蘋果A16芯片分析
1年前

來源:內容由半導體行業觀察(ID:icbank)編譯自angstronomics,謝謝。

TechanaLye 的 Yoji Shimizu 最近上傳了一段預告視頻,其中展示了最新的 Apple A16 Die。雖然分辨率較低,但 Angstronomics 有足夠的可識別特徵來捕獲幀、編譯 Die Shot 並對芯片上的關鍵特徵進行簡單注釋。

與他們的 M 系列 Apple Silicon 不同,Apple 不發布用於 iPhone 的 A 系列芯片的渲染圖。因此,我們將根據相對結構尺寸做出一些假設,看看我們可以從 A16 的第一個公开可用的Die中學到什么。

A16 與 A15對比

A16 與 A15的對比(不按比例)。TechInsights 提供的 A15 圖像

首先,我們知道 A16 和 A15 之間的 E-Core Cluster L2 緩存大小保持不變,爲4MB。因此,如果我們假設區域之間的緩存陣列區域與歷史上的相似,我們可以獲得相對區域的粗略比例。

由此我們可以推斷,P-Core Cluster 的 L2 Cache 從 A15 的 12MB 增長到 A16 的 16MB,緩存陣列面積大約是 4MB L2 陣列的 4 倍。增加高速緩存大小是一種提高能效的簡單架構方法,方法是讓更多信息更靠近 CPU,但會佔用更多區域。與 A15 相比,緩存增加了 33%,A15 與 A14 相比增加了 50%。顯然,隨着緩存規模的擴大,收益會遞減。

P-Core 集群二級緩存

A14:8MB

A15:12MB

A16:16MB

相反,系統級緩存 (SLC) 的大小似乎有所下降,從 A15 上的 32MB 下降到 A16 上的 24MB(約 4MB L2 陣列的 6 倍區域)。請記住,A15 的 SLC 尺寸是 A14 的兩倍,因此降級似乎令人驚訝。但是,我們也注意到 A16 在 LPDDR4X-4266(A11 到 A15)上 5 年後終於轉移到 LPDDR5-6400。這 50% 的內存帶寬增加可能足以抵消較小的 SLC 容量。

系統級緩存 (SLC)

A14:16MB

A15:32MB

A16:24MB

布局方面,各代之間的格式基本保持不變,內存、NPU、P-Core、SLC 和 GPU 都具有相似的布局。但是,E-Core 集群的位置已更改爲位於 P-Core 和 SLC 之間,而不是在其旁邊。

A16 面積:稍大

雖然我們無法從視頻片段或其他來源准確確定 A16 芯片的面積,但我們可以看到芯片尺寸確實比 A15 略大。我們將不得不等待進一步的信息來確定確切的面積增加。(如果假設 A16 和 A15 上的 4MB L2 陣列佔用相同的面積,那么 A16 的芯片尺寸也會更大)

支持這一點的因素是晶體管數量增加了 6%,加上芯片上的密集高速緩存陣列數量減少,導致芯片尺寸更大,以彌補晶體管數量。這可能足以抵消轉移到台積電 N4 與 N5 上的 A15 帶來的任何晶體管密度優勢。A16 的生產成本高於 A15 也是有道理的,因爲這是有史以來第一次,最新的芯片僅在高端 Pro iPhone 系列上可用,但成本的主要貢獻者將來自更昂貴LPDDR5,由於裸片面積差異不大。

A16 上的 Everest P-Core 似乎是一個新的內核,其內部布局與 A15 上的 Avalanche 不同。面積似乎略大。

A16 上的 Sawtooth E-Cores 似乎也與 A15 上的暴雪有不同的布局,同時也佔用了更多的面積。

A16 上的 GPU 核心設計在這裏看不出來,但面積和性能似乎與 A15 相同。

A16 的獨立測試表明,性能改進一直趨於平穩,這是在類似工藝節點上使用 3 代的直接結果。蘋果可以增加芯片尺寸以獲得更高的性能,但這會增加成本。因此,隨着我們繼續等待下一代 3nm 級節點,A16 是摩爾定律放緩的徵兆。

*免責聲明:本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點,半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點,不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持,如果有任何異議,歡迎聯系半導體行業觀察。


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