iPhone史上哪代手机芯片最牛——苹果的 A 系列处理器成长进程_架构_机能

苹果在芯片领域的奋斗史，最早可以追溯到1986年，此后几经波折，终极在2007年迎来了转机——由于这年 iPhone 出身了。
此后苹果的赢利速率越来越快，搞事机遇逐渐成熟。

2008年，苹果秘密收购了 P. A. Semi，该公司的 150 名天才工程师此后大部分都留在了苹果。
同年又挖来了如今依然在职的 Johny Srouji，并让他卖力领导苹果芯片团队。

经由一年多的努力，2010年一月尾，A4处理器随初代 iPad 正式亮相。
其通过魔改三星的 S5PC110（蜂鸟）处理器设计而成，并基于三星 45nm 制程工艺打造，一时之间沦为笑谈。

正当众人以为苹果造芯又将草草停止之时，苹果却以迅雷不及掩耳之势收购了 Intrinsity 公司——三星蜂鸟处理器之以是能够成为“单核之王”便是由于采取了这家公司的Talus平台！

就这样，苹果又吸收了一批 100 多人的芯片人才团队，于是下一代处理器的研发进度大幅加速。
2011年三月初，A5处理器随 iPad2 一同问世，也便是说一年不到就研发成功了。

这代没有再走“魔改”路线，而是基于ARM的 Cortex-A9 公版架构进行自主设计的双核处理器；GPU 部分则集成了 Imagination Technologies 公司的 PowerVR SGX543（双核心）。

正当众人惊叹 A5 处理器竟然能在这么短的韶光内“咸鱼翻身”之时，苹果又在2012年玄月份 iPhone5 的发布会上推出了 A6 处理器——史上首款苹果自研 CPU 架构芯片就此问世。

从 ARM 的指令集架构到终极送交制造，仅仅只花了 18 个月的韶光，由此可见苹果芯片设计团队能力之胆怯！
以是这首个自研架构被命名为了“Swift”，即“迅速飞快”之意，其既能解释研发进度迅速，亦能反响芯片运行速率飞快。

这次的制程升级为三星 32nm 工艺，CPU双核架构基于 ARMv7-A 指令集架构设计，主频为 1.3 GHz。
GPU型号较前代不变，但由双核心增至三核心，频率为 250 Mhz。

（二）经典时期

虽然A6相较于A5，在没有增加 CPU 核心的情形下还能有 50% 以上的性能提升，表现已经很惊艳了，但真正的好戏还在背面——由于2012年 ARMv8 架构已经开始授权了。

ARMv8是 ARM 公司首款支持 64 位指令集的处理器架构，当时苹果的嗅觉极其灵敏，该架构刚问世便取得授权并开始了自己的第二代自研CPU架构事情。
而这次，又是仅用了 18 个月，就在没有任何参照的情形下完成了。

2013年玄月份，在 iPhone5S 的发布会上，A7 处理器在万众瞩目的情形下隆重登场。
这次不仅制程升级为三星 28nm 工艺，还首次集成了 M7 运动协处理器，并拥有全新的 64 位自研 Cyclone (旋风) CPU核心（业界首次）。

在主频不变的情形下，全新CPU核心的性能暴涨 70% 以上！
GPU部分也换上了全新的型号——PowerVR G6430，拥有四核心，频率为 450 Mhz，性能增幅较前代直接翻倍式提升！

苹果自研芯片史上第一次“挤牙膏”的作品，出身于2014年玄月份的 iPhone6 系列发布会上，这款芯片也是苹果首款台积电代工版本——采取了台积电 20nm 制程工艺。

台积电的这个制程节点，在芯片代工史上可谓是臭名昭著了，那款遗臭万年的高通“火龙810”便是采取了这个工艺。
以是这次苹果“挤牙膏”，也是由于功耗问题不得已为之。

这代的自研 CPU 架构被命名为“Typhoon”，转向台积电代工又命名为“台风”，或许这便是俗称的“彩蛋”吧。
CPU部分核心主频提升至 1.4 Ghz，单核性能提升 20%。

GPU 部分升级为PowerVR G6450，依然四核心设计，频率为 533 Mhz，性能较前代提升 33%。
比较于前几代动辄暴涨的性能，这代的性能提升颇有果子的“未来范”。

2015年，三星在台积电“叛将”梁孟松的助力下，率先实现了14nm工艺的大规模量产，反不雅观隔壁台积电当时仅仅量产了16nm工艺而已！
台积电创始人张忠谋直接气炸，于是一纸诉状就把梁孟松给告了。

本来苹果对付之前台积电的 20nm 工艺就不满意了，于是就分了近一半的订单给三星。
正是因此，2015年玄月份随 iPhone6S 系列发布的 A9 处理器，涌现了两种代工版本。

这代的自研架构被命名为“Twister”，可见苹果非常有自傲，以“龙卷风”之名凸显性能的飞跃。
CPU核心主频这次大幅提升至 1.85 GHz，性能提升 50% 以上，关键峰值功耗还大幅降落了——妥妥神 U 表现！

GPU 部分升级为PowerVR GT7600，拥有六核心，频率为 650 Mhz，实际性能也一如堆料的猖獗直接翻倍式增长！
综合来看，苹果确实有“狂”的成本，A9处理器也随 iPhone6S 系列一起名震天下。

由于张忠谋的诉讼，梁孟松终极败诉并离开了三星，而缺失落了技能灵魂人物的三星，今后将由于良率和泄电问题彻底失落去苹果的订单——由于 A9 处理器的订单三星代工翻车了。

于是，2016年玄月份随 iPhone7 系列发布的 A10 处理器，皆基于台积电 16nm FF+ (之前 16nm FinFET 的增强版) 工艺打造。
三星至此彻底出局，未来三星还将在 7nm EUV 节点进一步掉队于台积电。

这代的后缀“Fusion”源自 CPU 架构采取的 big.LITTLE 大小核设计，个中增加了两颗名为“ Zephyr (和风) ”主频为 1.05 Ghz的小核。
两颗大核名为“Hurricane”，即“飓风”之意——主频高达 2.34 Ghz！

单核性能提升 40%，但这次四核并不能同时运行，只能通过“核心群”切换的办法实现高能效和高性能这两种模式。
GPU 型号不变，仅做了超频处理（增至 900 Mhz）。

（三）全自研时期

2017年玄月份的 iPhone8 发布会上，A11 处理器带着全新的“Bionic”后缀粉墨登场——该后缀源于苹果自研的全新神经网络打算平台（双核架构，强力支持新增的3D构造光人脸识别）。

这代的制程升级为台积电 10nm 工艺，自研CPU架构将小核的数量增至四颗；有趣的是这次小核架构是基于A6处理器之 Swift 核心架构设计的（这便是为什么果芯小核性能那么牛之根本缘故原由），主频提升至 1.42 Ghz，同时还有个新名字“ Mistral (西北风) ”。

加上两颗被命名为“ Monsoon (季风) ”的大核，以及可以开释全部核心性能的第二代性能掌握器——多核性能直接暴涨 75% 有余！
其余这次还集成了苹果的自研三核心 GPU，性能较前代提升了 40% 以上。

实际上苹果在 GPU 方面有所动作已久，例如从 A8 起苹果就开始自主设计GPU的着色器内核以及驱动了，今后又持续在供应商 Imagination 公司处挖了很多优质图像工程师人才。

2018年玄月份随iPhone XS系列发布的 A12 处理器，虽然其CPU架构是基于新的 ARMv8.3 指令集架构设计的，但紧张是提升了安全性能、AI 性能和 DSP 性能，故CPU部分性能提升并不明显。

这次的两颗大核苹果也很实诚地将其命名为“ Vortex (涡旋) ”，主频略升至 2.5 Ghz。
四颗小核的命名“ Tempest (狂风) ”倒是比较狂——实际上既没有提升主频也没有升级架构而是提升了能效（由于制程升级为了台积电 7nm 工艺）。

不过 GPU 部分却是这次的亮点，由于集成了苹果自研的四核心GPU，性能大幅提升 55%！
同时得益于全新架构的支持，第二代神经网络引擎升级为全新八核架构，AI 性能暴涨的同时功耗还骤降！

2019年随 iPhone11 系列发布的 A13 处理器，指令集架构连续升级为 ARMv8.4-A (大幅提升安全性能)，制程则略微升级为台积电 N7P 工艺（这导致了 A13 整体能效不佳）。

两颗全新大核被命名为“ Lightning (闪电) ”，主频略微提升至 2.66 Ghz；四颗小核的主频也有提升—— 1.73 Ghz (被命名为“Thunder”，即雷电)。
可见这代没有挤牙膏了，以是CPU整体性能提升了 20%。

GPU 部分虽然没有增加新的核心，但由于架构的升级和频率的提升，以是性能提升了近 20%。
这代真正的亮点是 CPU 四颗小核的能效表现非常精良，别的部分则拖了后腿。

基于全新小版本 ARMv8.5-A (进一步提升安全性能和 AI 性能) 指令集架构设计的 A14 处理器，竟然是随2020年玄月份的 iPad Air4 发布的 (梦回 A4 和 A5 时期)，这次的制程升级为台积电 5nm 工艺。

全新自研CPU架构的两颗大核改名为“ Firestorm (火风暴) ”，主比年夜幅提升至 3 Ghz；四颗小核改名为“ Icestorm (冰风暴) ”，主频略升至 1.8 Ghz。
这代的情形和前代截然相反，竟然变成了两颗大核能效表现极其精良！

GPU 部分依然没有新增核心，以是性能提升并不是很大，但得益于工艺的升级，能效表现精良。
同时，得益于新架构的支持，这代的神经网络引擎升级为了全新的 16 核架构，AI 性能再次突飞年夜进！

前代大核能效表现精良的特点比较适宜平板设备，以是在 iPhone12 系列上的表现比较拉胯，这也能阐明为什么 iPhone11 系列日常利用会比较舒畅——四颗小核能效表现精良是重点。

以是，2021年玄月份随 iPhone13 系列发布的 A15 处理器，由于全新的四颗主频提升至 2.02 Ghz的“ Blizzard (暴雪) ”小核能效提升明显，故日常利用更舒畅。
当然，小升级版的台积电 N5P 制程工艺也出了一份力。

至于这代的两颗主频提升至 3.23 Ghz的“ Avalanche (雪崩) ”大核，能效表现和前代一样精良。
同时 GPU 能效进一步提升，个中满血版的五核心 GPU 其性能大涨了 30%。

（四）躺平时代

最新的 A16 处理器是随2022年玄月份的 iPhone14 Pro 系列发布的，基于最新的 ARMv9-A (实际上对应的便是 ARMv8.5 架构) 指令集架构设计，制程升级为台积电 4nm 工艺。

由于前代 A15 太过精良，故这代的升级实在乏善可陈。
两颗“ Everest (珠穆朗玛峰) ”大核虽然命名很霸气，但性能提升基本便是频率提升的结果——主频提升至 3.46 Ghz。
四颗“ Sawtooth (锯齿) ”小核主频没变革，CPU 整体能效进一步提升。

不过，五核心 GPU 这边，相较于前代的满血版可以说是千篇一律；iPhone14 Pro 系列的 GPU 性能之以是能有一丁点提升，基本上全依赖于新升级的 LPDDR5 运存。

尾声：

纵不雅观苹果 A 系列手机芯片历史，A7 和 A9 是当之无愧的“超神U”，个中前者紧张是受益于革命性的 64 位全新架构和制程工艺整数代升级，从而封神。

而后者则紧张受益于前代的“挤牙膏”操作、制程工艺的大幅升级 (采取了全新的晶体管架构)、自研CPU架构的各种细节优化，从而造诣了另一个传奇。

接下来能称为神 U 的，也就只有完备吃下苹果“全自研红利”的 A11 了，今后整体表现不错的果芯还有 A12 和 A15。
至于今年的 A17 到底能不能来点惊喜，就拭目以待吧。

END

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