编者按：最近苹果和华为是你方唱罢我登场，相继都推出了自己的新手机。苹果iPhone11系列隆重推出，华为则Mate 30系列闪亮登场。如果仅从CPU的规格参数看，苹果的A13彷佛并不占优，但有名科技作者OM MALIK采访了苹果高等副总裁Phil Schille后在《连线》撰文认为，重点要看整合后的整体表现，在这方面苹果仍旧拥有上风。原文标题是：An Exclusive Look Inside Apple’s A13 Bionic Chip
在一年一度的iPhone发布会进入到第72分钟，苹果卖力营销的高等副总裁Phil Schiller开始约请Sri Santhanam上台，让他谈谈三款新手机均内置的全新A13 Bionic芯片。身形瘦长稍显腼腆的苹果工程副总裁Santhanam大概讲了四分钟。从很多方面来说，这是整场活动最主要的四个分钟。但并不是每个人都把稳到这一点的——不雅观众的眼力已经被被闪亮登场的新iPhone、三摄像头系统、神奇的夜间模式、令人印象深刻的视频功能以及更主要的电池电量增加所吸引了。
等到Santhanam先容完时，我能想到全都是数字。苹果的新芯片包含有85亿个晶体管。此外，它还有六个CPU内核：两个以2.66 GHz运行的高性能内核（称为Lightning）和四个效率内核（称为Thunder）。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以及用于机器智能功能的八核神经引擎，每秒可实行超过5万亿次的操作。
这款新芯片更智能，更快，功能更强大，但是不知怎的它却做到了能耗比前作还要少。它的效率比去年的A12芯片赶过约30％，这是新iPhone每天电池续航韶光延长了五小时的成分之一。
iPhone 11系列产品的发布只是重申了苹果相对竞争对手的真正上风在于它掌握着全体技能栈：软件，系统硬件以及芯片设计。从增强现实功能，到Deep Fusion和夜间模式等打算拍照模式，你可以从iPhone的功能集里面看到这种做法的好处。
在谈到A13 Bionic及其能力时，Schiller说：“今年的性能提升带来的最大好处之一便是语音合成。我们增强了iOS 13的语音合成功能，从而供应了更多的自然措辞处理功能，而这统统都须要借助机器学习和神经引擎来完成。”
时钟周期
从2007年推出iPhone初代至今苹果已经走了很长一段路。苹果的第一代手机运行缓慢，乃至都无法实行最基本的任务，比如复制和粘贴文本。它的电池续航能力很糟糕。它的相机会让超级名模看起来就像科学怪人的老婆。最初的iPhone险些不存在多任务处理，由于它的芯片主频只有412 MHz。当时的手机由一堆零部件拼凑而成，个中就包括了用于三星DVD播放器的芯片。很难想象这样一台设备有朝一日会颠覆大家对手机、打算和通信的意见。
对付苹果公司而言，情形很快就很明朗了，如果它想保持对竞争对手的领先上风，尤其是Android生态系统中的竞争对手的领先上风，就须要自己去构建整技能栈，这要花很多韶光。苹果公司在2008年的某个时候做出了设计和制造自己的芯片的决定。当时，该公司只有40名工程师，致力于集成各种供应商的芯片。然后，在2008年4月，苹果以2.87亿美元的价格收购了一家名为PA Semi的芯片初创公司。这样一来，芯片工程师的总人数增加到了约150名，并带来了手机上最主要的专业知识：功率效率。该小组的事情成果首先在iPad 4和iPhone 4 上向众人展示。这些设备由名为A4的处理器供应支撑，这款处理器是ARM所设计芯片的改进版。A4的紧张关注点是让视网膜屏幕出众。
这些年来，是苹果的芯片匆匆成了让大家在那些著名的活动上发出了阵阵惊叹的功能。Siri、视频通话、基于指纹和图像的身份识别，各种各样的相机功能——所有这些都是苹果在芯片技能上取得进步的结果。在2017年发布的iPhone X上，我在自己的博客上写道：“FaceID 是苹果不算秘密的‘秘密配方’之完美例证——硅晶、物理硬件、软件以及为了媚谄而设计的完美共生。将繁芜的技能变成邪术时候的能力取决于能否让各种需求和谐共处。” 这是史蒂夫·乔布斯留给这家他共同创立的公司的真正遗产。
竞争激烈
Johny Srouji管理着苹果不断拓展的芯片业务以及其他的硬件技能。许多人认为，苹果每年的研发预算中有很大一部分是都是留给Srouji他们团队的。几年前，Srouji 见告《彭博商业周刊》：“乔布斯得出的结论是，苹果要真正脱颖而出并拿出真正独特、真正伟大的东西的唯一方法，便是必须拥有自己的芯片。” 听说该公司的芯片部门有数百人，当我们哀求苹果高管透露细节时，他们并没有回答。
业界并未忽略苹果的芯片上风。用商用芯片还不敷以遇上苹果公司，后者在不断铸造自己芯片上风，每次只用于一部手机和一部平板电脑上。华为和三星（后者从一开始便是苹果的友敌）这两家公司很快就意识到，移动技能的未来将须要定制芯片，这样才能够领先其他的Android竞争对手并更好地跟苹果一决高下。
加州库比蒂诺的史蒂夫·乔布斯剧院，苹果公司副总裁Sri Santhanam 上周在在舞台上先容A13仿生芯片。
这些公司正在跟高通一起竞赛一场硅武备竞赛，排行榜的座次不断在洗牌。宣告时，上一代的A12 Bionic芯片发布时比苹果的竞争对手略胜一筹。然后今年，苹果利用iPhone 11发布会的机会来巩固其领先上风。
研究咨询公司Linley Group创始人，颇有影响力的时势通讯Microprocessor Report的发行商Linley Gwennap 被偶便认为是最主要的处理器专家之一。Gwennap 生平的大部分韶光都致力于跟踪研究处理器和芯片，那些营销手段没那么随意马虎给他留下印象。他的意见是，苹果当然仍具备上风，而且也赢得了基准测试。但是苹果的上风并不多。
在接管一次采访中谈到上一代的A12 Bionic时，Gwennap 指出，虽然苹果在单CPU的竞争中处于领先地位，但其他公司并没有掉队太多。
他说：“我以为其他的还不至于望尘莫及。我估量三星、高通和华为都会努力遇上。”
那么，自去年的A12推出以来，他们是否遇上了一点了呢？新的六核A13 Bionic跟苹果的三大竞争对手的最新芯片比较究竟是个什么样的态势？让我们来看一下数字。
三星最新的处理器Exynos 9825有八核，分成3个集群：两颗主频为2.73 GHz的高性能定制Mongoose内核，另两可主频为2.4 GHZ的Cortex A75内核以及四颗主频1.9 GHz，聚焦效率的Cortex A55内核。此外还有一颗Mali GPU以及三星的神经处理单元，还有LTE和内存功能。
华为的芯片叫做麒麟990 5G，采取了类似的三群集，八核设计。有两颗主频2.86 GHz的高性能Cortex A76内核，其余两颗主频2.35 GHz的A76内核，以及四颗主频1.95 GHz看重效率的Cortex A55内核。其余该芯片还配置了16核的GPU以及三核的达芬奇神经引擎。华为芯片晶体管的数量高达103亿个。
高通公司新的Snapdragon 855 Plus跟麒麟990和Exynos非常类似 。它采取了定制的Kryo 485 Gold内核，个中一个时钟频率为2.96 GHz，功能强大，其余三个Kyro 485 Gold时钟频率为2.42 GHz，四颗看重效率的Kryo 485 Silver内核频率为1.78 GHz。它还包含一颗Adreno GPU和高通的Hexagon 690 AI引擎。
这些芯片的部件更多跑的更快，因此你可能认为这些芯片的性能要比苹果的更好。但是现实是，我们险些不会把移动设备芯片的能力用到尽。一两颗高性能内核就足以知足我们对手机的大部分需求。与竞争对手的八核处理器比较，苹果的六核设计彷佛掉队了，但实际上，其芯片上的两个大处理器可轻易击败竞争对手的设计。苹果处理器的能效更高，这使它们比竞争对手具有明显的上风。例如，三星的Mongoose芯片就须要谨慎利用，以免导致容纳这些芯片的设备过热。纵然是A13新设计的定制效率内核也能击败竞争对手。
Gwennap 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，但它们在移念头能方面仍处于领先地位。” 他写那篇文章的时候说的是A12芯片。而A13的性能提高了约20％。
因此，这里要指出的是，规格和基准并未考虑到苹果的真正上风——跟设备的紧密集成以及该公司的开拓策略，即从电池那里挤出更多的运行时，同时提高关键运用的性能。
能效性能
那么，手机公司该当如何去阐述这些技能上风才能引起客户的共鸣呢？芯片的先容无关紧要。主要的是拥有最好的相机、最快的手机以及最大的电池。我们用Instagram、Facebook或YouTube 的韶光越长，我们就越乐意在这些高等手机上费钱。苹果新的iPhone 11 Pro和iPhone 11 Pro Max会检讨一下电池盒。这些手机分别将享受额外的四小时和五小时的续航韶光。他们是如何做到的？
这个问题的答案清楚地解释了苹果做完全个技能栈的先天上风。要想理解垂直整合的上风如何在像A13 Bionic这样的芯片中表示出来，我跟Schiller和Anand Shimpi坐到了一起，后者曾是是一位有影响力的半导体与系统，是网站AnandTech 的创始人。Shimpi 现在是苹果Platform Architecture团队的成员。
新的A13大大超过了去年的A12，所有紧张部件均有20%的性能提升：六个CPU内核、图形处理器以及神经引擎。对付本来已经很高性能的芯片来说，看到性能如此大的提升就好比看着博尔特在冲刺中击败了自己一样。
Shimpi 说：“我们在公开场合常常谈论性能问题，但现实是，我们把性能看作是单位能耗的表现。我们把性能看作是能效，如果你在做效率设计的话，那么恰好也在做性能设计。”
Shimpi 和Schiller对这种对猖獗关注功率效率和性能的态度很明确。比方说，CPU团队会研究iOS 上的运用是怎么用的，然后利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，它就能够更好地去完成大多数人在iPhone上所做的事情。
Shimpi 说：“对付不须要额外性能的运用来说，你可以用去年的性能跑而功率却要低得多。”
这种策略不仅适用于CPU。同样的每瓦性能规则也运用到机器学习功能和图形处理之中。比方说，如果用iPhone摄像头软件的开拓职员创造GPU的利用率很高的话，那么她可以跟GPU的架构师互助，找出更好的处理办法。这样将来设计出来的图形芯片的效率就会更高。
硅协同效应
那么A13 Bionic事情的时候内部是什么情形呢？一样平常会涉及到分配，授权和交卸这几个观点。针对低能耗的任务（比方说打开和阅读电子邮件），iPhone会利用更高效的内核。但是诸如加载繁芜网页之类更繁重的任务，则由高性能内核卖力。对付某些常规的、比较成熟的机器学习事情，神经引擎自己就可以做了。但是对付较新的，更前辈的机器学习模型，CPU及其专用的机器学习加速器可以供应帮助。
但是，苹果的秘密在于，芯片所有这些不同的部分凑到一起就能够节省电池电量。一样平常的智好手机芯片的做法是，打开芯片的一部分去实行特界说务。你可以想象成打开全体社区的电源，让他们吃晚饭，看《权力的游戏》，然后关闭电源，然后打开邻居的电源，让用户玩电子游戏。
而A13呢，也是用这种局部开关的办法，但是这个开关掌握的范围因此家庭为单位的，以是摧残浪费蹂躏的电子更少。
Schiller说：“不管是管理电池的续航还是优化性能，机器都会一贯学习。十年前还没有机器学习在跑。现在，它会一贯跑，不断地干工作。”
末了，这项技能的发展取决于我们人对手机的大略哀求——希望在手机上玩游戏能像玩游戏机一样流畅，或者在夜色朦胧的阴暗环境下也能拍摄出清晰的精美照片。我们点击和滑动屏幕时，苹果的工程师会密切关注，重新调度他们的设计，然后明年做出一款能诱使我们再度升级手机的芯片。
译者：boxi。
