今天，苹果发布了最新一代的iPhone。作为新一代的旗舰苹果手机5代，新手机的功能带有苹果对未来和消费者期望的希望。但是，从美国半导体人的角度来看，我们更加关注内部技术的发展，尤其是在其处理器上。
由于iPhone 4配备了其第一个A系列处理器A4，因此Apple维持了每年9月更新第一代移动电话的开发频率，并更新下一代处理器的开发频率。在每次更新中，处理器的性能也得到了极大的提高。新发布的A11处理器使用2+4个六核设置，并集成了超过40亿的晶体管，与上一代相比，性能大大提高。毫无疑问是一个处理器强国。
随着新处理器的发布，让我们回顾每一代苹果的处理器及其开发过程。
A4：无处不在
在发行时期制造iPhone 4之前，每一代苹果的iPhone产品都使用第三方处理器。例如，在iPhone 3GS上，使用带有ARM Cortex-A8体系结构的三星S5PC100处理器。但是，当它于2010年发布时，苹果推出了独立开发的处理器A4，这是苹果公司第一次在iPhone上使用A系列处理器。
苹果A4基于手臂建筑。第一个版本版本模型基于45nm流程和PowerVR SGX 535图形处理核心集成了ARM Cortex-A8处理器核心。根据核心微观照片，与三星开发的S5PC110芯片相比，其皮层A8核心已除去了一些接口组件，并且L2高速缓存从S5PC110的512KB扩展到640KB。它的性能应比相同频率的S5PC110的性能稍好。
A5：双核的首次体验
A5是由Apple在美国设计的手臂处理器，由三星电子产品替换Apple A4。 iPad 2是Apple A5处理器的第一个设备。 iPhone 4S于2011年10月4日推出，还使用了Apple A5处理器。 iPad Mini于2012年10月推出，继续使用Apple A5处理器。安装的芯片设备已被广泛销售了很多年。
Apple A5采用45纳米核心ARM Cortex-A9同步双核架构。苹果声称其计算性能可以提高2次。它配备了IT公司的PowerVR SGX543 MP2 GPU，频率为200MHz。绘图性能比上一代A4高7倍。它具有低功耗特性，并支持低功率DDR2 DRAM。 A5的成本估计比A4贵75％，但随着产量的增加，价格差异应降低。
通过对Apple A5处理器的初步芯片显微镜分析，我们发现A5具有两个值得注意的主要特征。首先，A5的核心区域比A4大得多。 UBM Techinsights和Chipworks分析机构都得出结论，A5的核心面积达到12.1x10.1mm = 122平方毫米。与A4的53平方毫米相比，其面积增加到A4的2.3倍。
让我们看一下A4/A5的核心布局图，并考虑导致A5区域大大增加的原因。在这里，我们使用的是芯片工作的核心布局图。可以看出，在A5中集成的两个ARM核心约为A5总面积的14％，这与A4中ARM单核占据的面积大致相似。
值得一提的是，A5之后有A5X，这是由Apple在美国设计的同步双核处理器Apple A5的衍生版本。仅将图形处理器升级到专用于iPad（第三代）的四核PowerVR SGX543 MP4。苹果声称其图形处理能力是上一代iPad 2采用的Apple A5处理器的两倍，是其竞争对手Nvidia Tegra 3处理器的四倍。
A6：多核时代的毅力
2012年，在NVIDIA，三星和高通竞争推出了一个四核智能手机处理器芯片组之后，智能手机还进入了今年的“四核时代”。但是，就屏幕尺寸和手机处理器芯片计划而言，我们可以看到苹果不愿盲目遵循市场趋势并遵守现有的产品设计原则。因为他们今年推出的A6仍然是双核。
该芯片使用Apple开发的Swift体系结构来同步双核CPU，并集成了PowerVR SGX543 MP3图形处理单元，频率为266 MHz，并且CPU时钟速度可以达到1.3GHz。存储器控制器使用三星电子的32nm hkmg工艺升级到1066MHz LPDDR2（8.5 GB/sec），尺寸为96.71平方毫米，比Apple A5（45nm版本）小22％，并且具有较小的功耗。
Swift体系结构使用ARMV7S指令集并包含ARM Cortex-A15 MPCore的多个功能，例如支持高级SIMD V2和VFPV4。与基于皮层A9的CPU相比，Swift具有三个前端解码管道和2个FPU单元，这些CPU只有两个前端解码管道和1个FPU单元。
与A5处理器包仅512MB的LPDDR2-800 RAM相比，A6处理器包装1 GB 1 GB的LPDDR2-1066 RAM，理论存储器带宽也从A5的6.4 GB/s增加到A5 gb/s。 A6还配备了新版本的ISP。与A5相比，A6的射击速度，低光性能，消除噪音和视频反动力性能得到了改善。
同样在今年，苹果推出了A6X。 A6X是Apple定制的SOC。它是Apple A6的衍生版本，它包含与Apple A6相同的同步双核ARMV7架构中央处理器，并且只有图形处理器升级到在300MHz下运行的四核PowerVR SGX554 MP4。 [3] [4]与A6不同，A6X被热导体覆盖，并且记忆模块与芯片分开包装。
A6X也由三星电子制造，并使用32纳米工艺HKMG（高κ金属门）制造，面积为123mm²，比A6大26％。 A6X是该公司的最后一个A系列SOC，具有32位体系结构。
A7：移动CPU进入64位时代
对于苹果公司来说，这一代处理器是整个移动处理器行业的重要一步，因为使用此处理器，移动处理器已进入64位时代。 A7是一个64位桌面级别的架构处理器，它是一款时期制作的CPU，它使许多Android措手不及。
移动计算和传统台式计算之间的界限开始变得模糊，这对行业具有重要意义，并且具有深远的影响。同时，由于A7的出色性能和功能消耗，Apple这次没有设计X-Suffix芯片，但让iPad直接使用A7，该A7显示了其强大的性能。
采用64位体系结构的目的是提高RAM的寻址能力。 32位系统的RAM只能支持4GB（2至32个功率），而64位系统可以从理论上支持16 EB（Exabytes，2的功率为64，16 EB等于16,777,216 TB）。两者之间的区别很明显。但是，至于iPhone，最新的iPhone 5S RAM容量仅为1GB。即使是所谓的征用内存的怪物Android，三星Galaxy Note 3，具有最高内存，目前只有3GB，其小于32位系统限制。此外，初始化（初始化）时，高容量RAM还需要大量功耗。对于功率有限的智能手机，主要目标应该是节省动力，而不是消耗更多不需要的内存。
此外，我们必须利用64位处理器，包括操作系统和应用程序，必须为64位；但是，在文件大小或RAM容量方面，64位应用程序将变得更大，这不仅占用了更多的空间，而且使电源管理更加复杂。
苹果说，此CPU和GPU的效果是Apple A6的两倍。 CPU部分采用了64位ARMV8体系结构，这使iPhone成为世界上第一款使用64位处理器的智能手机。该文档是由三星电子在28nm工艺中生产的。
CPU部分是Apple开发了自己的64位ARMV8双核处理器，因此该体系结构将无法完全符合Cortex-A57。苹果说，苹果A7包含超过10亿晶体管，死亡尺寸为102mm²。相比之下，英特尔的桌面处理器Core i7-47770K包括8MB L3，其晶体管仅为14亿，死亡尺寸为177mm²。
泄漏的数据表明，GPU部分中没有以前的SGX5系列PowerVR函数。上一代iPhone 5使用PowerVR SGX543，iPhone 5S使用A7 GPU。芯片检测后，新的GPU是新的6系列PowerVR G6430。苹果说，GPU性能已达到第一代iPhone的56倍，并且性能达到了游戏机级别（即PS3和Xbox 360）。测试表明，性能远远超过了iPad上使用的PowerVR SGX543 MP4组合。
A8：20nm工艺第一体验
Apple A8是Apple于2014年推出的第二代64位产品，这是该行业第一个使用20nm流程的芯片。与过去不同，苹果芯片以前被TSMC的铸造厂代替，而不是三星。苹果公司声称，它的CPU性能高25％，比上一代Apple A7高出50％，能源效率提高50％。
CPU部分是自定义的“改进的旋风版”，而上一代A7是“旋风”，它保持了双核设计。 L1缓存为64KB指令 + 64KB数据，L2为1MB，L3为4MB。 GPU使用Imagination Technologies的PowerVR GX6450，核心数量仍然为4。根据Apple的说法，它比上一代的绘图性能高50％。值得一提的是，苹果公司还拥有9.5％的股份。
Apple A8是使用20nm工艺生产的，不再由三星制造。 TSMC声称20nm工艺可以将芯片速度提高30％，将整合增加90％，或者将功耗降低25％。具体的权衡取决于芯片设计。
它包含20亿晶体管，大约是苹果A7的大小的两倍，但晶粒尺寸从102mm2降低到89mm2（不采用新的架构，但晶体管的间距均匀。在IN中，Apple通过其更新的过程减少了CPU区域。
1GB的LPDDR3内存也包装在SOC中。 iPhone 6使用的LPDDR3内存由SK Hynix生产，而iPhone 6 Plus的内存由Elpida产生。
A8的内存子系统基本上没有改变，只有一些次要调整。 SRAM缓存仍然存在，并继续同时提供CPU和GPU（可以被视为3级缓存），其容量为4MB，而内存控制器仍然支持LPDDR3-1600。测试后，发现与A7相比，A8的内存带宽略有增加，外观为2-9％，非常小，表明它来自进一步的优化。
A8之后，苹果发布了A8X，Apple的A系列GPU正式进入了八核时代。
A8X使用的架构仍然是旋风架构的增强版本。该处理器具有30亿晶体管，占A8的150％，是A7的3倍。他们估计该区域将大于A6X的123平方毫米。尽管它仍在iPad上安装，但晶体管的显着增加将使处理器区域仅次于A5X的165平方米，并且是苹果的第二大处理器芯片。
与以前的A8处理器相比，单线程的运行分数为1798，增长了12％，而多线程运行分数为4468，高达55％，而A8则高于A7，高于A7，高于Apple的网站描述。像A7和A8一样，它提供了4MB的L3缓存空间，并且不会分开处理器和图像处理，因此在处理和加速处理过程中，所有带宽都可以用尽。
A9：两个程序提出的绩效纠纷
Apple A9基于Apple独立的微体系结构（与ARM发布的公共微体系结构不同），其中包含一个中央处理器核心，并且具有64位ARMV8-A指令套件的体系结构。该芯片于2015年9月9日发布，首先配备了iPhone 6s和iPhone 6s以及智能手机。苹果公司声称，与上一代Apple A8和图形性能相比，CPU的性能提高了70％，使其成为当代时代最强大的ARM Architection芯片。
作为双核64位处理器，系统的主要频率为1.85 GHz，与ARMV8A指令集体系结构兼容。苹果将此独立开发的微体系结构“ Twister”命名为代码名称。
配备iPhone 6s的A9芯片内部有2 GB的LPDDR4内存。在缓存方面，A9芯片的两个处理器内核每个具有64 kb的1级指令缓存和64 kb的1级数据缓存，而2级高速缓存的3 Mb和4级高速缓存的3 MB由系统芯片的两个内核共享。 A9芯片的“ Twister”微体系结构与第二代“旋风”微结构（对于A8芯片）相似。
它具有以下特征：16级指令管道，指令传输宽度为6，负载指令延迟期为4，分支预测的失败成本期为9，具有4个整数管道，4个算术逻辑单元，2个访问单元，2个访问单元，2个分支单位等。微结构调整和较低的过程节点。
芯片还包括一个新的图像处理器，该处理器可以为相机提供更好的降噪和聚焦性能。 A9芯片还直接集成了M9运动协处理器，该协助器主要负责从加速传感器，陀螺仪，指南针，压力传感器等中采样和处理数据，并且还负责识别Siri语音命令。
就OEM而言，Apple首次使用双OEM策略。
该芯片由TSMC 16NM和三星14nm生产，但也引起了两个芯片之间的一些差异，这引起了极大的争议。
TSMC和三星两个版本的核心区域完全不同。前者的平方毫米为104.5平方米，而后者则以96平方毫米的控制，约为9％。但是，它们的内部结构是相同的，所有结构都具有相同的CPU，GPU，内存控制器，协处理器等，但是在不同的过程条件下，特定的布局和细节略有不同。
说到核心区域，Apple的A系列处理器已在约100平方米的毫米中受到控制，但是随着每一代的升级新工艺，也存在明显的波动。 45nm A5最近是最大的，达到122平方米。 20nm A8是最小的，只有89平方毫米。超过20亿晶体管的A9实际上不是很小的。
同样，苹果后来推出了A9X。
A9X仍然采用双核设计，并且芯的数量并没有增加，主要是因为在确保芯片尺寸尽可能小的同时，添加CPU芯太难了。
就GPU而言，在A9X核心中总共发现了6个GPU单元，每个单元都有两个GPU核心。总共有12个GPU核心，总共384个流处理器，大于Tegra X1的256个。
A10：四核CPU与个人计算机相媲美
2016年9月7日，苹果在其新旗舰产品中发布了苹果新一代处理器Apple A10 Fusion的iPhone 7和iPhone 7 Plus智能手机。
10 Fusion是Apple的第一个使用Big.Litter配置的四核SOC，其中包括两个高性能核心以及两个高效效率和节能核心。 However, the A10 Fusion adopts the big.LITTLE core built-in switcher (IKS) instead of the HMP method adopted by Qualcomm Snapdragon 820: a low-power core and a high-performance core form a pair, share the L2 cache, as a virtual CPU core (switched according to the load needs in the iOS core), each virtual CPU core only has a high-performance core or low-power core operating at the same time, so在iOS中只能看到两个处理器。
A10的高性能CPU核心是代码为“飓风”，而低功率CPU核心则为代码为“ Zephyr”苹果手机5代，这两个都是Amp Apple本身设计的ARMV8兼容微体系结构。苹果声称，与上一代相比，这种芯片的CPU性能提高了40％，图形计算中的CPU性能提高了50％。
这一代A10融合已成为苹果的第一个四核处理器。官方数据显示，它具有33亿晶体管，A10 Fusion处理器有两个大核和两个小内核。在性能方面，A10 Fusion处理器将比iPhone6s的A9处理器高40％，该处理器的高度是iPhone6的A8处理器的两倍！更重要的是，功耗仅是前一个功耗的五分之一。
同样，A10融合处理器也大大改善了GPU。 A10的GPU处理速度比A9处理器快几乎50％，并且是A8的3倍。与A9相比，与A8相比，功耗也会降低三分之一，与A8相比，功耗直接降低了一半。此外，根据苹果的官方介绍，由于新的A10 Fusion处理器和M10处理器，iPhone 7的电池寿命比iPhone 6s的电池寿命高2小时，而且iPhone 7 Plus的电池寿命也比iPhone 6S Plus的电池寿命也高1小时。
当然，A10X也是必不可少的产品。
Apple A10X Fusion是由Apple设计的64位ARM Architecture SoC。它首先配备了10.5英寸iPad Pro和第二代12.9英寸iPad Pro于2017年6月5日发布[1]。 A10X集成了嵌入式M10协处理器[2]。 A10X是A10的一种变体，苹果声称与A9X相比，CPU速度增加了30％，GPU速度增加了40％。
总结
推出十年后，苹果的iPhone销售额也超过了12亿台。也就是说，苹果的销售量每年将超过1亿台。苹果的市场价值也飙升。技术的改进和产品体验是最基本的保证。 A系列处理的作用具有重要意义。我们期待苹果为我们带来更多新的技术和产品，这些技术和产品在将来会更好。 （Text/Li Shoupeng）
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