1,A4
2010年1月27日,蘋果第一代自主設計的 A4處理器隨第一代 iPad 一起發佈,基於三星45nm工藝。通過自主設計,其功耗遠低於友商。
CPU—Cortex A8 架構(採用ARM-V7指令集):單核心,主頻800MHz(iPad一代用的是 1Ghz 的超頻版本)。
GPU—PowerVR SGX535:這是英國Imagination公司的產品。單核心,核心頻率 200Mhz。蘋果為其提供了 RAM 和 GPU 直連的設計,I/O 吞吐能力更強。其多邊形生成率為25M/s,像素填充率為480M/s,性能相當強悍。
2,A5 / A5X
2011年3月3日,A5處理器隨 iPad2一同發佈,製程工藝不變還是三星 45nm。
CPU—Cortex A9 架構(採用ARM-V7指令集):首次採用雙核心設計,主頻 800Mhz,性能較上代提升一倍,功耗卻沒有提升。
GPU—PowerVR SGX543MP2:雙核心,核心頻率 250Mhz。官方聲稱其圖形性能是上代的九倍!
2012年3月8日發佈的 A5X處理器,不僅雙雙提高 CPU 和 GPU 的主頻,還將 GPU的核心增至四核,圖形性能直接翻倍!
3,A6 / A6X
雙核 CPU+三核 GPU 的布局
A6處理器於2012年9月隨 iPhone5 發佈,基於三星32nm工藝,比之A4和A5的45nm工藝大幅提升。擁有蘋果第一代自研的CPU核心。
CPU—自研Swift架構(採用ARMv7指令集):雙核心,主頻1.3GHz,性能約是上代的兩倍,功耗卻降低了22%。
GPU—PowerVR SGX543MP3:三核心,核心頻率 325Mhz,性能約是上代的兩倍。
同年10月,A6X處理器隨 iPad4發佈。這次由於有自研 CPU (主頻還提升到了 1.4Ghz)的加持和製程工藝的提升,以及重新設計的四核GPU,所以其整體性能是 A5X 的兩倍。
4,A7
雙核 CPU+四核 GPU 的 A7
2013年9月A7處理器隨iPhone 5S發佈,基於三星28nm工藝,集成超10億晶體管。
CPU—自研Cyclone架構(基於64位ARMv8指令集):雙核心,1.3GHz主頻,性能約是前代的兩倍。首次加入M7運動協助處理器。
GPU—PowerVR G6430:四核心,核心頻率 450Mhz,性能提升到前代的兩倍。
5,A8 / A8X
擠牙膏的 A8
A8處理器於2014年9月隨iPhone6系列發佈,基於台積電20nm工藝,集成約20億晶體管。
CPU—自研Typhoon架構(基於64位ARMv8指令集):雙核心,主頻1.4GHz,性能較上代提升約25%(性能提升大幅減緩),功耗降低了50% 。
GPU—PowerVR G6450:四核心,核心頻率 533Mhz,性能較上代提升約50%。
同年10月A8X處理器隨iPad Air2一起問世,製程工藝不變,包含約30億個晶體管。使用了全新的三核CPU(主頻 1.5Ghz)和新的八核GPU設計,它的CPU性能比A7提高了40%,GPU性能提高了2.5倍。
6,A9 / A9X
雙核CPU+六核GPU的 A9
2015年9月A9處理器隨iPhone6S系列發佈,有兩種工藝版本,分別為三星14nm FinFET LPE工藝和台積電16nm FinFET工藝。
CPU—自研Twister架構(基於ARMv8-A指令集):雙核心,1.85GHz主頻,性能較上代提升約70%。
GPU—PowerVR GT7600:六核心,核心頻率 650Mhz,性能提升約90%。
同時A9X處理器隨第一代iPad Pro發佈,由台積電16 nm FinFET工藝製造。CPU 依然雙核設計,不過GPU卻堆料到了 12個核心!與其前身A8X相比,CPU性能提高了80%,GPU性能提升兩倍。
7,A10 / A10X Fusion
性能爆炸的 A10 系列處理器
A10 Fusion處理器於2016年9月隨iPhone 7系列發佈,基於台積電 16nm FinFET工藝製造,集成了 33 億個晶體管。
CPU—自研「2+2」架構(基於ARMv8-A指令集):四核心,最高主頻2.34GHz,較上代快40%。擁有兩顆高性能Hurricane大核和兩顆高能效Zephyr小核,其小核的運行功率可低至大核的五分之一。不過,四個核心不能同開,只能在高性能和高能效之間切換。
GPU—PowerVR GT7600:六核心,核心頻率900Mhz,速度提升50%。
A10X Fusion處理器在2017年6月隨iPad Pro(第二代)發佈,採用台積電10nm FinFET工藝。 CPU採用「三大核+三小核」設計,性能比其前身A9X快30%;GPU核心數不變,但是性能提升了40%。
8,A11 Bionic
六核 CPU+三核自研 GPU 的 A11
2017年9月A11 Bionic處理器隨iPhone 8系列發佈,基於台積電10nm工藝製造,集成了43億個晶體管。從這代開始不僅加入了神經網絡引擎(雙核設計),還加入了蘋果自研的GPU。
CPU—自研「2+4」架構(基於ARMv8-A指令集):六核心,由2個高性能Monsoon大核(主頻 2.39Ghz)及4個高能效Mistral小核(主頻1.42Ghz)組成。這代是真正的六核CPU,可以「火力全開」,其多核CPU性能比A10提升了70%。
自研GPU:擁有三顆蘋果自研GPU核心,較前代性能提升30%,功耗下降50%。
9,A12/A12X/A12Z Bionic
六核CPU+四核自研GPU的A12
A12 Bionic處理器於2018年9月隨iPhone XS系列發佈,採用台積電7nm FinFET工藝,集成了69億個晶體管,神經網絡引擎由兩顆核心升至八顆。
CPU—自研「2+4」架構(基於ARMv8.3-A指令集):兩個 Vortex大核主頻增至2.49GHz,四個 tempest小核主頻提升至1.6GHz。性能較A11仿生最高提升15%,小核心功耗最多降低50%。
自研GPU:升級為四核心,比上代快50%。
A12X Bionic處理器的製程工藝不變,包含100億個晶體管,同年10月隨第三代iPad Pro發佈。CPU 採用「四大核+四小核」設計,單核CPU性能比其前身A10X快 35%,整體CPU性能快90%;自研的 GPU 核心足足有七個之多!
A12Z Bionic處理器於2020年3月隨第四代iPad Pro發佈,與A12X相比,差別僅為開放了一個關閉的GPU內核而已,也就是說具備八個自研 GPU 核心。
10,A13 Bionic
變化不大的 A13
2019年9月A13 Bionic處理器隨iPhone 11系列發佈,採用台積電第二代7nm N7P工藝製造,包含85億個晶體管。
CPU—自研「2+4」架構(基於ARMv8.4-A 指令集):兩個Lightning大核主頻為 2.66Ghz,速度提升了20%,功耗降低30%;四個Thunder小核主頻不變但功耗降低了 40%。
自研GPU:依然四核心,但是速度提升20%,功耗降低40%。
11,A14 Bionic
A14主要是製程工藝的進步
A14 Bionic處理器於2020年9月隨iPad Air4發佈,基於台積電5nm製程工藝,它包含118億個晶體管。神經網絡引擎核心增加至 16顆 !
CPU—自研「2+4」架構(基於ARMv8.5-A 指令集):兩個 Firestorm大核主頻提升至 3.1Ghz,四個 Icestorm 小核主頻提升至 1.8Ghz。這次的性能提陞官方是拿 A12 來比的,聲稱速度快40%。
自研GPU:依然四核心,但是速度比A12快 30%。
12,A15 Bionic
滿血版A15為 5核自研GPU
2021年9月14日A15 Bionic處理器隨iPhone 13系列發佈。基於台積電5nm製造工藝,擁有150億個晶體管。
CPU—自研「2+4」架構(基於ARMv8.5-A 指令集):兩個 Avalanche 大核主頻提升至 3.24Ghz,四個 Blizzard 小核主頻提升至 2.02Ghz。這次的性能提陞官方拿友商芯片來比,不和自家比了(友商嘀咕,蘋果你欺負人是吧,要記住我們是安卓陣營別亂比較)。
自研GPU:滿血版為五核心,閹割版為四核心。
13,A16 Bionic
A16主要就是製程工藝的一點點進步
最新的A15 Bionic處理器於2022年9月隨 iPhone14 系列發佈,基於台積電4nm製程工藝。擁有 160 億個晶體管。
CPU—自研「2+4」架構(基於最新的ARMv9-A 指令集):兩個 Everest 大核主頻提升至 3.46Ghz,四個 Sawtooth 小核主頻沒有變化,這代的性能提升已經不足 20%了。
自研GPU:還是五核心,核心頻率雖有所提升,但性能提升有限。
蘋果現在將堆料的重點放在了電腦端芯片上
尾聲:可以看到,這13年的發展歷程中,剛開始蘋果處理器的性能提升是非常迅猛的;可是隨着工藝的演進和晶體管數量的不斷增加,蘋果手機芯片的提升幅度卻越來越小。畢竟,「2+4」的大小核自研架構都已經沿用六代了,而且製程工藝的提升也是越來越有限了。
估計蘋果是將堆料的方向瞄準了電腦端自研芯片上,手機端還不急,畢竟在性能方面仍然超出同時代的友商甚多(現在的手機 CPU 天梯圖上友商的旗艦芯片僅與 A14同一高度)。