每年，我們都會查看Apple 的 A 系列芯片（在 iPhone 中首次亮相并經(jīng)常用于 iPad）的發(fā)展軌跡，以了解下一代芯片的性能。通過結(jié)合我們對最先進(jìn)的芯片制造和封裝工藝的了解以及 Apple 過去的改進(jìn)，我們通常可以收集下一代片上系統(tǒng) (SoC) 的內(nèi)容。

今年，當(dāng)我們展望 A16 時，做出這個決定比以往任何時候都難。因?yàn)樽钚碌闹{言表明，A16 不會前進(jìn)到一個主要的新制造工藝節(jié)點(diǎn)，而且它只會出現(xiàn)在iPhone 14 Pro和 Pro Max 中——普通的 iPhone 14 型號將繼續(xù)使用 iPhone 13 pro中相同的增強(qiáng)型 A15芯片。更重要的是，我們必須考慮蘋果使用這些設(shè)計的方式。之前的 A 系列芯片可能會為 iPad Pro 提供更大的“X”版本，但現(xiàn)在 Apple 將設(shè)計擴(kuò)展到適用于 Mac 的全系列M 系列芯片，包括非常強(qiáng)大的計算機(jī)，如Mac Studio，一些這些額外的核心可能會進(jìn)入 iPhone 處理器。

因此，讓我們潛入并嘗試預(yù)測 A16，也許比平時稍微大一點(diǎn)。我們在這里做出了最有根據(jù)的猜測，但與往年相比，其中的變數(shù)更多，當(dāng)蘋果推出新的 iPhone 芯片時，我們經(jīng)常對至少一些細(xì)節(jié)感到驚訝。

一般來說，最新的 A 系列 SoC 在秋季為整個新 iPhone 產(chǎn)品線提供動力。有時 Pro 型號的 RAM 會多一點(diǎn)，但總的來說它是同一個芯片。通過 iPhone 13 系列，Apple 稍微改變了這一點(diǎn)。iPhone 13 Pro 和 Pro Max 擁有更多 RAM（6GB，而 iPhone 13 和 13 mini 為 4GB），但它也有五個GPU 核心，而非 Pro 型號有四個. 幾乎可以肯定，這是相同的芯片設(shè)計，其中一個內(nèi)核被禁用，這是一種通過先進(jìn)芯片制造提高良率的常用策略，但這是 Apple 第一次在 iPhone 型號中實(shí)現(xiàn)這種差異化。（也許令人困惑的是，這兩個版本的芯片仍然被稱為“A15”，你需要深入研究技術(shù)規(guī)格才能看到區(qū)別。）

對于 A16，大多數(shù)提示者都建議 Apple 計劃僅將新芯片放在 iPhone 14 Pro 和 Pro Max 中。據(jù)稱，非pro版本的iPhone 14 機(jī)型將繼續(xù)使用A15芯片，盡管 iPhone 13 Pro 機(jī)型中使用的是 6GB 5 核版本。目前尚不清楚蘋果是否會從本質(zhì)上將該芯片重命名為“A16”，但這確實(shí)意味著對非 Pro 型號進(jìn)行小而可觀的升級，即使他們沒有獲得新的 SoC。

這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)樗梢詭椭砻?A16 的設(shè)計重點(diǎn)可能是什么。如果它只出現(xiàn)在價格相當(dāng)昂貴的 iPhone 上（并且有傳言稱起價可能會上漲 100 美元），它或許可以承受更大、更昂貴的價格，但重點(diǎn)不同。除了常亮顯示屏等其他功能外，據(jù)說 iPhone 14 Pro 機(jī)型還引入了新的 48MP 后置廣角攝像頭。這可能需要更多的圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)能力。

最可信的傳言稱 A16 將采用 5nm 制造工藝制造，就像 A15 和 A14 一樣。Apple 連續(xù)三年在同一個流程節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的情況并不常見。有傳言稱它將采用 4nm 工藝制造，但臺積電實(shí)際上并沒有，他們擁有的是N4P，這是其第三代5nm高性能制造工藝的代號。較之原來的 5nm “N5” 制造工藝，N4P 提供了 11% 的性能提升、22% 的電源效率提升以及 6% 的密度提升。

A14采用的是N5工藝，A15采用的是第二代N5P工藝，做了一些小改進(jìn)。換句話說，蘋果不會從第三代 5nm 制造工藝中獲得大量的性能或能效。這肯定不是我們對臺積電 3nm 工藝所期望的飛躍，該工藝本應(yīng)在今年準(zhǔn)備就緒，但可能無法趕上蘋果為今年秋天推出的 iPhone 14 Pro 的進(jìn)程。當(dāng)我們使用 3nm 時，Apple 將能夠在相同空間內(nèi)多壓縮 70% 的晶體管，從而節(jié)省大量電能。

盡管這種第三代 5nm 工藝并不比蘋果去年使用的第二代工藝好很多，但我們認(rèn)為 A16 必須變得更大。我們可能正在研究 180 億到 200 億個晶體管，高于 A15 中的 150 億個。其中大部分可能會用于機(jī)器學(xué)習(xí)的神經(jīng)引擎、圖像信號處理器和視頻編碼器和解碼器，以及對 CPU 性能的一些總體改進(jìn)。

蘋果在 iPhone 的當(dāng)前核心配置之外進(jìn)行擴(kuò)展并沒有什么意義。兩個高性能核心和四個高效核心對于一個幾乎總是一次運(yùn)行一個應(yīng)用程序的平臺來說綽綽有余。雖然還有一些來自其他應(yīng)用程序的輕量級后臺進(jìn)程等。但至少就目前而言還是足夠的。

蘋果可能對提高能效和讓 CPU 內(nèi)核運(yùn)行得更快更感興趣。尤其是高性能內(nèi)核可能是一個重點(diǎn)領(lǐng)域，因?yàn)楫?dāng) CPU 內(nèi)核設(shè)計最終采用 M 系列芯片時，該公司依賴這些內(nèi)核來真正推動家庭 Mac 性能。M3 系列可能具有與 A16 相同的 CPU 內(nèi)核設(shè)計，只是擴(kuò)展到更高的內(nèi)核數(shù)，并且可能具有更大的緩存。

Twitter上未經(jīng)測試的消息來源最近報道稱，A16 的測試速度比 A15 快 42%。這幾乎可以肯定是一個不合理的期望。我認(rèn)為蘋果今年將轉(zhuǎn)向 LPDDR5，這應(yīng)該會提高內(nèi)存帶寬，以及其他一些改進(jìn)，再加上更高的峰值時鐘速度，可能會使蘋果的性能提升高達(dá) 15%。

有一個例外值得一提。去年 ARM 最終確定 ARMv9 指令集時，有人猜測 Apple 是否會率先將其整合到設(shè)計中。我認(rèn)為它沒有及時完成，但蘋果喜歡在這里走在最前沿。ARMv9 指令集已經(jīng)可用于 ARM 許可的多個內(nèi)核設(shè)計（Cortex-A710、Coretex-A510）。這些將用于高通驍龍 7 Gen 1等芯片，該芯片將于今年晚些時候出現(xiàn)在 Android 手機(jī)中。

Apple 沒有從 ARM 授權(quán)核心設(shè)計；它自己的設(shè)計與 ARM 指令集兼容。A15 支持 ARMv8.5-A 指令集，遷移到 ARMv9 可能會對某些非常具體的性能領(lǐng)域產(chǎn)生積極影響。特別是，wide SIMD vertex操作（通常更多是高端桌面的東西）應(yīng)該更快、更靈活。

ARM 在宣傳 ARMv9 指令的同時也談到了 30% 的性能提升，但該公司專門談?wù)摰氖瞧渥约旱氖跈?quán) CPU 內(nèi)核設(shè)計。指令集不一定有任何東西可以提高這樣的性能，Apple 已經(jīng)使用自己的設(shè)計以及自己的定制和擴(kuò)展。

長話短說，A16 可能是 Apple 的第一個 ARMv9 兼容設(shè)計，也是市場上最早的設(shè)計之一，這可能會使某些非常特殊的 CPU 運(yùn)行速度更快，但整體性能不太可能飆升.

盡管 iPhone 通常在該領(lǐng)域領(lǐng)先于其他高端智能手機(jī)，但 Apple 繼續(xù)在 GPU 性能上進(jìn)行大量投資。現(xiàn)在該公司將其芯片設(shè)計擴(kuò)展到筆記本電腦和臺式機(jī)，強(qiáng)大的集成顯卡取代了獨(dú)立的 AMD GPU，它變得更加重要。

如果沒有從轉(zhuǎn)移到下一個主要工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)的晶體管密度大幅提升，Apple 可能無法大幅增加 GPU 內(nèi)核的數(shù)量。我們認(rèn)為 A16 將有五個 GPU 內(nèi)核（如 A15 的完整配置）或六個，但可能不會更多。盡管如此，架構(gòu)改進(jìn)和轉(zhuǎn)向 LPDDR5 RAM 以增加內(nèi)存帶寬將有助于提高圖形性能。

我們認(rèn)為，預(yù)計 GPU 性能將提高 25% 到 30% 是合理的，這與最近幾款 A 系列處理器大致一致。您會在當(dāng)前受內(nèi)存帶寬限制的基準(zhǔn)測試和測試中看到這一點(diǎn)。

Apple 可能必須在未來的 GPU 中加入硬件來加速光線追蹤。它正在迅速成為筆記本電腦和臺式機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，M 系列芯片的架構(gòu)源自 Apple 的 A 系列。（或者更準(zhǔn)確地說，它們都被設(shè)計成一個共享主要架構(gòu)元素的產(chǎn)品系列。）即使是高通和 ARM 的主要移動芯片設(shè)計，它們的路線圖上也有光線追蹤。

但是，我不希望今年會發(fā)生這種情況。高性能光線追蹤加速增加了晶體管數(shù)量，如果晶體管密度沒有大幅增加，Apple 可能會得出結(jié)論，芯片尺寸的任何增加都將更好地用于其他地方。當(dāng)蘋果轉(zhuǎn)向臺積電的 3nm 工藝時，光線追蹤圖形硬件可能會擺在桌面上。

關(guān)于 iPhone 14 Pro 最持久的謠言之一是它將配備一個新的 48MP 寬后置攝像頭。在光線不足的情況下，它會“合并”相鄰像素的光線值以產(chǎn)生 12MP 像素，但在光線較亮的情況下，您可以獲得分辨率是當(dāng)今 iPhone 的四倍的圖像。這也為 8K 視頻、令人印象深刻的數(shù)碼變焦功能等打開了大門。

但它需要手機(jī)處理器提供更多地支持，因?yàn)槟荒苤谎b上一個 48MP 傳感器然后收工。您必須擁有到圖像信號處理器的更寬、更快的數(shù)據(jù)路徑。該圖像處理器必須能夠處理四倍的像素（或者需要四倍的時間來處理圖像，這不太可能考慮到蘋果對相機(jī)響應(yīng)能力的優(yōu)先考慮）。現(xiàn)代智能手機(jī)通過多次曝光并在多個步驟中將它們處理成單個圖像，并在此過程中利用各種照片科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法來生成單個圖像。其中一些步驟可以在較低的分辨率下處理，但有些步驟需要在完整的 48MP 圖像上完成才能獲得高質(zhì)量的結(jié)果。

換句話說，這款新相機(jī)可能需要更強(qiáng)大的圖像信號處理器和神經(jīng)引擎（人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的專用硬件）。我確信 Apple 很樂意改進(jìn) iPhone 13 Pro 引入的電影模式。例如，它目前僅限于 1080p，但提升到 4K 需要更多的圖像處理能力。更自然的人工散景或多個主題的跟蹤也是如此。Apple 認(rèn)真加強(qiáng)圖像處理器和神經(jīng)引擎的所有充分理由。

當(dāng)然，視頻編碼和解碼也是一個優(yōu)先事項(xiàng)。Apple 最新的視頻處理器可以處理 HEVC 和 ProRes，但不能處理更新的 AV1 編解碼器。我一直懷疑 Apple 會率先真正普及該編解碼器，就像它對 HEIC 圖像和 HEVC 視頻所做的那樣。它將以更小的文件大小和帶寬要求提供同等的視頻質(zhì)量。iPhone 14 Pro 會成為第一款在硬件和軟件上都提供原生默認(rèn) AV1 視頻支持的手機(jī)嗎？

去年，我認(rèn)為蘋果會放棄 LPDDR4x 內(nèi)存，轉(zhuǎn)而使用 LPDDR5。它沒有。但是 MacBook Pro 中的 M1 Pro 和 M1 Max 以及 Mac Studio 中的 M1 Ultra 以及 MacBook Air 中的新 M2 也是如此。今年是 LPDDR5 終于登陸 iPhone 的一年嗎？是的！也許！郭明錤等供應(yīng)鏈分析師表示，蘋果已經(jīng)為 iPhone 14 Pro 機(jī)型訂購了 LPDDR5，現(xiàn)在似乎是時候了。高級 Android 手機(jī)已經(jīng)使用了一段時間，Apple 最新的 M 系列芯片也使用了它。

從 LPDDR4x 到 LPDDR5 的轉(zhuǎn)變將使內(nèi)存帶寬提高多達(dá) 50%，并且應(yīng)該對能源效率產(chǎn)生積極影響。這本身并不能使任何一項(xiàng)任務(wù)更快，它只是為高帶寬操作（如 3D 圖形和圖像/視頻處理）提供更多喘息空間。

蜂窩調(diào)制解調(diào)器并不是 A16 芯片的真正組成部分，但它是整個平臺緊密集成的一部分，對 iPhone 至關(guān)重要，因此值得一提。多年來，Apple 一直在努力開發(fā)自己的 5G 調(diào)制解調(diào)器，但最新傳聞顯示它尚未準(zhǔn)備好部署。

我們預(yù)計 iPhone 14 Pro（可能還有普通的 iPhone 14）將采用 Snapdragon X65 調(diào)制解調(diào)器。高通公司表示，主要改進(jìn)是更好的電源效率和可靠性。它具有更高的理論最大速度（10Gbps），但您不太可能從任何現(xiàn)實(shí)世界的 5G 網(wǎng)絡(luò)中看到這一點(diǎn)。相反，據(jù)說調(diào)制解調(diào)器更擅長可靠地鎖定信號，這應(yīng)該讓您的手機(jī)在不太理想的情況下獲得更好的實(shí)際吞吐量并使用更少的電池。

關(guān)于我們何時可以在我們的 iPhone 和 iPad 中使用 Apple 制造的蜂窩調(diào)制解調(diào)器的傳言好壞參半。有人說最早是 2023 年，而另一些人則懷疑該項(xiàng)目遇到了重大挫折，而我們還有幾年的時間。不管答案是什么，這幾乎肯定不是蘋果的一年。

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