今天，蘋果發布了最新一代的iPhone。作為新一代的旗艦蘋果手機5代，新手機的功能帶有蘋果對未來和消費者期望的希望。但是，從美國半導體人的角度來看，我們更加關注內部技術的發展，尤其是在其處理器上。

由于iPhone 4配備了其第一個A系列處理器A4，因此Apple維持了每年9月更新第一代移動電話的開發頻率，并更新下一代處理器的開發頻率。在每次更新中，處理器的性能也得到了極大的提高。新發布的A11處理器使用2+4個六核設置，并集成了超過40億的晶體管，與上一代相比，性能大大提高。毫無疑問是一個處理器強國。

隨著新處理器的發布，讓我們回顧每一代蘋果的處理器及其開發過程。

A4：無處不在

在發行時期制造iPhone 4之前，每一代蘋果的iPhone產品都使用第三方處理器。例如，在iPhone 3GS上，使用帶有ARM Cortex-A8體系結構的三星S5PC100處理器。但是，當它于2010年發布時，蘋果推出了獨立開發的處理器A4，這是蘋果公司第一次在iPhone上使用A系列處理器。

蘋果A4基于手臂建筑。第一個版本版本模型基于45nm流程和PowerVR SGX 535圖形處理核心集成了ARM Cortex-A8處理器核心。根據核心微觀照片，與三星開發的S5PC110芯片相比，其皮層A8核心已除去了一些接口組件，并且L2高速緩存從S5PC110的512KB擴展到640KB。它的性能應比相同頻率的S5PC110的性能稍好。

A5：雙核的首次體驗

A5是由Apple在美國設計的手臂處理器，由三星電子產品替換Apple A4。 iPad 2是Apple A5處理器的第一個設備。 iPhone 4S于2011年10月4日推出，還使用了Apple A5處理器。 iPad Mini于2012年10月推出，繼續使用Apple A5處理器。安裝的芯片設備已被廣泛銷售了很多年。

Apple A5采用45納米核心ARM Cortex-A9同步雙核架構。蘋果聲稱其計算性能可以提高2次。它配備了IT公司的PowerVR SGX543 MP2 GPU，頻率為200MHz。繪圖性能比上一代A4高7倍。它具有低功耗特性，并支持低功率DDR2 DRAM。 A5的成本估計比A4貴75％，但隨著產量的增加，價格差異應降低。

通過對Apple A5處理器的初步芯片顯微鏡分析，我們發現A5具有兩個值得注意的主要特征。首先，A5的核心區域比A4大得多。 UBM Techinsights和Chipworks分析機構都得出結論，A5的核心面積達到12.1x10.1mm = 122平方毫米。與A4的53平方毫米相比，其面積增加到A4的2.3倍。

讓我們看一下A4/A5的核心布局圖，并考慮導致A5區域大大增加的原因。在這里，我們使用的是芯片工作的核心布局圖?？梢钥闯?，在A5中集成的兩個ARM核心約為A5總面積的14％，這與A4中ARM單核占據的面積大致相似。

值得一提的是，A5之后有A5X，這是由Apple在美國設計的同步雙核處理器Apple A5的衍生版本。僅將圖形處理器升級到專用于iPad（第三代）的四核PowerVR SGX543 MP4。蘋果聲稱其圖形處理能力是上一代iPad 2采用的Apple A5處理器的兩倍，是其競爭對手Nvidia Tegra 3處理器的四倍。

A6：多核時代的毅力

2012年，在NVIDIA，三星和高通競爭推出了一個四核智能手機處理器芯片組之后，智能手機還進入了今年的“四核時代”。但是，就屏幕尺寸和手機處理器芯片計劃而言，我們可以看到蘋果不愿盲目遵循市場趨勢并遵守現有的產品設計原則。因為他們今年推出的A6仍然是雙核。

該芯片使用Apple開發的Swift體系結構來同步雙核CPU，并集成了PowerVR SGX543 MP3圖形處理單元，頻率為266 MHz，并且CPU時鐘速度可以達到1.3GHz。存儲器控制器使用三星電子的32nm hkmg工藝升級到1066MHz LPDDR2（8.5 GB/sec），尺寸為96.71平方毫米，比Apple A5（45nm版本）小22％，并且具有較小的功耗。

Swift體系結構使用ARMV7S指令集并包含ARM Cortex-A15 MPCore的多個功能，例如支持高級SIMD V2和VFPV4。與基于皮層A9的CPU相比，Swift具有三個前端解碼管道和2個FPU單元，這些CPU只有兩個前端解碼管道和1個FPU單元。

與A5處理器包僅512MB的LPDDR2-800 RAM相比，A6處理器包裝1 GB 1 GB的LPDDR2-1066 RAM，理論存儲器帶寬也從A5的6.4 GB/s增加到A5 gb/s。 A6還配備了新版本的ISP。與A5相比，A6的射擊速度，低光性能，消除噪音和視頻反動力性能得到了改善。

同樣在今年，蘋果推出了A6X。 A6X是Apple定制的SOC。它是Apple A6的衍生版本，它包含與Apple A6相同的同步雙核ARMV7架構中央處理器，并且只有圖形處理器升級到在300MHz下運行的四核PowerVR SGX554 MP4。 [3] [4]與A6不同，A6X被熱導體覆蓋，并且記憶模塊與芯片分開包裝。

A6X也由三星電子制造，并使用32納米工藝HKMG（高κ金屬門）制造，面積為123mm2，比A6大26％。 A6X是該公司的最后一個A系列SOC，具有32位體系結構。

A7：移動CPU進入64位時代

對于蘋果公司來說，這一代處理器是整個移動處理器行業的重要一步，因為使用此處理器，移動處理器已進入64位時代。 A7是一個64位桌面級別的架構處理器，它是一款時期制作的CPU，它使許多Android措手不及。

移動計算和傳統臺式計算之間的界限開始變得模糊，這對行業具有重要意義，并且具有深遠的影響。同時，由于A7的出色性能和功能消耗，Apple這次沒有設計X-Suffix芯片，但讓iPad直接使用A7，該A7顯示了其強大的性能。

采用64位體系結構的目的是提高RAM的尋址能力。 32位系統的RAM只能支持4GB（2至32個功率），而64位系統可以從理論上支持16 EB（Exabytes，2的功率為64，16 EB等于16,777,216 TB）。兩者之間的區別很明顯。但是，至于iPhone，最新的iPhone 5S RAM容量僅為1GB。即使是所謂的征用內存的怪物Android，三星Galaxy Note 3，具有最高內存，目前只有3GB，其小于32位系統限制。此外，初始化（初始化）時，高容量RAM還需要大量功耗。對于功率有限的智能手機，主要目標應該是節省動力，而不是消耗更多不需要的內存。

此外，我們必須利用64位處理器，包括操作系統和應用程序，必須為64位；但是，在文件大小或RAM容量方面，64位應用程序將變得更大，這不僅占用了更多的空間，而且使電源管理更加復雜。

蘋果說，此CPU和GPU的效果是Apple A6的兩倍。 CPU部分采用了64位ARMV8體系結構，這使iPhone成為世界上第一款使用64位處理器的智能手機。該文檔是由三星電子在28nm工藝中生產的。

CPU部分是Apple開發了自己的64位ARMV8雙核處理器，因此該體系結構將無法完全符合Cortex-A57。蘋果說，蘋果A7包含超過10億晶體管，死亡尺寸為102mm2。相比之下，英特爾的桌面處理器Core i7-47770K包括8MB L3，其晶體管僅為14億，死亡尺寸為177mm2。

泄漏的數據表明，GPU部分中沒有以前的SGX5系列PowerVR函數。上一代iPhone 5使用PowerVR SGX543，iPhone 5S使用A7 GPU。芯片檢測后，新的GPU是新的6系列PowerVR G6430。蘋果說，GPU性能已達到第一代iPhone的56倍，并且性能達到了游戲機級別（即PS3和Xbox 360）。測試表明，性能遠遠超過了iPad上使用的PowerVR SGX543 MP4組合。

A8：20nm工藝第一體驗

Apple A8是Apple于2014年推出的第二代64位產品，這是該行業第一個使用20nm流程的芯片。與過去不同，蘋果芯片以前被TSMC的鑄造廠代替，而不是三星。蘋果公司聲稱，它的CPU性能高25％，比上一代Apple A7高出50％，能源效率提高50％。

CPU部分是自定義的“改進的旋風版”，而上一代A7是“旋風”，它保持了雙核設計。 L1緩存為64KB指令 + 64KB數據，L2為1MB，L3為4MB。 GPU使用Imagination Technologies的PowerVR GX6450，核心數量仍然為4。根據Apple的說法，它比上一代的繪圖性能高50％。值得一提的是，蘋果公司還擁有9.5％的股份。

Apple A8是使用20nm工藝生產的，不再由三星制造。 TSMC聲稱20nm工藝可以將芯片速度提高30％，將整合增加90％，或者將功耗降低25％。具體的權衡取決于芯片設計。

它包含20億晶體管，大約是蘋果A7的大小的兩倍，但晶粒尺寸從102mm2降低到89mm2（不采用新的架構，但晶體管的間距均勻。在IN中，Apple通過其更新的過程減少了CPU區域。

1GB的LPDDR3內存也包裝在SOC中。 iPhone 6使用的LPDDR3內存由SK Hynix生產，而iPhone 6 Plus的內存由Elpida產生。

A8的內存子系統基本上沒有改變，只有一些次要調整。 SRAM緩存仍然存在，并繼續同時提供CPU和GPU（可以被視為3級緩存），其容量為4MB，而內存控制器仍然支持LPDDR3-1600。測試后，發現與A7相比，A8的內存帶寬略有增加，外觀為2-9％，非常小，表明它來自進一步的優化。

A8之后，蘋果發布了A8X，Apple的A系列GPU正式進入了八核時代。

A8X使用的架構仍然是旋風架構的增強版本。該處理器具有30億晶體管，占A8的150％，是A7的3倍。他們估計該區域將大于A6X的123平方毫米。盡管它仍在iPad上安裝，但晶體管的顯著增加將使處理器區域僅次于A5X的165平方米，并且是蘋果的第二大處理器芯片。

與以前的A8處理器相比，單線程的運行分數為1798，增長了12％，而多線程運行分數為4468，高達55％，而A8則高于A7，高于A7，高于Apple的網站描述。像A7和A8一樣，它提供了4MB的L3緩存空間，并且不會分開處理器和圖像處理，因此在處理和加速處理過程中，所有帶寬都可以用盡。

A9：兩個程序提出的績效糾紛

Apple A9基于Apple獨立的微體系結構（與ARM發布的公共微體系結構不同），其中包含一個中央處理器核心，并且具有64位ARMV8-A指令套件的體系結構。該芯片于2015年9月9日發布，首先配備了iPhone 6s和iPhone 6s以及智能手機。蘋果公司聲稱，與上一代Apple A8和圖形性能相比，CPU的性能提高了70％，使其成為當代時代最強大的ARM Architection芯片。

作為雙核64位處理器，系統的主要頻率為1.85 GHz，與ARMV8A指令集體系結構兼容。蘋果將??此獨立開發的微體系結構“ Twister”命名為代碼名稱。

配備iPhone 6s的A9芯片內部有2 GB的LPDDR4內存。在緩存方面，A9芯片的兩個處理器內核每個具有64 kb的1級指令緩存和64 kb的1級數據緩存，而2級高速緩存的3 Mb和4級高速緩存的3 MB由系統芯片的兩個內核共享。 A9芯片的“ Twister”微體系結構與第二代“旋風”微結構（對于A8芯片）相似。

它具有以下特征：16級指令管道，指令傳輸寬度為6，負載指令延遲期為4，分支預測的失敗成本期為9，具有4個整數管道，4個算術邏輯單元，2個訪問單元，2個訪問單元，2個分支單位等。微結構調整和較低的過程節點。

芯片還包括一個新的圖像處理器，該處理器可以為相機提供更好的降噪和聚焦性能。 A9芯片還直接集成了M9運動協處理器，該協助器主要負責從加速傳感器，陀螺儀，指南針，壓力傳感器等中采樣和處理數據，并且還負責識別Siri語音命令。

就OEM而言，Apple首次使用雙OEM策略。

該芯片由TSMC 16NM和三星14nm生產，但也引起了兩個芯片之間的一些差異，這引起了極大的爭議。

TSMC和三星兩個版本的核心區域完全不同。前者的平方毫米為104.5平方米，而后者則以96平方毫米的控制，約為9％。但是，它們的內部結構是相同的，所有結構都具有相同的CPU，GPU，內存控制器，協處理器等，但是在不同的過程條件下，特定的布局和細節略有不同。

說到核心區域，Apple的A系列處理器已在約100平方米的毫米中受到控制，但是隨著每一代的升級新工藝，也存在明顯的波動。 45nm A5最近是最大的，達到122平方米。 20nm A8是最小的，只有89平方毫米。超過20億晶體管的A9實際上不是很小的。

同樣，蘋果后來推出了A9X。

A9X仍然采用雙核設計，并且芯的數量并沒有增加，主要是因為在確保芯片尺寸盡可能小的同時，添加CPU芯太難了。

就GPU而言，在A9X核心中總共發現了6個GPU單元，每個單元都有兩個GPU核心?？偣灿?2個GPU核心，總共384個流處理器，大于Tegra X1的256個。

A10：四核CPU與個人計算機相媲美

2016年9月7日，蘋果在其新旗艦產品中發布了蘋果新一代處理器Apple A10 Fusion的iPhone 7和iPhone 7 Plus智能手機。

10 Fusion是Apple的第一個使用Big.Litter配置的四核SOC，其中包括兩個高性能核心以及兩個高效效率和節能核心。 However, the A10 Fusion adopts the big.LITTLE core built-in switcher (IKS) instead of the HMP method adopted by Qualcomm Snapdragon 820: a low-power core and a high-performance core form a pair, share the L2 cache, as a virtual CPU core (switched according to the load needs in the iOS core), each virtual CPU core only has a high-performance core or low-power core operating at the same time, so在iOS中只能看到兩個處理器。

A10的高性能CPU核心是代碼為“颶風”，而低功率CPU核心則為代碼為“ Zephyr”蘋果手機5代，這兩個都是Amp Apple本身設計的ARMV8兼容微體系結構。蘋果聲稱，與上一代相比，這種芯片的CPU性能提高了40％，圖形計算中的CPU性能提高了50％。

這一代A10融合已成為蘋果的第一個四核處理器。官方數據顯示，它具有33億晶體管，A10 Fusion處理器有兩個大核和兩個小內核。在性能方面，A10 Fusion處理器將比iPhone6s的A9處理器高40％，該處理器的高度是iPhone6的A8處理器的兩倍！更重要的是，功耗僅是前一個功耗的五分之一。

同樣，A10融合處理器也大大改善了GPU。 A10的GPU處理速度比A9處理器快幾乎50％，并且是A8的3倍。與A9相比，與A8相比，功耗也會降低三分之一，與A8相比，功耗直接降低了一半。此外，根據蘋果的官方介紹，由于新的A10 Fusion處理器和M10處理器，iPhone 7的電池壽命比iPhone 6s的電池壽命高2小時，而且iPhone 7 Plus的電池壽命也比iPhone 6S Plus的電池壽命也高1小時。

當然，A10X也是必不可少的產品。

Apple A10X Fusion是由Apple設計的64位ARM Architecture SoC。它首先配備了10.5英寸iPad Pro和第二代12.9英寸iPad Pro于2017年6月5日發布[1]。 A10X集成了嵌入式M10協處理器[2]。 A10X是A10的一種變體，蘋果聲稱與A9X相比，CPU速度增加了30％，GPU速度增加了40％。

總結

推出十年后，蘋果的iPhone銷售額也超過了12億臺。也就是說，蘋果的銷售量每年將超過1億臺。蘋果的市場價值也飆升。技術的改進和產品體驗是最基本的保證。 A系列處理的作用具有重要意義。我們期待蘋果為我們帶來更多新的技術和產品，這些技術和產品在將來會更好。 （Text/Li Shoupeng）

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