最强手机芯片进化史：苹果A系列处理器是如何炼成的！

作者： Jimmy 2019-09-11

来源：爱集微 #苹果#

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集微网消息（文/Jimmy），苹果于北京时间11日凌晨1点召开了2019秋季发布会，每年秋季发布会关注焦点莫非是iPhone，此次iPhone 11升级力度较X到XS一代算是幅度比较大的，A13芯片常规硬件升级，镜头升级，加入夜景模式，电池加大续航能力加强，pro版本标配18W快充，屏幕升级，对比度翻倍，全系支持双卡双待，这样看来实际上这代iPhone除了支持5G外，该补的漏洞基本上都补上了，也算是跟上了安卓的步伐。

掐指一算，距离初代iPhone发布已过去12年，iPhone从初代到至今的11，外观上的变化无疑是巨大的，同样，内部硬件也是。在这12年间，令苹果自豪的除了iOS系统之外，还有他们自研的芯片A系列处理器。

从iPhone 4首发A4处理器开始，苹果正式走上了自研芯片的道路。从A4到如今的A13，苹果已经有整整10代的A系列处理器，而今天，集微网将与大家谈谈A系列的从古至今。

从A4到A13，苹果并不是代代挤牙膏，相反，其中有几款处理器有着划时代的意义。

A4，作为苹果的处女作，该芯片采用一颗45nm制程800MHz ARM Cortex－A8的单核心处理器，GPU为PowerVR SGX 535，L2的缓存为640KB，在同等频率下性能表现好于三星S5PC110，但是其核心的结构和此前使用的三星处理器十分相似，仅仅是主频升高，核心的CPU架构方面没有什么变化，所以严格来说这颗芯片并不能算苹果真正自主研发的成果。

A5，发布于乔布斯遗作iPhone 4S，它是第一款苹果设计的双核处理器芯片，当然A5的变化远不止是增加了一颗核心那么简单，它的处理器架构也由之前来自于Cortex-A8架构升级到了更为强劲的Cortex-A9，这一脱胎于上一代的Cortex-A8平台的新架构，拥有更高的计算能力和更低的功耗。而GPU部分则搭载了PowerVRSGX543+，图形性能提升明显。号称 CPU 性能是初代 iPad 的两倍，GPU 是初代的 9 倍，A5X是其性能的加强版，图形处理器采用的是四核心，用于第三代iPad，图形处理能力为iPad 2上的两倍

A6，由苹果旗下的子公司Intrinsity设计、三星代工制造，采用了独特架构设计，性能介于Cortex-A9和Cortex-A5之间，基于32nm工艺制程,，能够动态调整CPU电压/频率特性，GPU集成的是一颗三核心的PowerVR SGX 543MP3图形处理单元，性能是A5的两倍多。和A5一样，A6X是专为iPad推出，在CPU主频上提高，GPU更换成SGX554MP4，拥有四核心。

A6横空出世的时候，苹果开始走向高处不胜寒的境地，由于当时搭载A6的iPhone 5在跑分榜上将不少采用四核处理器的安卓机皇踩在脚下，苹果也向世人证明一款处理器性能怎样，不能光看单纯的核心数量。

A7对于苹果而言是一个新的高度，也为手机处理器打开了64位时代的大门，无疑，这款芯片有着巨大的划时代意义。

A7采用的是全新的64位设计，使用Arm－v8 64位指令集，自家的Cyclone架构，采用28nm工艺，主频为1.3GHz。A7处理器的性能比iPhone 5上的A6快2倍，是初代iPhone上使用的处理器的40倍，图形能力是初代的56倍。此外，从A7开始苹果为旗下处理器配备低功耗协处理器M系列，专门负责计算手机的各项传感器数据，并且可以保持极低的功耗。

作为历史上第一个移动端64位处理器，在当时引起了不小的争议，当其他安卓厂商拼命堆CPU核心数时，苹果却给未来CPU发展指出了新的方向，这让A7在推出初期遭到了不少非议，不少人认为这是一个噱头。然而，事实证明，64位的确是苹果一个非常有前瞻性的思想。当时已经有人在手机上开始剪视频，P图了，32位处理器的性能眼看就要触及天花板，苹果当机立断提前入局，也靠着这一点，苹果始终都在领先安卓厂商。以至于在今天8核成千元机标配的同时，苹果仍旧还用着6核设计。

此后A8，A9，A10进一步提升核心数和制程工艺，处理器及GPU性能节节攀升，值得注意的是当时为iPad Air 2配备的A8X处理器，它是移动行业第一个三核处理器，其性能也是无比强悍。A8X集成了大约30亿个晶体管，比A8多了一半，更是上代A7的三倍，主频也提升至1.5GHz，其单线程性能比A8高出接近12%，多线程性能整整提高了55%，第三个核心性能得到完美释放，且苹果首次在iPad Air2上将内存上了2GB。不得不说，这一代iPhone和iPad之间性能差距非常显著。

当然还有A10X，当年A10 Fusion上到四核心时，A10X就不讲道理的直接上到了6核，采用3+3设计，另外还有个12核GPU，苹果当时表示能够轻松剪辑4K视频，还能渲染精细3D模型，创建，标记复杂的文档文稿，再看看A10X是首发哪台设备——iPad Pro，就能明白为何拥有如此强大的性能，当年被冠以史上最强移动CPU可不是金玉其外。哪怕到现在，A10X的GPU性能依旧霸榜，其CPU性能也不比A11，A12弱后多少。

时间来到2017年，这一年对苹果来说，无论是A系列处理器还是iPhone都进入下一个时代。iPhone 8为之前的iPhone设计语言画上完美的句号，而iPhone X则开启了全面屏及face ID的新时代。

而那一年的A11 Bionic堪称性能怪兽。A11 采用台积电当时最先进的10nm工艺制程，拥有43亿个晶体管，采用六核心的设计，大核性能相比A10提升25%，4颗小核相较A10提升70%，多性能处理提升75%；搭载的GPU是苹果自研的三核心 GPU ，性能较 A10 性能提升 30%，而功耗则降低了 50%，此外，A11首次搭载神经网络引擎，采用双核设计，每秒运算次数高达6000亿次，主要胜任机器学习任务，能够识别人物，地点和物体，最典型的应用便是其首次推出的face ID及其衍生功能动画表情。

A11之于苹果更深层次的意义在于其是苹果当时自主程度最高的一代A系列处理器，当中包括自研CPU，自研GPU，自研ISP，自研解码器等等，当然还包括神经网络引擎，从那一年开始，几乎所有手机厂商都把AI运算能力当做宣发PPT的主打页面，AI时代就此开启。

到了去年发布的A12，苹果进一步提升性能及能耗表现，这当然得益于台积电最新的7nm制程。A12采用苹果自研的Fusion架构，根据苹果的数据，2个大核提升15%，4个小核功耗表现提升50%。GPU采用新一代自研芯片，核心数升至四核，官方宣称性能提升50%，而升级幅度最大的莫过于神经网络引擎，从双核直升八核，能够实现每秒50000亿次计算。

最后，于今日凌晨发布的A13芯片，苹果宣称该芯片两大亮点，机器学习能力与低功耗。A13 Bionic采用台积电升级版7nm工艺，集成85亿个晶体管，CPU拥有2个高性能核心，给速度带来20%提升的同时，功耗还降低了30%；另外还拥有4个效能核心，速度同样提升了20%，功耗降低了40%。CPU每秒可以进行一万亿次的计算。GPU为四核心设计，速度提升20%的同时功耗能够降低40%。同时，A13还有一个8核的神经计算引擎，性能提升了20%，功耗降低15%。

实际上，从近几年来看，不光是苹果，其他芯片厂商也一样，从最开始追求性能上的卓越慢慢转变追求极致的能耗比，这得益于晶圆代工厂先进的制程工艺技术。强大的性能势必加重能耗，而当今手机性能若不是追求大型游戏或是多任务处理，实际上是过剩的，一台千元机的性能也足以满足日常需求，而这时对于移动设备来说续航能力便是最重要的了。好在苹果今年也算是良心发现，不光在芯片上下功夫，电池容量增大，还配备了18W充电头。

从彭博社整理的这张图我们便能清晰的了解苹果A系列历史的几个大事件。A4到A11也不过8年时间，但A系列处理器的性能实在飙升太快，感叹苹果自研实力和前瞻目光，它的确可以称得上是一个伟大的企业。

但光以文字表述显然缺乏直观性，小编便搜集历代A系列芯片的GeekBench跑分制成表图以直观展现苹果强悍的芯片性能。（注：由于GeekBench版本不同，算法会有差异，故早期芯片的跑分与目前较新芯片的跑分存在一定的算法差异性，跑分数据仅供参考，且GeekBench数据库数量庞大，跑分分数只取众多数据的一项，不取平均值。）