从第一颗A4到A14，苹果自研芯片的主要变化，你用过哪颗？

　　苹果的A系列处理器，一直是手机上神一样的存在，有时综合性能领先安卓不止一代，如果论单核性能，那么你会发现A芯更是恐怖，苹果的第一颗7nm处理器——A12的单核跑分也不比现在安卓、鸿蒙手机上的高端处理器逊色。
　　本篇文章整理了，从苹果第一代处理器A4再到现在的A14的主要变化。苹果第一处理器A4
　　A4标志着苹果自研iOS设备处理器的开始，但它的自研程度并不高。
　　A4最早出现在iPad上，在iPadPro问世之前，iPad还是很得宠的。第一代iPad不仅首发A4处理器，苹果还调高了iPad上那颗A4处理器的运行频率，让它的性能高于同样采用A4处理器的iPhone。
　　在设计上，A4是基于三星S5PC110魔改而来，二者有着相似的核心布局，除了有提升，和三星S5PC110比，A4还删去了iPad和iPhone不需要的模块。
　　CPU——Arm Cortex-A8
　　A4的CPU是基于Arm Cortex-A8核心。
　　经过Intrinsity(后来被苹果收购)和三星的魔改后，在同样的频率下，A4的CPU核心比ARM标准的Cortex-A8核心可以多处理大约10%的指令。
　　二级缓存由三星S5PC110上的512KB，增加至640KB。
　　在iPad上，A4的CPU主频可达到1GHz。
　　GPU——PowerVR SGX 535
　　在A11之前，苹果的A系列处理器并没有自研的GPU核心，第一代A4处理器使用的是PowerVR SGX 535。
　　虽然性能不及三星S5PC110上使用的PowerVR SGX 540，但A4采用了GPU核心与RAM直连的方式，这种做法极大的提升了GPU的性能。
　　功耗
　　A4处理器基于三星45nm工艺。
　　待机耗电大约只有友商的30%，使用时耗电只有25%-75%。同样的电能下，苹果的A系列处理器可以输出更多的性能，现在也是。
　　iPad是首发A4的产品，苹果表示＂ A4芯片非常节能，可以帮助iPad实现长达10个小时的电池寿命。＂A5
　　A5的制程没有提升，仍为三星45nm工艺，主要是通过芯片设计部分的进步提升芯片性能。
　　这是苹果的第一款双核处理器(双核CPU、双核GPU)，其CPU性能约是前代的2倍，GPU性能提升到9倍之多。
　　在CPU上，A5处理器采用了支持双核心的Arm Cortex-A9架构。在GPU上集成了Powervr SGX543图形芯片。
　　除了性能提升，UBM TechInsights表示，A5处理器采用了比A4更优秀的电源管理电路设计，这也是A5相对A4的重要区别之一。
　　A5处理器可以根据负载情况更灵活的调节运行频率。A6
　　基于32nm工艺，它拥有苹果第一代自研CPU核心
　　CPU——Swift
　　苹果CPU的处女作就出手不凡，主频1.2GHz的A6处理器，性能约是前代的两倍，A5双核心CPU的性能足以吊打安卓阵营的四核CPU。
　　GPU——PowerVR SGX 543MP3
　　一颗三核心GPU，性能约是上代的两倍。A7
　　基于28nm工艺，集成超10亿晶体管。
　　意义：苹果首个基于ArmV8架构处理器，首个64位架构处理器，首次加入M7运动协助处理器。
　　CPU——Cyclone
　　使用苹果新一代Cyclone核心，双核结构，1.3GHz主频，性能约是前代的两倍，基于Armv8指令集，64位架构。
　　也许是因为感知不强，当然还有人认为64位架构是噱头，但后来，移动端的操作系统、处理器、应用都开始从32位架构向64位架构过渡。对生态拥有强大掌控能力的苹果早已经完成过渡，而安卓也差不多了。Arm也宣布未来的CPU将不再支持32位架构。
　　A7每个时钟周期最多可同时解码、发射、执行、收回6个指令/微操作，排序缓冲大小是 A6 处理器的四倍多，而在当时 Intel Haswell 桌面架构的排序缓冲大小也不过如此。
　　GPU——PowerVR G6430
　　四核心GPU，性能提升到前代的两倍。
　　M7
　　为了以更低的功耗处理更多的运动数据，为了防止当主CPU占用过高，无法处理运动数据的情况再发生……苹果推出了专门的M7协助处理器。
　　不知道那个时候，性能翻倍是不是苹果对处理器的刻意要求。 A8
　　意义：苹果首次挤CPU的牙膏。
　　A7以后，性能翻倍？不存在的。
　　两代机型，使用A8芯片的iPhone6系列和使用A7芯片的iPhone5s，仅能升级到同一代iOS系统(iOS12)，这也间接说明了，A8较上代A7的性能提升不大。
　　A8处理器，基于20nm工艺，集成约20亿晶体管，数量翻倍，但性能却没有翻倍。
　　CPU采用第二代Cyclone核心，主频1.4GHz，性能较上代提升约25%。
　　GPU为4颗PowerVR G6450核心，性能较上代提升约50%。A9
　　好在A9处理器没有在CPU上挤牙膏，且GPU性能也有极大的提升。
　　现在使用A9处理器的机型可以升级到苹果最新的iOS系统。
　　提升
　　A9处理器采用苹果第三代自研Cyclone核心，双核结构，1.84GHz主频，性能提升约70%。
　　GPU采用PowerVR GT7600核心，性能提升约90%，属于当时PowerVR7XT家族中的中高端产品。GT7600拥有6个USC，每个USC有32个ALU，总计192个ALU。
　　A9处理器还将M9协助处理器嵌于SoC内，功耗更低，用户感知较明显的提升就是，可以在多种场景下唤醒Siri。
　　争议
　　A9处理器拥有三星和台积电两种代工版本。
　　当时，有开发者将不同芯片版本的 iPhone 6s 做了一个性能和续航的测试对比，结果显示使用台积电代工A9处理器的跑分要比三星代工的更高，而且，使用台积电芯片的iPhone6s的续航时间长约 2 个小时。
　　看到在性能和续航上有明显的差异后，国外消费者们不高兴了。
　　后来苹果回应，制程工艺虽然有所区别，但对电池续航造成的差异仅在 2-3% 之间。A10Fusion
　　这是第一款配置了四颗CPU核心的iPhone处理器，基于台积电16nm工艺，集成33亿晶体管。
　　CPU
　　最高主频2.34GHz，拥有两颗高性能核心(大核)和两颗高能效核心(小核)，其小核的运行功率可低至大核的五分之一。
　　但A10不能算是＂真四核＂处理器，因为A10的四颗CPU核心无法同时运行，只能同时开启两颗大核或两颗小核。
　　GPU
　　6核PowerVRGT7600 GPU，频率比A9的GPU 更高，速度提升50%。
　　这是苹果最后一次在iPhone上使用非自研GPU。A11Bionic
　　基于台积电10nm工艺制造的A11仿生处理器，不仅加入了神经网络引擎，还带来了苹果自研的GPU核心。
　　CPU
　　A11仿生处理器采用6核心CPU设计，由2个代号为Monsoon 的高性能核心及4个代号Mistral的高能效核心组成，最高核心频率2.45GHz。两颗性能核心比前代的A10整体快了25%，四颗效率核心比A10提升了70%。多核CPU性能比A10提升了70%。
　　和A10不同的是A11仿生处理器的大小核心可以同时工作，是真正的六核CPU。
　　GPU
　　A11仿生处理器首次采用了苹果自研GPU核心，和首款CPU一样，出手就不凡。
　　相较于苹果A10集成的PowerVR GT7600定制版GPU，性能提升30%，功耗下降50%。
　　而且，前代A10处理器是6核GPU核心，A11只用了三颗GPU就在性能和功耗上吊打A10。
　　自主设计GPU是苹果完全控制整个堆栈的关键性一步，苹果公司全球市场营销高级副总裁菲尔·席勒（Phil Schiller）表示：＂从图形硬件到编译器，编程语言，到操作系统——包括框架和程序库，苹果应有尽有。
　　神经网络引擎
　　AI是现在高端手机SoC的必备功能，像是设备解锁、信号优化、性能提升、拍照优化、语言交互等场景都可以有AI的加持，让体验更出色，完成一些以前看来不可思议的操作。
　　A11仿生处理器首次加入神经网络引擎，双核设计，每秒运算次数最高可达6000亿次。A12Bionic
　　A12仿生基于台积电7nm工艺。
　　CPU依旧是2大核+4小核的设计，其大核主频为2.49GHz，小核1.59GHz。性能较A11仿生最高提升15%，小核心功耗最多降低50%。
　　四核GPU，比A11快50%，据说主频超1.1GHz。
　　NPU由两颗核心升至八颗 ，每秒运算可达5万亿次，Core ML运行速度最高提升9倍。A13Bionic
　　A13基于台积电7nm工艺，在发布会上苹果还极为少见的拿出安卓处理器对比性能。
　　CPU
　　CPU依旧为2+4的六核心设计，速度比A12快20%。大核功耗降低30%，小核降低40%。
　　据工信部数据显示，iPhone 11 的 A13 主频是 2.6GHz，而两款Pro的处理器主频是 2.66GHz。
　　GPU
　　四核GPU，速度提升20%，功耗降低40%。
　　机器学习
　　A13的神经网络引擎为8个核心设计，速度比上一代快20%，能耗最多降低15%
　　另外，其CPU上新增的两个机器学习加速器，能以最高达过去6倍的速度执行矩阵数学运算，使得CPU每秒可做超过1万亿次运算。
　　功耗
　　在A13芯片上苹果使用数千个时钟门、数百个电压域，能够更好地控制电源使用，从而极大降低功耗。A14
　　基于台积电5nm工艺，集成118亿晶体管。
　　至于性能提升——欢迎评论区补充(手动狗头)。
　　——不管提升多少，总之是目前最强的手机处理器就对了。
　　堆核心
　　——没想到苹果竟然也干这事了。
　　A14的神经网络引擎，拥有16核心，每秒可进行11万亿次运算，最高可提升 80% 之多。另外中央处理器的专用机器学习加速器也提速 70%。
　　iPhone的处理器不仅性能强，功耗还比友商低，同样是5nm处理器，苹果敢把A14用在2227mAh的mini机型上，而安卓厂商就没这个勇气把骁龙888用在同电池容量的机型上。
　　但无论是苹果公开的资料还是第三方的深入研究，都没有显示，除了自研，苹果的A系列处理器有哪些独到之处。
　　只能说，A系列处理器架构和iOS有比安卓更高的效率，对性能资源有比安卓合理的调度。A芯设计时只考虑iOS，不用考虑其它系统的运行环境，iOS在开发时，只考虑A芯，不用考虑对其它芯片的兼容问题。