蘋果的產品向來不會著重的強調參數規格,而是把它們轉化為人們容易理解的詞彙。單說300ppi,大家可能並沒有明確的概念,但標榜出視網膜顯示器(Retina),可能就有了幾分輪廓。

有無Retina顯示的差異(來源:ifanr)

而這種模棱兩可的認知到了晶片上就更容易讓人迷惑,不同於Intel複雜迷惑的產品線,蘋果的晶片就簡單很多,每年隨著iPhone更新一代,A字母附帶一個數字,統一的規格、統一的表現,清晰明瞭。

再加上蘋果A晶片一向的躍進式升級,以及讓對手汗顏的功耗比,一年一枚晶片足夠傲視群雄。只是A系列晶片到了第15個年頭,也就是A15上,卻衍生了三個版本,分別由不同的產品所演繹。

iPhone 13、13 mini的A15在GPU上縮水了一個核心,為4核心。iPad mini 6 的A15在CPU大核心最高頻率有所縮水,為2.9GHz。只有iPhone 13 Pro、13 Pro Max的A15為滿血版本(主頻3.2GHz,5核心GPU)。

最左側iPhone 13 pro max搭載的才是滿血的A15晶片(來源:ifanr)

蘋果罕見的把A15分成了三款配置不同的SoC(編按:單晶片系統,System on a chip),這是根據產品定位的刻意行為,還是另有隱情?

A12的三款處理器是個特例

早在3年前,蘋果在A12上就做出了兩個衍生版本,為iPad Pro(2018)配備的A12X,以及為iPad Pro(2020)配備的A12Z。

A12X、A12Z與A12在CPU、GPU核心數上完全的不同,幾乎可以算作全新型號的SoC。但A12X與A12Z卻僅差1個GPU核心,甚至在TechInsights的相關分析中表示它們的裸片幾乎相同。

左:A12Z、右:A12X,二者模塊排列一模一樣(來源:TechInsights)

A12Z上的每個功能模組的位置與A12X如出一轍,A12Z只是把A12X未開啟的第8顆GPU開啟了。分析至此,TechInsights猜測「開核」的行為更像是台積電在7nm工藝上的成熟,有著更高的良率,甚至可以大膽的說18個月後,台積電製造的A12X「晶片體質」更好。

根據體質挑選晶片,再決定型號

「晶片體質」其實並非是個新鮮詞彙,在傳統的晶片行業,這已不是個秘密。晶片製造過程需要數百道工序,十分的精密。在不斷地刻蝕、氧化、清洗流程中,一片晶圓上的不同區域有著物理特性的差別,算是一種工藝偏差。

而把這些晶圓再分割成不同的晶片,工藝偏差會導致功耗表現的不同,有的快一點省一點,有的慢一點廢一點,有的加電壓後能夠維持很高的頻率,有的一加電就當機。一整塊晶圓的製造成本大概數千美元,同時也會耗時幾個月的時間,為了能夠充分利用這來之不易的晶片,傳統晶片廠商便會根據「體質」來具體劃分為不同的處理器型號。

生產i9-10900處理器的同一塊晶圓可能產出的處理器型號(來源:Techspot)

拿我們熟悉的Intel桌面級處理器舉例,這塊晶圓按計劃是生產i9-10900,它有10核心CPU與集成的GPU,但由於工藝、溫度等等因素,再除去邊緣5%~25%的廢料,剩餘的部分可能只有10%的面積能夠達到i9-10900K的晶片設計要求,另外一大部分可以以i9-10900型號出廠,也有一些被封閉核心以i7、i5出廠。

簡單來說,晶片生產並非像其他電子產品一般,按照具體的型號去制定生產計畫,它更像是開「盲盒」,一整塊晶圓具體能生產多少片i9、多少片i7或i5都難以確認。而同一塊晶圓,相同型號的處理器,具體的「體質」也不相同。這個「體質」具體的實用價值就是超頻,其餘性能幾乎相同。

同型號晶片挑體質只為了超頻

CPU超頻對於普通用戶來說,其實就是一個娛樂項目。在眾多Intel處理器中,K尾碼表示並未鎖頻,是DIY圈子裡超頻的主力型號。即使市場小眾,依然有提供挑選CPU體質的機構,國外工作室Silicon Lottery就是這麼一家。

在Silicon Lottery網站上,全數檢視過可超頻的i9-10900K均售罄(來源:Silicon Lottery)

同樣的i9-10900K,也被它們挑選為4檔,包超4.9GHz、5.0GHz、5.1GHz以及 5.2GHz,價格也水漲船高,平均比Intel官方售價高出100美元,而Silicon Lottery也提供單獨的篩選體質服務收費約為40美元。

另外,Silicon Lottery透露,經過篩選的i9-10900K均能夠超頻到4.9GHz,其中 73%可以達到5.0GHz,而只有24%能夠維持5.1GHz以上的水準,也基本能看出「王中王」i9-10900K大概去了兩成半。

Intel與微星溝通的可超頻範圍,i5 31%不及格、i7有32%、i9有27%(來源:MSI)

再橫向對比微星所公佈的第十代i9、i7、i5處理器體質比例,可以看出i9的體質要遠好於i5、i7。當然,主動挑選處理器體質,本質上就是為了超頻準備,對於普通用戶的常規使用來說,意義不大。

晶片生產過程中,根據晶片的體質不同去區分型號十分常見。到了晶片面積小很多的行動端,這種情況依然存在。晶片面積小,很難確保晶片僅一個核心出現「體質」問題,更多的可能是切割後的晶片而成為廢料。

另外,由於行動晶片的出貨量遠大於PC端,像Intel一樣分等級顯然不太實際,廠商會傾向於「按差分配」,也就是向體質差的看齊,統一調成較低的頻率,以保證整批晶片的良率。只是,隨著行動端處理器的面積、核心數不斷增加,體質不佳的晶片數量增加,再按照此前的調校就有些得不償失,這就好像把i9封裝成了i5賣出去。

行動晶片廠商也開始追尋Intel、AMD傳統晶片廠商分級賣處理器的步伐。比如說高通現在的Plus版本,以及麒麟的9000和9000e、900和900e,甚至上文的A12X、A12Z都是同樣的道理。

蘋果此次把A15分出三款不同的SoC也更像是晶片行業的一個通用做法。在生產A15的過程中,體質最佳的留給iPhone 13 Pro系列,GPU體質不佳的分給 iPhone 13、13 mini,CPU體質不佳的留給iPad mini 6。

蘋果晶片分等級或成常態

如同Intel把14nm工藝打磨的足夠成熟後,超頻的潛力較為一般,尤其是i7、i5。而蘋果這邊其實也較為類似,今年的A15仍然是基於台積電的5nm工藝,CPU提升有限,但滿血版的A15在GPU表現卻判若兩人,向前邁進了一大步,不排除是因為核心數的增加。

ifanr對iPhone13做的性能測試數據(來源:ifanr)

今後A16、A17想要繼續拔高性能表現,更新的製程、更高的頻率、更好的工藝、更大的面積都是改進方向,由此來說後續這種行動端處理器分級(少個CPU、少個GPU)的現象應該更為普遍。不過,桌面級處理器的體質區辨別,更多是影響「超頻」,面向的是核心玩家,在DIY過程中可以自行(或加錢)選擇更好體質的處理器。

而在行動端這裡,你買到的是一整套已經挑選完畢並經過統一調校的產品,即使Root後通過三方軟體超頻,最終可能會影響到整個系統的穩定性以及續航水準。更別說在手機ARM架構的處理器中,提升0.1GHz是否會得到相同的增益。這裡的反例是高通驍龍888+之於高通驍龍888,具體的對比可以跳轉之前的文章查看。

蘋果的產品線相較以往已經有了足夠的擴展,iPhone、iPad、Mac三大硬體產品線幾年間在不斷擴充調整。蘋果自研晶片也不僅限於面向行動端的A系列,為了對產品有更全面的掌控,開始逐步涉及桌面級晶片,而剛發佈的M1就展現了足夠的競爭力。並且,M1也有著相應的分級,同樣有缺少一個核心GPU的版本和標配版本,而在傳聞之中的M1X會有更多的CPU核心與GPU核心。如此來說,這種晶片的分級像極了傳統廠商Intel。

或許,將來對於蘋果產品來說,不同等級的SoC也會成為不同等級產品的一個重要區分,對於日常體驗來說可能區別不大,但對一些高能進階的功能,或許一個GPU核心就會是一個門檻。

*本文獲「ifanr」授權轉載,原文:iPhone 13 系列不再齐「芯」,苹果为什么要造三款不同的 A15 处理器?

責任編輯:易佳蓉