苹果A系芯片到底强在哪里？真的就一点缺陷都没有吗？并不是

在麒麟990发布以后，小编发现很多人对于处理器的认知还没有那么全面，所以今天特地写一篇文章，对SoC进行全方位的讲解，并列举一些常见的问题来进行解答，希望大家可以认真的看完，并能从中获益。

SoC我们可以简单理解为芯片，但是芯片某种意义上讲却不能等于SoC,因为SoC不仅包含了用于日常运转设备的CPU，还有负责处理图像和游戏的GPU，负责处理拍照和光线信息的ISP以及负责收发信号的基带模块。

所以从某种意义上来说，备受果粉的推崇的苹果A系处理器甚至都不能算是一颗完整的SOC——因为A系处理器从诞生伊始就是基带外挂。如果按照某些人不给你XX，你连处理器都研发不出来的逻辑，那么不给苹果基带，苹果手机连最基本的通讯都没办法保障。

做基带有多难？目前有能力做全网通基带的只有高通、英特尔、三星、华为和联发科。至于为什么要做全网通基带，很简单。看目前的手机有多少不支持全网通？

那么再回来说苹果A系芯片的性能，我们都知道A系芯片性能一骑绝尘，早些年苹果单核的性能甚至可以3倍于安卓旗舰，哪怕到了现在，今年的A13芯片单核也达到了5400分，而最新公布的麒麟990仅3900+，年末的高通骁龙865也在4000+左右。

为什么差距那么大？苹果IC（芯片）设计师的能力已经强到秒杀全世界各地的天才IC设计师了？显然不完全是，苹果的IC设计师虽然很强，但是依然有很大一部分原因是基带外挂。

我们以图来说明，大家是否能够看清基带在SoC里面占据了多大空间？或者我们再来看看外挂基带基带所占据的面积。（大红框内为SoC，外挂的基带为下面的小红框）

那么道理就很简单了，同样的空间，A系芯片省出来了如此之多的空间在堆叠CPU和GPU性能，如果反而和集成了基带的高通和海思麒麟性能没有拉开差距，是不是反而说不过去了？

至于外挂基带有哪些不好的地方，首先就是内部空间了，手机内部的空间可谓寸土寸金，为了节省空间，什么双层主板、C形主板、缩水的线性马达、缩减的电池容量……苹果的电池容量有多小、XsMax有多大多重大家都知道吧？

此外，外挂基带的功耗、基站寻址速度和效率都非常差，网络优化难度也很大。在实际测试中经常会出现载波掉落和锚定失败的问题。（这里不细讲，不懂的自行查阅相关资料）

一万块的苹果旗舰信号如何，大家多多少少都是有数的。这里就说句比较直接的话，集成基带一定是未来，而很多果粉眼中万能的苹果，技术世界第一的苹果，却没有基带技术和经验。

当然，除了基带以外，CPU和GPU的强势性能对于整体的提升确实是有非常大的帮助的，iPhone在性能上的优势也毋庸置疑，这一点不得不承认。

但是这样的优势会不会无限延续下去呢？答案是不见得。这里引入一个叫做“摩尔定律”的概念，不展开细讲，有兴趣的同学自行查阅资料。目前7nm EUV是最先进的工艺制程，而明年台积电和三星的5nm制程就会量产，3nm是在2022年。接下来是1nm……再然后，可能就没有然后了。

科技有极限吗？其实没有。但是这个社会的承受能力有极限。台积电的5nm制程所需要的发电量已经超过了台南一个50万人口城市的用电量总和，那么1nm呢？此外，我们都知道华为为了研发芯片投入了非常多的资金，制程、IC设计，所有的科技都一样，也讲求一个投入产出比。随着科技研究的不断深入，需要的资金越来越庞大，所需要的时间更是越来越长。

现在现在一台7nm光刻机需要1亿欧元，3nm呢？1nm呢？当国内还有上亿人没有解决温饱，花如此大的力气去打造尖端科技，是好事还是坏事？这是全世界的难题，不仅是中国。

某种意义说科学正在被社会拖慢脚步，或者说研究的投入/产出比已经达到了社会承受的极限。纯科研不求回报？天真。那么在方方面面科技都受到制约的时候，苹果的优势会不会被一点点磨平？小编不敢确定。但是希望大家能够给我们国产企业更多的宽容，理解和支持。

多说一句，作为整个业内、乃至全球第一款集成了SA/NSA双模5G基带的SOC，麒麟990，实属不易。我们可以不买、可以客观看待其和A系列芯片在绝对性能上的差距，但是，我们千万不要否定这背后千千万科研人员的努力。

最后祝大家中秋快乐！

苹果iPhone性能为何逆天强？A系列芯片了解一下

今年9月，苹果如期发布了iPhone13系列，他们身上有着不少让竞争对手难以企及的闪光点：比如iPhone13ProMax凭着比很多安卓旗舰还要小的电池容量，却实现了鹤立鸡群般的续航成绩，此前能做到这种表现的，也只有一部分大电池且性能较低的中端机型；而且iPhone13系列在性能足够强大到在驯服《原神》的同时，还实现比较理想的温控水平，最后《原神》官方还特意为iPhone13Pro系列开放了120帧的选项，其性能之逆天可见一斑。

苹果iPhone13系列能取得如此出色的表现背后，得归功于其所搭载的A15处理器，苹果宣称A15处理器要比其他安卓手机快50%或以上，相比于自家去年的A14处理器，A15除了架构和规模方面的升级以外，还有一个易被人所忽略的点就是A15处理器在制程工艺方面的进步，尽管A14和A15采用了看似一样的台积电5nm工艺，可是A15却采用的是台积电最新的N5P工艺，性能相较此前的N5工艺提升了7%，功耗也下降了15%，和一众搭载三星5nm工艺旗舰处理器的安卓手机来说，台积电的工艺所带来的优势不言而喻。

不少朋友可能会觉得疑惑，为什么苹果A系列处理器会这么强呢？答案是，苹果A系列处理器之所以能领先安卓阵营一两代，一方面是因为苹果强大的芯片设计能力，而另一方面则是苹果始终都在用最新最先进的芯片制程工艺，可以说，苹果A系列处理器的发展史，就是浓缩的芯片制程工艺进步史，接下来不妨让我们一起来回顾一下吧。

2010年前是诺基亚最后的辉煌时期，此时苹果的iPhone一代、iPhone3G以及iPhone3GS一直都是用的三星所研发生产的处理器，比如3GS就是采用的是三星的S5PC100处理器。或许是出于减少对三星的依赖考量（毕竟双方正逐步在手机市场上成为竞争对手），苹果也组建了自己的处理器设计研发团队。

从魔改到自研

苹果的小试牛刀是2010年跟着iPhone4一起发布的A4处理器，该芯片采用了一颗定制的三星45nm制程 800MHzARMCortex-A8的单核心处理器，GPU为PowerVRSGX535，摒弃了iPhone4或iPad所不需要的模块，L2的缓存加大到640KB，其在同等频率下性能表现好于三星S5PC110。但即便如此，由于A4处理器上还有不少三星的影子，仍然不能算是苹果真正自主研发的产物。

2011年的iPhone4s是乔布斯的遗作，其搭载的A5处理器也同样具有特殊意义，它是第一款苹果设计的双核处理器芯片，虽然采用了和上一代一样的三星45nm制程 工艺，但它的变化远不止是增加了一颗核心那么简单，它的处理器架构是脱胎于上一代的Cortex-A8平台的新架构——Cortex-A9，拥有更高的计算能力和更低的功耗。GPU部分则搭载了PowerVRSGX543+，图形性能提升明显。当时苹果号称该处理器CPU性能是初代iPad的两倍，GPU是初代的9倍，A5X是其性能的加强版，图形处理器采用的是四核心，用于第三代iPad，图形处理能力为iPad2上的两倍。

2012年发布的A6处理器由苹果旗下的子公司Intrinsity设计、三星代工制造，采用了独特自研架构设计，性能介于Cortex-A9和Cortex-A5之间，基于32纳米HKMG工艺 打造，具有能动态调整CPU电压/频率特性，GPU集成的是一颗三核心的PowerVRSGX543MP3图形处理单元，性能是上一年A5的两倍多。

A6处理器横空出世的时候，苹果iPhone手机就已经是傲视群雄的存在了，当时搭载A6处理器的iPhone5在跑分榜上就将不少采用四核处理器的安卓机皇踩在脚下，苹果也向世人证明了一款处理器性能如何并不能只看它的核心数量。

进入64位处理器时代

iPhone5s对于苹果而言是一个新的高度，除了开创手机指纹识别的先河，其搭载的A7处理器也为手机处理器打开了64位时代的大门，这款芯片无疑有着巨大的跨时代意义。

A7采用的是全新的64位设计，采用了三星28nm制程 工艺打造，使用了Arm-v864位指令集以及自家的Cyclone架构，主频为1.3GHz。A7处理器的性能比iPhone5上的A6快2倍，是初代iPhone上使用的处理器的40倍，图形能力是初代的56倍，它的理论性能比肩当时的Xbox360和PS3。此外，从A7开始苹果为旗下处理器配备低功耗协处理器M系列，专门负责计算手机的各项传感器数据，并且可以保持极低的功耗。

而此后A8，A9，A10这几代则是进一步提升核心数和制程工艺，性能也节节攀升，从20nm到16nm ，苹果也在这几年在台积电和三星之间反复横跳，值得一提的是，A9和此前产品相比最特别的就在于当时苹果实行的双代工厂战略，A9的代工订单同时交给三星和台积电两家公司分别进行，但是因为三星是14nm ，台积电是16nm ，两种工艺制作出来的芯片存在明显差异，台积电代工版本在能效发热的表现更好，这在当年还引起过轩然大波。或许正因为如此，苹果在第二年发布的A10处理器上，便全部更换为台积电代工，以免出现A9处理器上那种尴尬局面。

Bionic（仿生）的到来

时间来到2017年，这是iPhone发布的第十个年头，这一年对苹果来说，无论是A系列处理器还是iPhone都进入下一个时代。iPhone8为之前的iPhone设计语言画上完美的句号，而全新的iPhoneX则开启了全面屏及FaceID的新时代。

那年的A11Bionic堪称性能怪兽。A11采用台积电当时最先进的10nm工艺 制程，拥有43亿个晶体管，采用六核心的设计，大核性能相比A10提升25%，4颗小核相较A10提升70%，多性能处理提升75%；搭载的GPU是苹果自研的三核心GPU，性能较A10性能提升30%，而功耗则降低了50%，此外，A11首次搭载双核神经网络引擎，每秒运算次数高达6000亿次，主要胜任机器学习任务，能够识别人物，地点和物体，最典型的应用便是其首次推出的FaceID及其衍生功能动画表情。

对于苹果来说，A11处理器更有意义地方在于其是苹果当时自主程度最高的一代A系列处理器，当中包括自研CPU，自研GPU，自研ISP，自研解码器等等，当然还包括神经网络引擎，也是从那一年开始，几乎所有手机厂商都把AI运算能力当做宣发PPT的主打页面，AI时代就此开启。

A12Bionic处理器是业界首款7nm 芯片，它仍然是基于苹果自研的Fusion架构打造，根据苹果给出的数据显示，2个大核提升15%，4个小核功耗表现提升50%。该处理器在GPU部分采用新一代自研芯片，核心数升至四核，官方宣称性能提升50%，而升级幅度最大的莫过于神经网络引擎，从双核飙升至八核，能够实现每秒50000亿次计算。

苹果A13处理器采用的是台积电第二代7nm工艺 ，专为高性能和低功耗而量身定制，塞下了85亿个晶体管，其CPU部分由两个大核和四个小核组成，相比于前代，两个性能核心速度最高可提升20%，能耗最多可降低30%，四个能效核心速度提升了20%，而能耗方面则降低了25%之多。

而GPU部分，苹果表示它针对Metal框架进行了优化，拥有四个内核，性能提升了20%，功耗比上代低了40%；配备八个神经网络引擎，大家可以理解为NPU之类的东西，性能较上代提升了20%，能耗降低15%，它为三摄系统、FaceID与AR类APP提供强大的性能支援。非常适合高性能游戏和最新的增强现实体验。

去年发布苹果iPhone 12系列的A14仿生处理器是全世界首款批量生产的5nm 处理器，集成了118亿个晶体管。区别于前代7nm的升级，此次的5nm制程工艺是一次大跨越。A14芯片在整个过程中应用了极紫外(EUV)光刻技术，晶体管密度较7nm芯片提高80%，相同功率下运行速度可以提高15%性能、同性能下则可降低30%的功耗。

规格方面，CPU部分选用了六核心设计，包括两颗大核心以及四颗小核心，官方宣称性能提高幅度高达40%。

GPU部分则采用了苹果全新的架构设计，依然是四核心，性能却提高了30%。

神经网络引擎方面本次也从8核心升级到了16核心，AI运算能力提升到了11.8万亿次，号称机器学习能力提升70%，运算速度提高10倍。

此外，A14 Bionic在ISP、安全功能、ML主控等方面也进行了升级。

从性能跑分上看，A15处理器有着数十倍A4处理器的水平，而这也不过是10年的光景，芯片制程工艺也从最初的45nm进化到了如今的5nm，这其中除了苹果日益精湛的芯片设计能力外，我们还得知道，为了尽可能地实现摩尔定律，半导体行业的科研人员们也付出了无数个日夜的努力，才能在指甲盖大小的芯片里塞下更多的晶体管。

正如稻盛和夫说的那样，“要想成就伟大的事业，除了脚踏实地的努力，别无他法。”当下我们的科技发展亦是如此。

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