核心,神经网络

3nm首秀翻车了吗?APPLE A17到底"Pro"在哪?


3nm首秀翻车了吗?APPLE A17到底"Pro"在哪?

  北京时间9月13日凌晨1点,一年一度的果粉春晚拉开帷幕,虽然这个果粉春晚真的越来越“春晚”,但仍然充斥了不少能让科技爱好者惊喜、振奋的点,其中最让人期待的便是A系芯片的例行更新,自从iPhone4的苹果自研A4芯片开始,A系芯片都在以其领先的制程、先进的架构以及越来越好的效能表现征服着移动Soc领域,其中有不少经典之作,让其他处理器望尘莫及。

  今年的例行更新中,A17也如约而至,iPhone15Pro系列首发了采用了台积电N3工艺的A17 Pro芯片,这也是苹果第一次在A系芯片中使用Pro后缀,那么这款Pro的Soc Pro在哪里呢?第一款采用3nm制程的芯片能够给我们带来怎么样的惊喜呢?对比前几代产品,A17 Pro有什么创新的亮点呢?让我们一起来看:

  从苹果给出来的简单微架构来看,A15、A16,甚至是最新的A17 PRO三者微架构上的改变并不算多,主架构仍是2大性能核心+4小能效核心,5~6个GPU核心,以及16个神经网络引擎,大致上三者的变化并不大。

  于是我们根据Wiki百科目前公开的资料整理了A17 PRO、A16与A15三者规格的对比。先从工艺来看,A15采用的是N5P工艺,而A16虽然同样是5nm,但是其密度更高,所以称之为N4P。A17 PRO则采用了全新的N3制程,因此其内部的晶体管数量也上升到了19 Billion。而其他的规格由于信息仍未公开,所以我们目前也很难了解到。但是GPU增加1Core、神经网络算力提升到35TOPS、内置USB 3控制器,以及支持AV1解码这些亮点优势也是较为明显的。

  先来总结一下A17 PRO提升亮点就是:GPU增加1Core,达到6个GPU核心数量,性能提升20%;同时A17 PRO还支持光线追踪技术,是上代A16的4倍性能;而CPU核心数量同为2+4混合核心的组合,为我们带来了10%性能提升;最强的其实是神经网线(NPU)这方面,同样是16个核心,但性能提升却是200%,看来苹果低调地把神经网络引擎性能提升上去了。

TSMC 3nm制程

  APPLE官方证实了较早前网络上就已经流传A17 SOC将会是采用TSMC 3nm制程的芯片,虽然我们目前无法了解到这A17 PRO用的是N3B工艺,还是最新升级的N3E工艺(良品率更好),但划重点是 苹果占据了绝大部分TSMC 3nm制程的初期订单,其中包括未来的M3芯片。

图源:Anandtech

  那3nm制程有何优势呢?根据外媒Anandtech早期整理的TSMC制程对比表来看,N3相比N5在同功耗情况下能带来10%~15%性能,在相同的频率下功耗能降低25%~30%,能耗比提升还是相当明显。同时在同一个芯片物理面积的情况下,N3相比N5晶体管密度提升1.7倍,也意味着同面积下可以容纳下更多的晶体管数量。

  工艺带来的提升往往就是晶体管数量的增加,相比A16的16 Billion,A17 PRO晶体管数量为19 Billion,只增加3 Billion其实还真不算太多,毕竟A17 PRO增加的功能亮点可不少呢。

  当然APPLE不会与NVIDIA一样提供详细的核心DIE图,架构图之类的,常规化的解释了每个SOC中带有什么样的功能模块 ,每个功能模块作用与提升多大。

  核心方面提升较为明显的是2个性能核心提升了10%,当然也有细微核心优化与改进;而4个能将核心被定义为超高能讲的移动处理器,这部分主要仍是工艺带来的能耗比提升为主,因此APPLE强调了能效核心的性能功耗比竞争对手高3倍。至于竞争对手是高通还是哪家的,这里就不过分解读。

神经网络算力

  A17 PRO神经网络算力提升到了35TOPS是相当夸张的,要知道同样是16 Cores的A16神经网络算力只有17TOPS,两倍提升还真的相当 的夸张。但从晶体管数量来说,2倍的提升应该是从单元架构层面上的,若不然同单元架构情况下提高频很难能够获得2倍性能提升。

  题外话,这样来看,或者未来的APPLE M3芯片也将会在神经网络单元上有着较大的提升。

  为了应对越来越多的流媒体以及视频平台支持AV1格式,A17 PRO内置了AV1视频的硬件解码器,这也与之前的AVFoundation框架相响应,这样我们iOS系统中就具备AV1硬解码能力,手机就能直播硬解播放AV1格式视频。

  不单是处理器的型号A17 PRO带上PRO,其GPU单元也是Pro-class GPU的命名方式,虽然说这有一部分的营销因素在内,但是A17 PRO处理器中的GPU性能提升是实在的,6个GPU核心,20%性能提升;而这部分的提升相信同样是工艺进步以及核心数量带来的,以使得其能效比提升。

  A17 PRO处理器中GPU的另外一个提升是加入了网格着色器,以及更强的光线追踪能力(4倍于A16处理器),如APPLE官方展示的内容一样,硬件支持光线追踪技术能带来更高的流畅度,进一步提升游戏体验。

内置USB 3控制器

  最后自然是这次比较吸引各位数码玩家的内置USB 3控制器,这也是首颗APPLE内置USB3控制器的SOC,物理接口也是从雷电换成了TYPE-C接口,接口带宽从原来USB2.0 480Mbps直接提升到了10 Gbps。另外一个问题就是充电功率能达到什么样级别的,之前C2L为PD 18W,那么现在USB3之后或者30W以上不是梦。

编辑点评

  A17 PRO这个可以说是Apple silicon的另外一个起点,虽然CPU与GPU部分其实更多的是来自先进的TSMC N3工艺带来的提升,但是神经网络单元的翻倍提升将会成为未来Apple在移动处理器的图像处理、光线追踪,以及未来的Ai单端运算中占据比较大优势。另外内置USB 3控制器比单纯的更换物理Type-C接口来得更为意义重大,10Gbps的传输速度或者会成为更多内容制作者喜欢的生产力工具。