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A13仿生芯片,苹果发布会的无名英雄
作者:匿名 发布时间:2019-11-07 07:37:58 阅读量:3916


[云搜索网(微信号:)9月21日报道

苹果公司营销高级副总裁菲尔·席勒(phil schiller)在一年一度的iphone发布会后约72分钟,邀请斯里·桑塔纳姆上台介绍内置在三款新手机中的新a13仿生芯片。苹果的硅工程师桑塔纳姆有点害羞,发表了一篇四分钟的演讲。从各方面来说,这可能是整个事件中最重要的四分钟,但没有多少观众注意到这一点。他们经常被闪亮的新iphone、三相机系统、神奇的黑暗模式、令人印象深刻的视频功能以及更重要的是电池电量的增加所吸引。

桑塔纳姆讲完后,人们只能想到数字。苹果的新芯片包含85亿个晶体管。此外,还有六个cpu内核:两个运行在2.66 ghz的高性能内核(称为闪电)和四个高效内核(称为雷声)。它有一个四核图形处理器、一个lte调制解调器、一个苹果设计的图像处理器和一个用于机器智能的八核神经引擎,每秒钟可以运行超过5万亿次运算。

这种新芯片更智能、更快、更强大,但不知何故,它消耗的能量比它的前辈少。它的效率比去年的a12芯片高出约30%,这也是新款iphone将电池寿命每天延长5小时的原因之一。

iphone 11 pro及其姊妹产品的发布再次证明,苹果相对于竞争对手的真正优势在于拥有完整的垂直堆栈:软件、系统硬件和芯片设计。从增强现实功能到计算摄影模式,如深度融合和黑暗模式,这些好处可以在各种iphone功能设置中看到。

席勒坐下来讨论13仿生学及其功能时说:“今年性能提升的最大好处之一是文本到语音的转换。”。“我们增强了ios 13的文本到语音功能,这样我们就有了更多的自然语言处理,所有这些都是通过机器学习和神经引擎来完成的。”

自2007年发布第一部iphone以来,苹果已经取得了长足的进步。第一部手机速度太慢,甚至无法执行最基本的任务,如复制和粘贴文本。它的电池寿命很短,而且它的相机会让超级模特看起来像弗兰肯斯坦的新娘。最初的iphone几乎没有多任务处理,由412mhz芯片驱动。这款手机由包括三星dvd播放器芯片在内的组件组成。很难想象这种设备有一天会颠覆电话、计算机和通信的整个概念。

苹果很快意识到,如果它想领先于竞争对手,尤其是安卓系统中的竞争对手,它需要构建一个完整的堆栈——这是一个复杂的过程。苹果公司决定在2008年某个时候设计和制造自己的硅。当时,该公司只有40名工程师致力于集成不同供应商的芯片。然后,2008年4月,苹果以2.87亿美元收购了一家名为p.a. semi的芯片初创公司。结果,芯片工程师的总数增加到大约150人,为手机带来了最重要的专业技术:能效。这些人的工作首先通过ipad 4和iphone 4向世界展示。这些设备中使用的处理器称为a4,这是arm芯片设计的改进版本。a4的主要功能是使视网膜显示屏发光。

多年来,苹果的芯片已经启用了一些功能,这些功能会让大多数记者在新闻发布会上大吃一惊。Siri、视频通话、指纹和图像识别以及相机的多种功能——所有这些都是苹果硅技术进步的成果。在2017年iphone x发布会上,我在博客上写道:“面部识别完美地解释了苹果不那么神秘的“秘密酱”——硅、物理硬件、软件和设计的完美共生。他们将复杂技术转化为神奇时刻的能力是基于这些需求的和谐结合。”这是乔布斯留给他创立的公司的真正遗产。

张诗钟·斯劳吉负责苹果巨大的芯片业务和其他硬件技术。许多人认为公司年度研发预算的很大一部分分配给了srouji的团队。几年前,斯鲁吉在接受彭博商业周刊采访时说:“乔布斯总结说,苹果要想真正与众不同,生产真正独特和伟大的产品,就必须拥有自己的硅材料。”据说苹果公司芯片业务有数百名成员,但当苹果公司高管被问及细节时,他们很快就沉默了。

苹果的芯片优势没有被业界忽视。商用硅的使用不足以赶上苹果,因为苹果一直在磨砺其芯片优势,否则它将不仅一次推出一部手机和一台平板电脑。华为和三星(后者从一开始就是苹果的朋友和敌人)很快意识到,移动技术的未来将需要定制硅,这样他们才能比安卓竞争对手更好地与苹果竞争。

这些公司和高通公司正在进行硅军备竞赛,并不断调整排名。最新一代a12仿生芯片发布时比苹果的竞争对手稍有优势。今年,苹果利用iphone 11的发布来巩固其领先地位。

Linley gwennap是研究和咨询公司linley group的创始人,也是微处理器报告和通信的有影响力的出版商。它被广泛认为是最重要的处理器专家之一。Gwennap一生的大部分时间都致力于处理器和芯片的研发,他不容易被市场术语打动。他说苹果确实有优势。它可以赢得基准测试,但优势并不多。

格温娜普(Gwennap)在接受关于上一代a12仿生学的采访时指出,虽然苹果在单cpu竞争中处于领先地位,但其他制造商与苹果之间的竞争相对激烈。

“我认为他们不会走得更远,”他说。"我预计三星、高通和华为将改善他们的地位."

那么,自去年12月以来,他们的表现有所改善吗?与苹果三大竞争对手的最新芯片相比,新的六核a13仿生芯片有哪些优势?让我们看看这些数字。

三星最新处理器exynos 9825有八个内核,分为三个集群:两个高性能定制猫鼬内核以2.73ghz运行,另外两个cortex a75内核以2.4ghz运行,四个cortex a55内核以1.9ghz的效率运行。还有一个mali gpu和三星的神经处理单元,以及lte和内存功能。

华为的芯片麒麟990 5g使用类似的三集群和八核技术。两个高性能cortex a76内核在2.86ghz下工作,另外两个a76内核在2.35ghz下工作,四个面向效率的cortex a55内核在1.95ghz下工作。该芯片由一个16核gpu和一个3核达芬奇神经引擎组成。华为的芯片包含多达103亿个晶体管。

高通公司的新款小龙855 plus非常像麒麟990和exynos。它使用定制的kryo 485金内核,其中一个具有2.96ghz的强大集群时钟频率,另外三个kyro 485金内核以2.42ghz的时钟速度工作,四个注重效率的kryo 485银内核以1.78ghz的频率工作,它包括肾上腺素gpu和高通公司的hexagon 690 ai引擎。

这些芯片有一些更快的组件,所以你可能认为这些芯片的性能比苹果好,但事实是,我们很少在移动设备中使用芯片的全部容量。一两个高性能内核足以满足我们对手机的大部分需求。与竞争对手的8核处理器相比,苹果的6核设计似乎有点落后,但事实上,其芯片上的两个大型处理器轻松超过了竞争对手的设计。苹果的处理器更高效地消耗能源,这让它们明显优于竞争对手。例如,三星的猫鼬芯片需要小心使用,以避免安装它们的设备过热。甚至新设计的a13定制效率内核也优于其竞争对手。

格温娜普在今年早些时候的一份微处理器报告中指出:“虽然苹果的核心不是最大的,但它们在移动性能方面继续领先。”在写这篇文章的时候,他正在谈论a12芯片,a13的性能提高了20%。

因此,这里的关键点是规范和基准没有考虑到苹果的真正优势——与设备的紧密集成,以及该公司在提高关键应用性能的同时争取更多电池时间的努力。

那么,一家移动电话公司如何以一种能引起顾客共鸣的方式展示这些技术成果呢?芯片语言并不重要。重要的是要有最好的相机、最快的手机和最大的电池。我们使用instagram、facebook或youtube的时间越长,我们就越愿意在这些高端手机上花钱。苹果的新款iphone 11 pro和iphone 11 pro max专注于电池。这两款手机的电池寿命将分别延长4小时和5小时。他们是怎么做到的?

这个问题的答案清楚地显示了苹果在整个堆栈中的固有优势。席勒和阿南德·西蒙皮接受采访,了解这种垂直集成是如何体现在a13仿生芯片等芯片上的。Anand shimpi是一名有影响力的记者,他过去专注于半导体和系统,并创建了anandtech网站。他现在是苹果平台架构团队的成员。

新a13的性能比去年的a12好得多。它的所有主要组件都有20%的性能提升:六个cpu、图形处理器和神经引擎。对于一个表现良好的芯片来说,看到如此显著的提升有点像看博尔特在短跑中击败自己。

“我们经常公开谈论表演,”shimpi说。“但事实是,我们把它视为性能功耗比,这实际上是在追求能效。如果你构建了一个高效的设计,你也会碰巧构建了一个性能设计。”

shimpi和schiller都对能源效率和性能的疯狂关注表现出强烈的态度。例如,cpu团队将研究如何在ios上使用应用程序,然后使用数据来优化未来的cpu设计。这样,当下一部iphone问世时,它将能够比大多数人在iphone上做得更好。

Shimpi说:“对于不需要额外性能的应用,它们可以运行在去年的性能上,只需要更低的功耗。”

这种策略不仅适用于cpu。同样的每瓦性能规则也适用于机器学习和图形处理。例如,如果开发人员在iphone的相机软件上看到大量gpu的使用,她可以和gpu架构师一起寻找更好的方法。这将为未来的图形芯片带来更有效的设计。

那么当a13仿生机器人开始工作时会发生什么呢?一般概念包括任务、委托和移交。对于低功耗任务,如打开和阅读电子邮件,iphone将使用更高效的内核。但是对于更复杂的任务,比如加载复杂的网页,这将是高性能内核的责任。对于一些常规的和成熟的机器学习工作,神经引擎可以自己运行。然而,对于更新和更高级的机器学习模型,cpu及其专用的机器学习加速器提供帮助。

然而,苹果的秘密是芯片的所有这些不同部分以节省电池电量的方式协同工作。在典型的智能手机芯片中,芯片的某些部分用于完成特定的任务。把它想象成为整个社区打开电源,让他们吃饭,看《权力的游戏》,关掉电源,为另一个想玩电子游戏的社区打开电源。

对于a13,基于单个积分,可以考虑相同的开关模式,从而消耗更少的电子。

“机器学习贯穿整个过程,无论是管理电池寿命还是优化性能,”席勒说。“十年前没有机器学习。现在,它总是在运行和做事。”

最后,这项技术的进步取决于我们人类想要从手机上得到的一些简单的东西——激烈的游戏在手机上运行得和在游戏机上一样流畅,或者在黑夜用相机拍下美丽干净的照片。当我们点击并滑动时,苹果工程师正专注于重启他们的设计,并为明年的芯片工作,这将吸引我们再次升级。

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