每年，我們都會查看Apple 的 A 系列芯片（在 iPhone 中首次亮相并經(jīng)常用于 iPad）的發(fā)展軌跡，以了解下一代芯片的性能。通過結(jié)合我們對最先進的芯片制造和封裝工藝的了解以及 Apple 過去的改進，我們通常可以收集下一代片上系統(tǒng) (SoC) 的內(nèi)容。

今年，當我們展望 A16 時，做出這個決定比以往任何時候都難。因為最新的謠言表明，A16 不會前進到一個主要的新制造工藝節(jié)點，而且它只會出現(xiàn)在iPhone 14 Pro和 Pro Max 中——普通的 iPhone 14 型號將繼續(xù)使用 iPhone 13 pro中相同的增強型 A15芯片。更重要的是，我們必須考慮蘋果使用這些設(shè)計的方式。之前的 A 系列芯片可能會為 iPad Pro 提供更大的“X”版本，但現(xiàn)在 Apple 將設(shè)計擴展到適用于 Mac 的全系列M 系列芯片，包括非常強大的計算機，如Mac Studio，一些這些額外的核心可能會進入 iPhone 處理器。

因此，讓我們潛入并嘗試預(yù)測 A16，也許比平時稍微大一點。我們在這里做出了最有根據(jù)的猜測，但與往年相比，其中的變數(shù)更多，當蘋果推出新的 iPhone 芯片時，我們經(jīng)常對至少一些細節(jié)感到驚訝。

一般來說，最新的 A 系列 SoC 在秋季為整個新 iPhone 產(chǎn)品線提供動力。有時 Pro 型號的 RAM 會多一點，但總的來說它是同一個芯片。通過 iPhone 13 系列，Apple 稍微改變了這一點。iPhone 13 Pro 和 Pro Max 擁有更多 RAM（6GB，而 iPhone 13 和 13 mini 為 4GB），但它也有五個GPU 核心，而非 Pro 型號有四個. 幾乎可以肯定，這是相同的芯片設(shè)計，其中一個內(nèi)核被禁用，這是一種通過先進芯片制造提高良率的常用策略，但這是 Apple 第一次在 iPhone 型號中實現(xiàn)這種差異化。（也許令人困惑的是，這兩個版本的芯片仍然被稱為“A15”，你需要深入研究技術(shù)規(guī)格才能看到區(qū)別。）

對于 A16，大多數(shù)提示者都建議 Apple 計劃僅將新芯片放在 iPhone 14 Pro 和 Pro Max 中。據(jù)稱，非pro版本的iPhone 14 機型將繼續(xù)使用A15芯片，盡管 iPhone 13 Pro 機型中使用的是 6GB 5 核版本。目前尚不清楚蘋果是否會從本質(zhì)上將該芯片重命名為“A16”，但這確實意味著對非 Pro 型號進行小而可觀的升級，即使他們沒有獲得新的 SoC。

這一點尤其重要，因為它可以幫助表明 A16 的設(shè)計重點可能是什么。如果它只出現(xiàn)在價格相當昂貴的 iPhone 上（并且有傳言稱起價可能會上漲 100 美元），它或許可以承受更大、更昂貴的價格，但重點不同。除了常亮顯示屏等其他功能外，據(jù)說 iPhone 14 Pro 機型還引入了新的 48MP 后置廣角攝像頭。這可能需要更多的圖像處理和機器學(xué)習(xí)能力。

最可信的傳言稱 A16 將采用 5nm 制造工藝制造，就像 A15 和 A14 一樣。Apple 連續(xù)三年在同一個流程節(jié)點上運行的情況并不常見。有傳言稱它將采用 4nm 工藝制造，但臺積電實際上并沒有，他們擁有的是N4P，這是其第三代5nm高性能制造工藝的代號。較之原來的 5nm “N5” 制造工藝，N4P 提供了 11% 的性能提升、22% 的電源效率提升以及 6% 的密度提升。

A14采用的是N5工藝，A15采用的是第二代N5P工藝，做了一些小改進。換句話說，蘋果不會從第三代 5nm 制造工藝中獲得大量的性能或能效。這肯定不是我們對臺積電 3nm 工藝所期望的飛躍，該工藝本應(yīng)在今年準備就緒，但可能無法趕上蘋果為今年秋天推出的 iPhone 14 Pro 的進程。當我們使用 3nm 時，Apple 將能夠在相同空間內(nèi)多壓縮 70% 的晶體管，從而節(jié)省大量電能。

盡管這種第三代 5nm 工藝并不比蘋果去年使用的第二代工藝好很多，但我們認為 A16 必須變得更大。我們可能正在研究 180 億到 200 億個晶體管，高于 A15 中的 150 億個。其中大部分可能會用于機器學(xué)習(xí)的神經(jīng)引擎、圖像信號處理器和視頻編碼器和解碼器，以及對 CPU 性能的一些總體改進。

蘋果在 iPhone 的當前核心配置之外進行擴展并沒有什么意義。兩個高性能核心和四個高效核心對于一個幾乎總是一次運行一個應(yīng)用程序的平臺來說綽綽有余。雖然還有一些來自其他應(yīng)用程序的輕量級后臺進程等。但至少就目前而言還是足夠的。

蘋果可能對提高能效和讓 CPU 內(nèi)核運行得更快更感興趣。尤其是高性能內(nèi)核可能是一個重點領(lǐng)域，因為當 CPU 內(nèi)核設(shè)計最終采用 M 系列芯片時，該公司依賴這些內(nèi)核來真正推動家庭 Mac 性能。M3 系列可能具有與 A16 相同的 CPU 內(nèi)核設(shè)計，只是擴展到更高的內(nèi)核數(shù)，并且可能具有更大的緩存。

Twitter上未經(jīng)測試的消息來源最近報道稱，A16 的測試速度比 A15 快 42%。這幾乎可以肯定是一個不合理的期望。我認為蘋果今年將轉(zhuǎn)向 LPDDR5，這應(yīng)該會提高內(nèi)存帶寬，以及其他一些改進，再加上更高的峰值時鐘速度，可能會使蘋果的性能提升高達 15%。

有一個例外值得一提。去年 ARM 最終確定 ARMv9 指令集時，有人猜測 Apple 是否會率先將其整合到設(shè)計中。我認為它沒有及時完成，但蘋果喜歡在這里走在最前沿。ARMv9 指令集已經(jīng)可用于 ARM 許可的多個內(nèi)核設(shè)計（Cortex-A710、Coretex-A510）。這些將用于高通驍龍 7 Gen 1等芯片，該芯片將于今年晚些時候出現(xiàn)在 Android 手機中。

Apple 沒有從 ARM 授權(quán)核心設(shè)計；它自己的設(shè)計與 ARM 指令集兼容。A15 支持 ARMv8.5-A 指令集，遷移到 ARMv9 可能會對某些非常具體的性能領(lǐng)域產(chǎn)生積極影響。特別是，wide SIMD vertex操作（通常更多是高端桌面的東西）應(yīng)該更快、更靈活。

ARM 在宣傳 ARMv9 指令的同時也談到了 30% 的性能提升，但該公司專門談?wù)摰氖瞧渥约旱氖跈?quán) CPU 內(nèi)核設(shè)計。指令集不一定有任何東西可以提高這樣的性能，Apple 已經(jīng)使用自己的設(shè)計以及自己的定制和擴展。

長話短說，A16 可能是 Apple 的第一個 ARMv9 兼容設(shè)計，也是市場上最早的設(shè)計之一，這可能會使某些非常特殊的 CPU 運行速度更快，但整體性能不太可能飆升.

盡管 iPhone 通常在該領(lǐng)域領(lǐng)先于其他高端智能手機，但 Apple 繼續(xù)在 GPU 性能上進行大量投資?，F(xiàn)在該公司將其芯片設(shè)計擴展到筆記本電腦和臺式機，強大的集成顯卡取代了獨立的 AMD GPU，它變得更加重要。

如果沒有從轉(zhuǎn)移到下一個主要工藝技術(shù)節(jié)點的晶體管密度大幅提升，Apple 可能無法大幅增加 GPU 內(nèi)核的數(shù)量。我們認為 A16 將有五個 GPU 內(nèi)核（如 A15 的完整配置）或六個，但可能不會更多。盡管如此，架構(gòu)改進和轉(zhuǎn)向 LPDDR5 RAM 以增加內(nèi)存帶寬將有助于提高圖形性能。

我們認為，預(yù)計 GPU 性能將提高 25% 到 30% 是合理的，這與最近幾款 A 系列處理器大致一致。您會在當前受內(nèi)存帶寬限制的基準測試和測試中看到這一點。

Apple 可能必須在未來的 GPU 中加入硬件來加速光線追蹤。它正在迅速成為筆記本電腦和臺式機的標準配置，M 系列芯片的架構(gòu)源自 Apple 的 A 系列。（或者更準確地說，它們都被設(shè)計成一個共享主要架構(gòu)元素的產(chǎn)品系列。）即使是高通和 ARM 的主要移動芯片設(shè)計，它們的路線圖上也有光線追蹤。

但是，我不希望今年會發(fā)生這種情況。高性能光線追蹤加速增加了晶體管數(shù)量，如果晶體管密度沒有大幅增加，Apple 可能會得出結(jié)論，芯片尺寸的任何增加都將更好地用于其他地方。當蘋果轉(zhuǎn)向臺積電的 3nm 工藝時，光線追蹤圖形硬件可能會擺在桌面上。

關(guān)于 iPhone 14 Pro 最持久的謠言之一是它將配備一個新的 48MP 寬后置攝像頭。在光線不足的情況下，它會“合并”相鄰像素的光線值以產(chǎn)生 12MP 像素，但在光線較亮的情況下，您可以獲得分辨率是當今 iPhone 的四倍的圖像。這也為 8K 視頻、令人印象深刻的數(shù)碼變焦功能等打開了大門。

但它需要手機處理器提供更多地支持，因為您不能只裝上一個 48MP 傳感器然后收工。您必須擁有到圖像信號處理器的更寬、更快的數(shù)據(jù)路徑。該圖像處理器必須能夠處理四倍的像素（或者需要四倍的時間來處理圖像，這不太可能考慮到蘋果對相機響應(yīng)能力的優(yōu)先考慮）?，F(xiàn)代智能手機通過多次曝光并在多個步驟中將它們處理成單個圖像，并在此過程中利用各種照片科學(xué)和機器學(xué)習(xí)算法來生成單個圖像。其中一些步驟可以在較低的分辨率下處理，但有些步驟需要在完整的 48MP 圖像上完成才能獲得高質(zhì)量的結(jié)果。

換句話說，這款新相機可能需要更強大的圖像信號處理器和神經(jīng)引擎（人工智能和機器學(xué)習(xí)任務(wù)的專用硬件）。我確信 Apple 很樂意改進 iPhone 13 Pro 引入的電影模式。例如，它目前僅限于 1080p，但提升到 4K 需要更多的圖像處理能力。更自然的人工散景或多個主題的跟蹤也是如此。Apple 認真加強圖像處理器和神經(jīng)引擎的所有充分理由。

當然，視頻編碼和解碼也是一個優(yōu)先事項。Apple 最新的視頻處理器可以處理 HEVC 和 ProRes，但不能處理更新的 AV1 編解碼器。我一直懷疑 Apple 會率先真正普及該編解碼器，就像它對 HEIC 圖像和 HEVC 視頻所做的那樣。它將以更小的文件大小和帶寬要求提供同等的視頻質(zhì)量。iPhone 14 Pro 會成為第一款在硬件和軟件上都提供原生默認 AV1 視頻支持的手機嗎？

去年，我認為蘋果會放棄 LPDDR4x 內(nèi)存，轉(zhuǎn)而使用 LPDDR5。它沒有。但是 MacBook Pro 中的 M1 Pro 和 M1 Max 以及 Mac Studio 中的 M1 Ultra 以及 MacBook Air 中的新 M2 也是如此。今年是 LPDDR5 終于登陸 iPhone 的一年嗎？是的！也許！郭明錤等供應(yīng)鏈分析師表示，蘋果已經(jīng)為 iPhone 14 Pro 機型訂購了 LPDDR5，現(xiàn)在似乎是時候了。高級 Android 手機已經(jīng)使用了一段時間，Apple 最新的 M 系列芯片也使用了它。

從 LPDDR4x 到 LPDDR5 的轉(zhuǎn)變將使內(nèi)存帶寬提高多達 50%，并且應(yīng)該對能源效率產(chǎn)生積極影響。這本身并不能使任何一項任務(wù)更快，它只是為高帶寬操作（如 3D 圖形和圖像/視頻處理）提供更多喘息空間。

蜂窩調(diào)制解調(diào)器并不是 A16 芯片的真正組成部分，但它是整個平臺緊密集成的一部分，對 iPhone 至關(guān)重要，因此值得一提。多年來，Apple 一直在努力開發(fā)自己的 5G 調(diào)制解調(diào)器，但最新傳聞顯示它尚未準備好部署。

我們預(yù)計 iPhone 14 Pro（可能還有普通的 iPhone 14）將采用 Snapdragon X65 調(diào)制解調(diào)器。高通公司表示，主要改進是更好的電源效率和可靠性。它具有更高的理論最大速度（10Gbps），但您不太可能從任何現(xiàn)實世界的 5G 網(wǎng)絡(luò)中看到這一點。相反，據(jù)說調(diào)制解調(diào)器更擅長可靠地鎖定信號，這應(yīng)該讓您的手機在不太理想的情況下獲得更好的實際吞吐量并使用更少的電池。

關(guān)于我們何時可以在我們的 iPhone 和 iPad 中使用 Apple 制造的蜂窩調(diào)制解調(diào)器的傳言好壞參半。有人說最早是 2023 年，而另一些人則懷疑該項目遇到了重大挫折，而我們還有幾年的時間。不管答案是什么，這幾乎肯定不是蘋果的一年。

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