Bluetooth 5, NFC и UWB (Ultra-Wide Band, сверхширокая полоса). Последний беспроводной интерфейс был неожиданным дополнением в iPhone 11 и может применяться для поиска предметов по меткам AirDrop и не только.