(一)魔改三星處理器階段
a,A4
2010年1月27日,蘋果第一代自主設計的A4處理器隨 iPad 初代一起發布,基于三星45nm工藝。
不過,這代其實就是三星的S5PC110處理器(代號蜂鳥)的魔改版本,還不能展現蘋果的潛在實力。
b,A5 / A5X
2011年3月3日,A5處理器隨 iPad2 一同發布,制程工藝不變還是三星 45nm。
這代又是以三星處理器(Exynos4210)為原型的魔改版本,不過 GPU 部分不一樣。
A5 集成的GPU是PowerVR SGX543MP2,性能非常強勁,官方聲稱其圖形性能是前代的九倍!
2012年3月8日隨 iPad3 發布的A5X處理器,制程工藝還是沒變化。
不過其將 GPU 的核心數從雙核增至四核,圖形性能直接翻倍。
縱使如此,要帶動 iPad3 那塊視網膜屏幕,性能還是有點吃力。
小結:
魔改階段只是過渡階段,性能嚴格來說還達不到蘋果的超高要求。所以這個階段的處理器就不和后面的處理器比性能了,要比蘋果自研的才正宗。
(二)自研 CPU 早期階段
A,A6 / A6X
擁有蘋果第一代自研CPU核心的A6處理器,于2012年9月隨 iPhone5 發布,制程升級為三星32nm工藝。
CPU—第一代自研Swift架構(基于ARMv7-A指令集):雙核心,主頻1.3GHz。
GPU—PowerVR SGX543MP3:三核心,頻率 250Mhz。
2012年10月,A6X處理器隨 iPad4發布,制程工藝和 A6 保持一致。
其 CPU 主頻提升到了 1.4Ghz,GPU 則堆到了四核心。
B,A7
2013年9月A7處理器隨iPhone 5S發布,制程升級為三星28nm工藝,集成超10億晶體管。首次加入M7運動協助處理器,這也是首個蘋果自研的 64 位處理器。
CPU—第二代自研Cyclone架構(基于全新的64位ARMv8-A指令集):雙核心,1.3GHz主頻,整體性能較前代提升了 75% 左右。
GPU—PowerVR G6430:四核心,頻率 450Mhz,性能較前代是翻倍式的提升!
小結:
蘋果自研 CPU 后,整體性能有了質的飛躍。
(三)自研 CPU 中期階段
C,A8 / A8X
A8處理器于2014年9月隨 iPhone6 系列發布,制程升級為臺積電20nm工藝,集成約20億晶體管。
CPU—第三代自研Typhoon架構(基于64位ARMv8-A指令集):雙核心,主頻1.4GHz,性能較前代提升約20%。
GPU—PowerVR G6450:四核心,頻率 533Mhz,性能較前代提升33%。
2014年10月A8X處理器隨 iPad Air2 一起問世,制程工藝和 A8 保持一致,包含約30億個晶體管。
采用了非常罕見的三核CPU(主頻 1.5Ghz)自研架構,多核性能較 A7 有接近翻倍的提升!就算是單核性能也有 40% 的提升幅度。
集成的GPU則是驚人的八核 PowerVR GXA6850——性能是 A7 的 2.5 倍還多!
D,A9 / A9X
2015年9月A9處理器隨iPhone6S系列發布,有兩種工藝版本,分別為三星14nm FinFET LPE工藝和臺積電16nm FinFET工藝。
CPU—第四代自研Twister架構(基于64位ARMv8-A指令集):雙核心,1.85GHz主頻,性能較前代提升65%。
GPU—PowerVR GT7600:六核心,頻率 650Mhz,性能較前代直接翻倍!
同一時間,A9X處理器隨 iPad Pro(第一代)發布,采用臺積電16 nm FinFET工藝制造。
其GPU堆料到了 12 個核心——GPU性能較 A8X 直接翻倍!CPU 單核性能雖然是巨幅提升,但由于只有雙核,所以多核性能優勢只有 20%。
小結:
蘋果可謂是把自研的雙核 CPU 架構給發揮到極致了,雙核 A9 的 CPU 性能竟然可以穩壓同期的四核驍龍 820!
(四)自研 CPU 后期階段
E,A10 / A10X
官方竟然拿 A8 來比性能
A10 Fusion處理器于2016年9月隨iPhone 7系列發布,基于臺積電 16nm FinFET工藝制造,集成了 33 億個晶體管。
CPU—自研2+2架構(基于ARMv8-A指令集):擁有兩顆主頻為 2.34GHz 的高性能Hurricane大核和兩顆主頻為 1.05Ghz 的高能效Zephyr小核,雖然四核不能全開,但整體性能較前代也有 40% 的提升。
GPU—PowerVR GT7600:六核心,核心頻率900Mhz,性能提升50%。
A10X Fusion處理器在2017年6月隨 iPad Pro(第二代)發布,采用臺積電10nm FinFET工藝。
CPU 的大小核各增加了一個,也還是不能六核全開的設計,但 CPU 多核性能較A9X接近翻倍了;GPU核心數還是 12 核,但性能提升了35%。
小結:
這時候的蘋果已經在探索多核 CPU 架構了。另外,從 A10 開始,蘋果玩起了堆料游戲,所以在四核不能火力全開的前提下,性能提升了那么多。
(五)自研 GPU 早期階段
1,A11
2017年9月A11 Bionic處理器隨iPhone 8系列發布,基于臺積電10nm工藝制造,集成了43億個晶體管。從這代開始不僅加入了神經網絡引擎(雙核設計),還集成了蘋果自研的GPU。
CPU—自研2+4架構(基于ARMv8-A指令集):由2個高性能Monsoon大核(主頻 2.39Ghz)及4個高能效Mistral小核(主頻1.42Ghz)組成。這代總算可以火力全開了,多核性能較A10直接提升了70%!
自研GPU:擁有三顆蘋果自研的GPU核心,較前代性能提升40%。
2,A12 / A12X
A12 Bionic處理器于2018年9月隨iPhone XS系列發布,采用臺積電7nm FinFET工藝,集成了69億個晶體管,神經網絡引擎由雙核心升至八核。
CPU—自研2+4架構(基于ARMv8.3-A指令集):雖然兩個 Vortex大核的主頻增至2.49GHz,四個 tempest小核主頻也提升至1.6GHz,但性能提升并不明顯。
自研GPU:升級為四核心,性能較前代大幅提升55%。
A12XBionic處理器的制程工藝不變,包含100億個晶體管,2018年10月隨 iPad Pro(第三代)發布。
CPU 大核增至四個,既然可以八核全開,那么多核性能是 A10X 的整整兩倍就不奇怪了。由于自研的 GPU 核心堆了七個之多——所以性能直接翻了 1.5 倍!
小結:
A12X 可謂是蘋果自研 GPU 早期階段登峰造極的處理器,GPU 核心的堆料非常瘋狂,這也為下個階段自研 M 系列處理器打下了堅實的基礎。
(六)自研 GPU 中期階段
3,A13
2019年9月A13 Bionic處理器隨iPhone 11系列發布,采用臺積電第二代7nm 工藝制造,包含85億個晶體管。
CPU—自研2+4架構(基于ARMv8.4-A 指令集):兩個Lightning大核主頻提升至2.66Ghz,四個Thunder小核主頻則提升至 1.73Ghz。整體性能提升了20%。
自研GPU:依然四核心,但是性能提升了20%。
4,A12Z / A14
A12Z Bionic處理器于2020年3月隨 iPad Pro(第四代)發布,與A12X相比,差別僅為開放了一個關閉的GPU核心而已。
也就是說具備八個自研 GPU 核心。這樣其 GPU 性能就差不多是 A10X 的三倍了!
不過這時候距 A10X 都已經過去差不多三年了,擠牙膏的 A12Z ,就此成為最后一代 A 系列的平板處理器。
A14 Bionic處理器于2020年9月隨iPad Air4發布,基于臺積電5nm制程工藝,它包含118億個晶體管。神經網絡引擎核心增加至 16 顆 !
CPU—自研2+4架構(基于ARMv8.5-A 指令集):兩個 Firestorm大核主頻提升至 3Ghz,四個 Icestorm 小核主頻提升至 1.8Ghz。整體性能較前代提升 20%。
自研GPU:依然四核心,性能較前代僅提升 15%。
小結:
這個階段的關鍵節點是 2020 年11月——M1 處理器發布的時間,這是蘋果新開發的平板和電腦端處理器系列。
M1 以 A14 為原型,CPU 方面增加了兩個Firestorm大核,并提升了大小核的頻率,整體性能較 A12Z 提升了 50% !
另外 GPU 的核心數翻倍至八核,性能較 A12Z 提升了22%。
(七)自研 GPU 后期階段
5,A15
2021年9月14日A15 Bionic處理器隨iPhone13系列發布。基于臺積電第二代5nm 工藝制造,擁有150億個晶體管。
CPU—自研2+4架構(基于ARMv8.5-A 指令集):兩個 Avalanche 大核主頻提升至 3.23Ghz,四個 Blizzard 小核主頻提升至 2.02Ghz。多核性能提升僅為 15%。
自研GPU:閹割版為四核心,滿血版的五核心性能提升幅度約有 30%。
6,A16
最新的A16 Bionic處理器于2022年9月隨 iPhone14 Pro系列發布,基于臺積電4nm制程工藝。擁有 160 億個晶體管。
CPU—自研2+4架構(基于最新的ARMv9-A 指令集):兩個 Everest 大核主頻提升至 3.46Ghz,四個 Sawtooth 小核主頻沒有變化。整體性能提升僅為10%。
自研GPU:五核心,性能較前代滿血版只有 7% 的提升。
小結:
估計蘋果把精力都放在 M 系列身上了,A 系列基本是躺平的狀態。
(八)總結
A系列處理器一路走來,蘋果先是自研成功 CPU,后是自研成功 GPU,再就是自研成功桌面級的 M 系列處理器,簡直強大得離譜。
要說歷年來 iPhone 端的最神U是哪個,A7 和 A9 都是舍我其誰的存在,對應的手機分別為 iPhone5S 和 iPhone6S。但考慮到 A8 那擠牙膏式的性能升級,而 A6 表現卻很出色,所以要留一個的話只能是 A7。
蘋果開始自研 GPU 之后,每代基本上都是常規升級的狀態,并沒有什么驚喜,想要矮子里拔將軍都難。真要選的話,后期也就 A13 和 A15 的綜合表現比較不錯了。
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