外观丑拒但内芯依旧称霸：苹果A13背地的秘密

2019年9月11日清晨，iPhone 11正式发布。关于这一代的“水果机”，互联网上往常曾经有了许许多多的吐槽、恶搞以至是嘲讽：外观丑、相机外型奇葩、缺乏5G支持、只需Pro版才标配快充头号等，不一而足。

但是，即便大家再如何将iPhone11系列批判一番，它依然至少有一点优势是整个手机行业都不得不招认，不得不服气的。这就是苹果自研的A13芯片的强大性能。

A13有多凶猛？权威的跨平台测试软件Geekbench今天给出了答案：在一份疑似iPhone 11 Pro的Geekbench 4.4跑分红果中，A13芯片的CPU部分取得了5472/13769的单核/多核分数。和大家熟习的安卓旗舰SoC骁龙855Plus相比，苹果A13的单核/多核性能分别高出了53%和30%；和前段时间刚刚发布的麒麟990 5G（官方ppt所发布的跑分）相比，苹果A13的抢先幅度也高达40%和11%。事实上，即便与目前曾经曝光的，疑似高通下一代旗舰骁龙865的跑分相比，苹果A13也依然抢先了一大截。看来，这次苹果在发布会上所宣称的，“即便是一代前的苹果处置器，也至少能够保障作为高端不掉队两年”，真的不是吹嘘。

骁龙855Plus对比苹果A13

那么，问题就来了：苹果A13到底为什么这么强？或者说，近几年的苹果A系列芯片为什么都这么强，致使于整个手机行业都只能跟在后面看背影？

首先，是由于苹果舍得砸钱

研发、消费一款手机芯片，正常人都能想到绝对是一件很烧钱的事情。但是，这显然不是说，任何一款手机SoC或者AP（应用处置器），研发费用都是差未几的高——即便是在这个看似深邃的业界，要省钱，措施还是很多的。

低指标培育的低功耗小中心——联发科MT6735

好比说，厂商能够从一开端就订立相对低的性能指标，设计更少的中心、更小的芯片面积。这样一来，既不会有很高的晶体管范围、也不需求很先进的制程，制造成本自然大大降落，代价就是规格不美观、性能不给力。当然，这也就是市面上绝大多数低端手机芯片所采用的市场战略。

又好比说，在CPU、GPU的设计上，厂商们能够选择不自己设计架构，而是从ARM处置办现成的CPU、GPU设计底本，稍微修正一下或者直接不改就拿来集成。这样显然能够大大节约设计费用和时间，理论上还能有更好的兼容性，当然也比较省钱。事实上，大家熟习的高通骁龙、华为海思麒麟，它们运用的CPU都是基于公版设计小改而来，这的确辅佐厂商们节约了时间，让产品能够更快上市。

最后，当然芯片进入制造阶段时，也面临着制程的选择：越新、越少人用的制程成本自然就越高、良品率还可能越低。这就意味着假如一家企业想用最新的制程来支撑自己强大的芯片，那么就不得不忍耐极高的代工费用，以及造出来的芯片可能一多半都必须废弃的事实。很显然，这很不“经济”。

那么，苹果是怎样造他们家的手机芯片的呢？首先，不论是上一代的A12还是这一代的A13，它们都完整基于苹果自行研发而来。以A13为例，它的整个计算架构由两个CPU大核+四个CPU小核+两个机器学习加速单元+八核神经处置器+四核GPU组成，而一切的这些中心全部出自苹果自主研发，全部不是从外面买来的架构。光是这一点，设计成本之高、研发耗时之长就曾经不可思议。

麒麟990有两个版本，配置、工艺都不同

事实上，假如大家关注过此前的华为麒麟990发布会，可能会发现麒麟990其实有两个完整不同的型号，其中4G版本的麒麟990运用的并非最新的7nm EUV工艺，而是上一代的7nm工艺。只需“完好版”的麒麟990 5G才是真正的7nm EUV新工艺产物。相比之下，苹果这一次不论是5000多元的iPhone 11，还是万元以上的iPhone 11 Pro Max，所运用的A13主控都是“厚此薄彼”的7nm EUV最新制程消费。很显然，光在制造成本这一块，苹果就得多掏不少银子。而也正是这些比他人砸得更多的钱，在一定水平上保障了A13芯片“高价高质”。

其次，苹果历来不内置基带

置信不少人看到这个理由心里都是一怔：不是说外挂基带比内置功耗更高么？为什么不内置基带会是苹果芯片性能高的理由呢？

由于很简单：外挂基带功耗好那是算的AP（应用处置器）和基带加起来的功耗，假如只看处置器自身，那么功耗还是很容易做到比集成基带的芯片更低的。

不只如此，关于半导体芯片来说，集成的功用越多、晶体管数量越多，单颗芯片的消费就越艰难，性能和功耗其实也越不好控制。关于苹果而言，A13芯片这一次集成的晶体管数量高达85亿，的确不是业界最高。但和其他的竞争对手相比，由于去掉了基带和基带缓存这两个“大头”，实践上也就意味着A13这85亿的晶体管数量简直完整是在为性能效劳，这就是竞争对手们很难达成的优势所在了。

当然，有了这么多的晶体管给CPU、GPU以及AI单元去“挥霍”，也就意味着苹果得以在这些部分用上一些超乎业界常规的设计。固然我们至今还没有看到关于A13芯片的直接架构剖析，但这不障碍我们用上代的苹果A系芯片给大家举例，看看苹果究竟是怎样在不集成基带的状况下用好这一颗庞大的芯片的。

Anandtech剖析的苹果A11、A12缓存配置

首先，在CPU部分，苹果从A7时期就曾经完整丢弃了公版ARM架构的设计思绪，基本上是“怎样大怎样来”：A12的每一个大中心都有7发射、6ALU（算术逻辑单元），3乘加浮点单元的恐惧范围。同时每个大核配上了高达6MB的二级缓存以及额外8MB的指令缓存。这是什么概念呢？论中心范围，一个苹果A12大核比一个公版Cortex-A76大核差未几直接翻倍；论缓存设计的“挥霍”水平，苹果以至超越了PC上的Intel，直接不把ARM公版放在眼里了。

除此之外，哪怕是在上一代的A12芯片中，苹果设计的四个CPU小中心用的也不是什么A53、A55公版架构，而是性能直逼公版A73大核的，基于自家Swift（也就是A6）改进改进再改进而来的自主计划。事实上，A12里的小中心所搭配的缓存大小，都曾经相当于很多其他SoC里大核的L2大小了，可它的面积却仅与公版Cortex-A55相当。苹果的超高芯片自主设计水平，由此可见一斑。

最后，很多人可能记得苹果从上一代（A12）芯片开端，运用的就是自主定制的“四中心GPU”了，而且这个GPU性能还高得不要不要的。难道苹果又有什么黑科技？这次其实没有。苹果所谓的“四中心”和我们在其他SoC GPU规律里看到的“MP4”或者“MC4”其实不是一个概念，它更接近于四块GPU的互联形态（四卡交火）——每一个“核”里，包含高达128个ALUs，四中心就有512个ALUs之巨了。这是什么概念呢？高通骁龙855Plus的Adreno 640超频版也才384个ALUs，苹果直接就多了30%，性能能不高么？

最后，苹果的闭环生态还是重点

即便是不太懂得手机技术门道的小白，可能也听过苹果手机“优化好”的说法。不外，相比于安卓，苹果在系统层面上的优势严厉意义上来说其实只需一条，但也正是这一条，直接决议了苹果在软件优化、在用户体验、以至于在商业生态树立上的庞大优势。

这个优势，就叫做：没有碎片化（安卓此时泪奔）。

2016年9月16日，苹果正式发布iOS10系统，11个月后的2017年8月1日，苹果官宣iOS10更新率已达87%。也就是说契合更新需求的设备中，十台有近九台曾经完成了系统升级。

2017年9月19日，iOS11正式发布，一年之后，依据官方讲演显现，新系统的更新率再一次接近90%。

2018年9月17日，苹果推出iOS12操作系统，这一次仅用了四个月，老设备的系统更新率就曾经抵达了83%……

当然，我们能够说，和安卓相比，苹果的系统更新要“偷懒”很多，由于从更新方式上来说，苹果是自家给自家的手机、平板、智能手机以及播放器提供更新；而不像安卓是谷歌先把系统分发给各家手机厂商，各家手机厂商再做修正之后再给谷歌送审，最后才干推送更新。从更新对象上来说，iPhone和iPad这两大苹果主流产品线加起来当然也没有整个安卓生态那么大。

但是，关于苹果而言，这意味着每一次系统中添加新功用，作出新的优化修正，苹果的工程师都能够细致地针对每一个机型来细致地中止调整，用自家私有的程序API来做到最大化的软硬件优化：你可能不知道苹果的GPU曾经能够做到光线追踪，但你肯定知道苹果自己开发了一套编程言语、自己开发了一个独立于DX和Vulkan之外的专属图形接口。

相比之下，三星的手机运用的可能有来自三星、高通、展讯的芯片，华为的手机其实有华为海思、高通、联发科等好几个不同的硬件平台——即便他们具有自行改造操作系统的才干，也不可能掩盖到自己一切的主流产品。而这也意味着，为了兼容性，苹果的对手们不得不在系统优化上作出一些妥协，不得不把一套安卓系统、一套UI适配好几个不同的底层驱动，为许许多多不同的屏幕分辨率做修正。这也意味着，关于安卓程序员来说，他们没有像苹果那样烦琐的适配机制，很难将时间地道用于优化代码、提升性能。由于他们要不时地适配市场上新呈现的芯片、品牌、分辨率、系统省电逻辑……哪还有时间揣摩执行效率问题呢？

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