Apple A12 Bionic: 7 щасливих нанометрів

Huawei оголосила про випуск смартфона з чіпом виробленим за технологією 7 нм ще в серпні, але iPhone XS/XS Max надходили в продаж вже 21 вересня, ставши першим у світі 7 нм смартфоном у світі. Як зазвичай, попередня система-на-чіпі все ще лідирувала в тестах, але їй на зміну вже йшов ще більш магічний кристал, чиїм призначенням було «порвати всіх», про що простодушний Філ Шиллер, з добродушною посмішкою, ніби як натякнув. І наврочив.

Qualcomm приготувала Apple неприємний сюрприз. Але поки, 12 вересня 2018 року, в залі театру імені Стіва Джобса, ніщо в світі не могло затьмарити тріумф чергового творіння «яблучних» мікроелектронників. На той момент нічого порівнянного з Apple A12 Bionic у світі не було. Деякі, кого я не буду називати, щільно застрягли на переході до 10 нм, адже всього кілька років тому ці деякі купалися в променях заслуженої слави. На жаль, ніщо не вічно під Місяцем.

Наприкінці листопада 2018 року Qualcomm представила систему-на-чіпі Snapdragon 8150, а вже 4 грудня того ж року вона з'явилася на ринку. У деяких тестах, вперше за довгі роки, Apple A12 Bionic, новітня SoC від Apple, програла. Якщо вірити заголовкам у ЗМІ, Snapdragon «порвав» A12. Публіка охоче повірила, і навіть не читаючи самі статті рознесла добру новину і роздула її до неймовірних розмірів. У тестах Snapdragon 8150 і Apple A12 Bionic виступали майже на рівних, в тесті AnTuTu Snapdragon випередив A12 аж на 2,5%. У Qualcomm був привід тріумфувати - досі зіграти внічию з новими SoC від Apple нікому не вдавалося. Купує розумні телефони та сама публіка. Через це, чи ні, але святковий квартал 2018 року виявився зовсім не святковим для Apple.

Ось уже майже десять років основним джерелом доходів Apple був iPhone. Майже весь цей час, що б не творилося в індустрії, його продажі росли. iPhone XS/XS Max були шедеврами інженерного мистецтва, кращими iPhone за їх довгу і славну історію, але через кілька серйозних помилок компанії в оцінці ринку продавався цей шедевр гірше ніж заслуговував. Snapdragon 8150 «порвав» Apple A12 Bionic на початку грудня, перед самим піком продажів, коли купівельний ажіотаж досягає максимуму і продажу б'ють рекорди, можливо до невдачі Apple Snapdragon теж мав відношення. iPhone не були дешеві, але зате процесори в них були самі-самі - а тепер їх «порвали», і сенсу переплачувати більше немає. Тим більше що коштували iPhone XS/XS Max, як би це сказати пом'якше, не дуже дешево.

У будь-якому випадку, наступний раунд у війні кристалів обіцяє бути цікавим. Apple повинна зробити черговий хід наступного місяця. Залишити виклики Qualcomm (у 2019 теж дещо сталося) без відповіді вони не можуть. Чутки про Apple A13 вже циркулюють, але ми не будемо перебивати собі апетит.

Bionic и PoP

Apple A12 Bionic виробляється TSMC за технологією 7 нм FinFET. iPhone XS/XS Max, в яких використовувався цей чіп, зробили його першим у світі 7 нм чіпом доступним звичайним покупцям. Філ Шиллер розкрив деякі з його таємниць: CPU в A12 був 6-ядерним, два з цих ядер були «продуктивними», чотири - «енергозберігаючими», як і в A11 ядра різної природи могли працювати одночасно. Крім CPU в A12 був 4-ядерний GPU, від початку і до кінця розроблений Apple. CPU і GPU, природно, були продуктивнішими ніж в A11, але ще й економічнішими. Крім CPU і GPU на кристалі був нейронний процесор (NPU), 8-ядерний з продуктивністю в 5 трильйонів 8-бітних операцій в секунду. В A11 NPU був набагато скромнішим - 2 ядра, всього 600 мільярдів 8-бітних операцій на секунду.

На картинці, в корпусі з міцного пластику, PoP (TSMC InFO), що складається з системи-на-чіпі A12 і 4 Гігабайта LPDDR4X (в iPhone XS і iPhone XS Max). A12 використовувалася і в деяких інших пристроях, де розмір оперативної пам'яті був іншим. За площею кристала, рівною 83,27 мм2, A12 була на 5% менше ніж A11. При цьому в A12 було 6,9 мільярдів транзисторів (в A11 - 4,3 мільярда). Філ не сказав ні про співпроцесор руху (Apple M12), ні про анклав безпеки, розміщені на кристалі - в них не було нічого захоплююче нового.

CPU

6-ядерний центральний процесор займав на кристалі 11,90 мм2 (в A11 - 14,48 мм2), і складався з двох «силових» ядер Vortex (вихор), з максимальною тактовою частотою в 2,49 ГГц і двох енергозберігаючих ядер Tempest (буря), з тактовою частотою приблизно в 2,0 ГГц. Ядро Vortex займало 2,07 мм2 (Hurricane в A11 займав 2,68 мм2), ядро Tempest - 0,43 мм2 (Zephyr в A11 - 0,53 мм2). Кеш другого рівня - 8 Мегабайт, кеш першого рівня теж був збільшений, з 128 кілобайт (64 кілобайти кеш даних + 64 кілобайти кеш інструкцій) до 256 кілобайт (по 128 кілобайт на інструкції і дані).

Зверніть увагу: елементи на кристалі розташовані набагато впорядкованіше, ніж в Apple A11 Bionic. Наче в групі мікроелектроніки з'явився власний дизайнер, але насправді це свідчить про планомірну роботу над чіпом, без будь-яких виправлень, внесених в останній момент.

GPU и NPU

4-ядерний графічний процесор займав на кристалі 14,88 мм2 (в A11 - 15,28 мм2), був оптимізований для Metal 2, і помітно поступався конкурентам у продуктивності в OpenGL. За продуктивністю GPU A12 перевершував попередника на 50%, але ось більш детальної інформації про нього немає. NPU в A12 був набагато більшим за площею, ніж в A11 - 5,79 мм2 замість 1,83. Все-таки 8 ядер замість 2. У мене не досі в голові не вкладається: на 5,79 квадратних міліметрах на секунду виконується 5 трильйонів операцій.

Це продовження серії про чіпи розроблені Apple. Попередня частина - Apple A11 Bionic: Це магія?.

Продовження слід