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苹果A13仿生芯片内幕:规格参数未明显占优,但整合后表现良好

浏览次数:2017   2019-12-02 21:37:10

神一局是一个36氪以下的编辑团队。它专注于科学技术、商业、工作场所、生活等领域。重点介绍国外的新技术、新观点和新趋势。

编者按:苹果和华为最近推出了自己的新手机。苹果iphone11系列隆重推出,华为的mate 30系列亮相。苹果a13似乎不仅仅在cpu规格方面更优越,但著名技术作家om malik在采访苹果高级副总裁菲尔·席勒(phil schille)后在《连线》杂志上写道,重点应该放在整合后的整体性能上,苹果在这方面仍然有优势。最初的标题是:苹果S13仿生芯片的独家外观

在一年一度的iphone发布会的第72分钟,苹果负责营销的高级副总裁菲尔·席勒(phil schiller)开始邀请斯里·桑塔纳姆上台,谈论内置在所有三款新手机中的新a13仿生芯片。苹果公司身材苗条、略带羞涩的工程副总裁桑塔纳姆讲了大约四分钟。在许多方面,这是整个事件中最重要的四分钟。但不是每个人都注意到了这一点——新iphone、三相机系统、神奇的夜间模式、令人印象深刻的视频功能,更重要的是电池电量的增加吸引了观众的目光。

桑塔纳姆完成他的介绍后,我能想到所有的数字。苹果的新芯片包含85亿个晶体管。此外,它还有六个cpu内核:两个运行在2.66 ghz的高性能内核(称为闪电)和四个高效内核(称为雷声)。它有一个四核图形处理器、一个lte调制解调器、一个苹果设计的图像处理器和一个用于机器智能的八核神经引擎,每秒可以执行超过5万亿次运算。

这种新芯片更智能、更快、更强大,但不知何故,它比以前的工作能耗更低。它的效率比去年的a12芯片高出约30%,这是新iphone电池寿命每天延长5小时的因素之一。

iphone 11系列的发布只是重申了苹果相对于竞争对手的真正优势,因为它控制着整个技术体系:软件、系统硬件和芯片设计。从增强现实到计算摄影模式,如深度融合和夜间模式,你可以从iphone功能集中看到这种方法的好处。

关于a13仿生及其能力,席勒说:“今年性能提升的最大好处之一是语音合成。我们增强了ios 13的语音合成功能,从而提供了更多自然语言处理功能,所有这些都需要通过机器学习和神经引擎来完成。”

自2007年iphone发布以来,苹果已经取得了长足的进步。苹果的第一部手机甚至连最基本的任务都执行缓慢,比如复制和粘贴文本。它的电池寿命很差。它的相机会让超模看起来像弗兰肯斯坦的妻子。最初的iphone几乎没有多任务处理,因为它的主芯片频率只有412兆赫。当时,手机是由一堆零件组成的,包括三星dvd播放器的芯片。很难想象这种设备有一天会颠覆人们对手机、计算和通信的看法。

对苹果来说,情况很快就会变得明朗。如果它想保持相对于竞争对手的领先优势,尤其是在安卓生态系统中,它需要自己构建整个技术堆栈,这将需要很长时间。苹果公司在2008年某个时候决定设计和制造自己的芯片。当时,该公司只有40名工程师致力于集成来自不同供应商的芯片。然后,2008年4月,苹果以2.87亿美元收购了一家名为psemi的芯片初创公司。结果,芯片工程师的总数增加到大约150人,带来了手机领域最重要的专业知识:能效。该团队的工作首次在ipad 4和iphone 4上向世界展示。这些设备由一个名为a4的处理器支持,a4是arm设计的芯片的改进版本。A4的主要焦点是使视网膜屏幕突出。

多年来,正是苹果的芯片促成了这些著名活动的惊人功能。Siri、视频通话、指纹和基于图像的识别、各种相机功能——所有这些都是苹果在芯片技术上的进步的结果。在2017年发布的iphone x上,我在博客上写道:“faceid是苹果非秘密‘秘密配方’的一个完美例子——硅晶体、物理硬件、软件和完美的共生关系,旨在取悦他人。将复杂技术转化为神奇时刻的能力取决于各种需求的和谐共存。”这是史蒂夫·乔布斯留给他共同创立的公司的真正遗产。

张诗钟·斯劳吉管理着苹果不断扩大的芯片业务和其他硬件技术。许多人认为苹果年度研发预算的很大一部分是留给斯劳吉和他的团队的。几年前,斯鲁吉告诉彭博商业周刊:“乔布斯总结说,苹果真正脱颖而出并想出真正独特和伟大的东西的唯一方法就是拥有自己的芯片。”据说公司的芯片部门有数百人。当我们要求苹果高管披露细节时,他们没有回答。

该行业没有忽视苹果的芯片优势。商业芯片不足以赶上苹果,苹果一直在打造自己的芯片优势,一次只使用一部手机和一台平板电脑。华为和三星(后者从一开始就是苹果的朋友和敌人)很快意识到,移动技术的未来将需要定制芯片,这样他们就可以领导其他安卓竞争对手,更好地与苹果竞争。

苹果公司副总裁斯里·桑塔纳姆上周在加州库比蒂诺的史蒂夫·乔布斯剧院的舞台上推出了一款13仿生芯片。

这些公司正在与高通公司进行硅军备竞赛,排名也在不断变动。宣布时,上一代a12仿生芯片发布时略好于苹果的竞争对手。今年,苹果利用iphone 11的发布巩固了领先地位。

研究咨询公司linley group的创始人和有影响力的时事通讯《微处理器报告》的出版商Linley gwennap被我认为是最重要的处理器专家之一。Gwennap大部分时间都在跟踪和研究处理器和芯片,这些营销方法并不容易给他留下深刻印象。在他看来,苹果当然仍有优势,并赢得了基准测试。但是苹果没有很多优势。

在采访中谈到上一代a12仿生时,gwennap指出,虽然苹果在单cpu竞争中处于领先地位,但其他公司并不落后。

他说:“我不认为其他人落后太多。我预计三星、高通和华为都将努力赶上。”

那么,自从a12去年推出以来,他们赶上了吗?与苹果三大竞争对手的最新芯片相比,新的六核a13仿生机器的情况如何?让我们看看数字。

三星最新处理器exynos 9825有8个内核,分为三个集群:两个主频为2.73 ghz的高性能定制猫鼬内核,两个主频为2.4 ghz的cortex a75内核,四个主频为1.9 ghz的cortex a55内核,聚焦效率。此外,还有一个马里gpu和三星的神经处理单元,以及lte和内存功能。

华为的芯片叫做麒麟990 5g,采用类似的三簇八核设计。有两个主频为2.86 ghz的高性能cortex a76内核,另外两个主频为2.35 ghz的a76内核,以及四个主频为1.95 ghz的面向效率的cortex a55内核。此外,该芯片还配备了16核gpu和3核达芬奇神经引擎。华为芯片晶体管的数量高达103亿。

高通公司的新款snapdragon 855 plus与麒麟990和exynos非常相似。它使用定制的kryo 485黄金内核,其中一个内核的时钟频率为2.96 ghz,功能强大。另外三个kyro 485金内核的时钟频率为2.42 ghz,四个面向效率的kryo 485银内核的频率为1.78ghz。它还包括一个肾上腺素gpu和高通公司的六角形690 ai引擎。

这些芯片组件更多,运行速度更快,所以你可能会认为这些芯片的性能比苹果好。但现实是,我们很难用尽移动设备芯片的能力。一两个高性能内核足以满足我们对手机的大部分需求。与竞争对手的八核处理器相比,苹果的六核设计似乎落后了,但事实上,其芯片上的两个大型处理器可以轻松击败竞争对手的设计。苹果处理器能效更高,这让它们比竞争对手有明显优势。例如,三星的猫鼬芯片需要小心使用,以避免容纳它们的设备过热。即使a13新设计的定制效率内核也能击败竞争对手。

格温娜普在今年早些时候的“微处理器报告”中指出:“虽然苹果的内核不是最大的,但它们在移动性能方面仍然处于领先地位。”当他写那篇文章时,他说是12个芯片。a13的性能提高了约20%。

因此,这里应该指出的是,规范和基准没有考虑苹果的真正优势——与设备的紧密集成,以及公司在提高关键应用性能的同时从电池中挤出更多运行时间的发展战略。

那么,移动电话公司应该如何解释这些技术优势,以便与客户产生共鸣呢?芯片的引入并不重要。拥有最好的相机、最快的手机和最大的电池是很重要的。我们使用instagram、facebook或youtube的时间越长,我们就越愿意在这些高端手机上花钱。苹果的新iphone 11 pro和iphone 11 pro max将检查电池盒。这些手机的电池寿命将分别延长4小时和5小时。他们是怎么做到的?

这个问题的答案清楚地表明了苹果在完成整个技术堆栈方面的固有优势。为了了解垂直集成的优势如何在a13仿生芯片中得到体现,我与席勒和anand shimpi坐下来,后者是一位前有影响力的半导体和系统记者,也是anandtech网站的创始人。Shimpi现在是苹果平台架构团队的成员。

新a13大大超过了去年的a12,所有主要组件的性能都提高了20%,包括六个cpu内核、图形处理器和神经引擎。对于已经高性能的芯片来说,看到如此大的性能提升就像看着博尔特在冲刺中击败自己。

Shimpi说:“我们经常在公共场合讨论性能问题,但现实是我们把性能视为单位能耗的性能。我们将性能视为能效,如果您在进行能效设计,那么您就是在进行性能设计。”

Shimpi和schiller非常清楚这种对能效和性能的疯狂关注。例如,cpu团队将研究ios上的应用程序是如何使用的,然后使用这些数据来优化未来的cpu设计。这样,当该设备的下一个版本问世时,它将能够比大多数人在iphone上做得更好。

Shimpi说:“对于不需要额外性能的应用程序,您可以以去年的性能运行,但功耗要低得多。”

这种策略不仅适用于cpu。同样的每瓦性能规则也适用于机器学习和图形处理。例如,如果使用iphone相机软件的开发人员发现gpu利用率很高,她可以与gpu架构师一起寻找更好的处理方法。这样,未来设计的图形芯片的效率将会更高。

a13仿生机器人工作时的内部情况如何?一般来说,将涉及分发、授权和移交的概念。对于低功耗任务,如打开和阅读电子邮件,iphone使用更高效的内核。然而,更重的任务,如加载复杂的网页,是高性能内核的责任。对于一些常规和成熟的机器学习工作,神经引擎可以自己完成。然而,对于更新和更高级的机器学习模型,cpu及其专用的机器学习加速器可以有所帮助。

然而,苹果的秘密是芯片的所有这些不同部分合在一起可以节省电池电量。智能手机芯片的一般方法是打开芯片的一部分来执行特定的任务。你可以想象打开整个社区的电源,让他们吃饭,看《权力的游戏》(Game of Thrones),然后关掉电源,再打开邻居的电源,让用户玩视频游戏。

另一方面,A13使用这种本地开关方法,但是这种开关的控制范围基于家用单元,因此浪费的电子较少。

席勒说:“无论是管理电池寿命还是优化性能,机器都会不断学习。十年前没有机器学习运行。现在,它将继续运行和做事。”

最后,这项技术的发展取决于我们人民对手机的简单要求——我们希望在手机上玩游戏可以像玩电子游戏一样流畅,或者我们可以在夜色中拍摄清晰精致的照片。当我们点击并滑动屏幕时,苹果工程师会密切关注,重新调整他们的设计,然后在明年制作一个芯片,可以引导我们再次升级手机。

译者:博西。

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