iPhone 13 系列不再齊「芯」,蘋果為什麼要造三款不同的 A15 處理器?

愛範兒 於 29/09/2021 發表 收藏文章
蘋果的產品向來不會着重的強調參數規格,而是把它們轉化為人們容易理解的詞彙。

單説 300ppi,大眾可能並沒有明確的概念,但標榜出視網膜屏(Retina),可能就有了幾分輪廓。


而這種模稜兩可的認知到了芯片上就更容易讓人迷惑,不同於 Intel 複雜迷惑的產品線,蘋果的芯片就簡單很多,每年隨着 iPhone 更新一代,A 字母附帶一個數字,統一的規格,統一的表現,清晰明瞭。

再加上蘋果 A 芯片一向的躍進式升級,以及讓對手汗顏的功耗比,一年一枚芯片足夠傲視羣雄。

▲ iPhone 13 Pro Max 搭載的才是滿血 A15.

只是 A 系列芯片到了第十五個年頭,也就是 A15 上,卻衍生了三個版本,分別由不同的產品所演繹。

iPhone 13、13 mini 的 A15 在 GPU 上縮水了一個核心,為 4 核心。iPad mini 6 的 A15 在 CPU 大核心最高頻率有所縮水,為 2.9GHz。只有 iPhone 13 Pro、13 Pro Max 的 A15 為滿血版本(主頻 3.2GHz,5 核心 GPU)。


蘋果罕見的把 A15 分成了三款配置不同的 SoC,這是根據產品定位的刻意行為,還是另有隱情?

A12 的三款處理器是個特例
早在三年前,蘋果在 A12 上就做出了兩個衍生版本,為 iPad Pro(2018)配備的 A12X,以及為 iPad Pro(2020)配備的 A12Z。

▲ A12X、A12Z 是 A 系芯片越級的存在,現在已被 M 芯片所替代,而 A15 表現已經超越了 A12Z.

A12X、A12Z 與 A12 在 CPU、GPU 核心數上完全的不同,幾乎可以算作全新型號的 SoC。但 A12X 與 A12Z 卻僅差 1 個 GPU 核心,甚至在 TechInsights 的相關分析中表示它們的裸片幾乎相同。

▲ 左:A12Z、右:A12X,二者模塊排列一模一樣. 圖片來自:TechInsights

引用A12Z 上的每個功能模塊的位置與 A12X 如出一轍,A12Z 只是把 A12X 未開啓的第八顆 GPU 開啓了。

分析至此,TechInsights 猜測「開核」的行為更像是台積電在 7nm 工藝上的成熟,有着更高的良率,甚至可以大膽的説 18 個月後,台積電製造的 A12X「芯片體質」更好。

根據體質挑選芯片,再決定型號

「芯片體質」其實並非是個新鮮詞彙,在傳統的芯片行業,這已不是個秘密。

▲ 猶如生化實驗室的現代芯片製造廠. 圖片來自:Intel

芯片製造過程需要數百道工序,十分的精密。在不斷地刻蝕、氧化、清洗流程中,一片晶圓上的不同區域有着物理特性的差別,算是一種工藝偏差。

而把這些晶圓再分割成不同的芯片,工藝偏差會導致功耗表現的不同,有的快一點省一點,有的慢一點廢一點,有的加電壓後能夠維持很高的頻率,有的一加電就宕機。

▲ 製造 Intel 第九代處理器的 11.8 英寸晶圓

一整塊晶圓的製造成本大概數千美元,同時也會耗時幾個月的時間,為了能夠充分利用這來之不易的芯片,傳統芯片廠商便會根據「體質」來具體劃分為不同的處理器型號。

▲ 生產 i9-10900 處理器的同一塊晶圓可能產出的處理器型號. 圖片來自:Techspot

那我們熟悉的 Intel 桌面級處理器舉例,這塊晶圓按計劃是生產 i9-10900,它有 10 核心 CPU 與集成的 GPU,但由於工藝、温度等等因素,再除去邊緣 5%~25% 的廢料,剩餘的部分可能只有 10% 的面積能夠達到 i9-10900K 的芯片設計要求,另外一大部分可以以 i9-10900 型號出廠,也有一些被封閉核心以 i7、i5 出廠。

▲ 14nm 工藝巔峯的 Intel 第十代酷睿 i9-10900K.

簡單來説,芯片生產並非像其他電子產品一般,按照具體的型號去制定生產計劃,它更像是開「盲盒」,一整塊晶圓具體能生產多少片 i9、多少片 i7 或 i5 都難以確認。

而同一塊晶圓,相同型號的處理器,具體的「體質」也不相同。這個「體質」具體的實用價值就是超頻,其餘性能幾乎相同。

同型號芯片挑體質只為了超頻

CPU 超頻對於普通用户來説,其實就是一個娛樂項目。在眾多 Intel 處理器中,K 後綴表示並未鎖頻,是 DIY 圈子裏超頻的主力型號。

即使市場小眾,依然有提供挑選 CPU 體質的機構,國外工作室 Silicon Lottery 就是這麼一家。

▲ 驗過身包超的 i9 全部售罄. 圖片來自:Silicon Lottery

同樣的 i9-10900K,也被它們挑選為 4 檔,包超 4.9GHz、5.0GHz、5.1GHz 以及 5.2GHz,價格也水漲船高,平均比 Intel 官方售價高出 100 美元,而 Silicon Lottery 也提供單獨的篩選體質服務收費約為 40 美元。

另外,Silicon Lottery 透露,經過篩選的 i9-10900K 均能夠超頻到 4.9GHz,其中 73% 可以達到 5.0GHz,而只有 24% 能夠維持 5.1GHz 以上的水準,也基本能看出「王中王」i9-10900K 大概去了兩成半。

▲ Intel 與微星溝通的可超頻範圍,i5 31% 不及格、i7 有 32%、i9 有 27%. 圖片來自:微星

再橫向對比微星所公佈的第十代 i9、i7、i5 處理器體質比例,可以看出 i9 的體質要遠好於 i5、i7。

當然,主動挑選處理器體質,本質上就是為了超頻準備,對於普通用户的常規使用來説,意義不大。

芯片生產過程中,根據芯片的體質不同去區分型號十分常見。到了芯片面積小很多的移動端,這種情況依然存在。

▲ 高玩的超頻

芯片面積小,很難確保芯片僅一個核心出現「體質」問題,更多的可能是切割後的芯片而成為廢料。

另外,由於移動芯片的出貨量遠大於 PC 端,像 Intel 一樣分等級顯然不太現實,廠商會傾向於「按差分配」,也就是向體質差的看齊,統一調成較低的頻率,以保證整批芯片的良率。

只是,隨着移動端處理器的面積、核心數不斷增加,體質不佳的芯片數量增加,再按照此前的調校就有些得不償失,這就好像把 i9 封裝成了 i5 賣出去。


移動芯片廠商也開始追尋 Intel、AMD 傳統芯片廠商分級賣處理器的步伐。比如説高通現在的 Plus 版本,以及麒麟的 9000 和 9000e、900 和 900e,甚至上文的 A12X、A12Z 都是同樣的道理。

蘋果此次把 A15 分出三款不同的 SoC 也更像是芯片行業的一個通用做法。在生產 A15 的過程中,體質最佳的留給 iPhone 13 Pro 系列,GPU 體質不佳的分給 iPhone 13、13 mini,CPU 體質不佳的留給 iPad mini 6。

蘋果芯片分等級或成常態

如同 Intel 把 14nm 工藝打磨的足夠成熟後,超頻的潛力較為一般,尤其是 i7、i5。而蘋果這邊其實也較為類似,今年的 A15 仍然是基於台積電的 5nm 工藝,CPU 提升有限,但滿血版的 A15 在 GPU 表現卻判若兩人,向前邁進了一大步,不排除是因為核心數的增加。


今後 A16、A17 想要繼續拔高性能表現,更新的製程、更高的頻率、更好的工藝、更大的面積都是改進方向,由此來説後續這種移動端處理器分級(少個 CPU、少個 GPU)的現象應該更為普遍。

不過,桌面級處理器的體質區辨別,更多是影響「超頻」,面向的是核心玩家,在 DIY 過程中可以自行(或加錢)選擇更好體質的處理器。


而在移動端這裏,你買到的是一整套已經挑選完畢並經過統一調校的產品,即使 Root 後通過三方軟件超頻,最終可能會影響到整個系統的穩定性以及續航水準。

更別説在手機 ARM 架構的處理器中,提升 0.1GHz 是否會得到相同的增益。這裏的反例是高通驍龍 888+ 之於高通驍龍 888,具體的對比可以跳轉之前的《高通驍龍 888+ 擠牙膏?我用 ROG Phone 5s 玩了一週末的遊戲》文章查看。

▲ M1 芯片可能是蘋果硬件大一統的最後一塊拼圖.

蘋果的產品線相較以往已經有了足夠的擴展,iPhone、iPad、Mac 三大硬件產品線幾年間在不斷擴充調整。蘋果自研芯片也不僅限於面向移動端的 A 系列,為了對產品有更全面的掌控,開始逐步涉及桌面級芯片,而剛發佈的 M1 就展現了足夠的競爭力。

▲ M2、M1X 或許有更多的衍生型號出現以區分不同的產品定位.

並且,M1 也有着相應的分級,同樣有缺少一個核心 GPU 的版本和標配版本,而在傳聞之中的 M1X 會有更多的 CPU 核心與 GPU 核心。如此來説,這種芯片的分級像極了傳統廠商 Intel。

或許,將來對於蘋果產品來説,不同等級的 SoC 也會成為不同等級產品的一個重要區分,對於日常體驗來説可能區別不大,但對一些高能進階的功能,或許一個 GPU 核心就會是一個門檻。



資料來源:愛範兒(ifanr)

如果喜歡我們的文章,請即分享到︰

留言


請按此登錄後留言。未成為會員? 立即註冊
    快捷鍵:←
    快捷鍵:→