Normalerweise schweigt Apple über seine zukünftigen Prozessoren und zieht es vor, sie zusammen mit einem neuen Produkt anzukündigen. So werden wir wahrscheinlich nichts über den A15, den ersten einer neuen Generation von Apple System-on-Chips (SoCs), hören, bis Apple später in diesem Jahr das iPhone 13 vorstellt. [...]
Normalerweise schweigt Apple über seine zukünftigen Prozessoren und zieht es vor, sie zusammen mit einem neuen Produkt anzukündigen. So erfuhren wir zum Beispiel keine Details über den M1, bis Apple die neuen MacBooks mit diesem Prozessor vorstellte, und wir wussten sehr wenig über den A14, bevor er im iPad Air auftauchte. So werden wir wahrscheinlich nichts über den A15, den ersten einer neuen Generation von Apple System-on-Chips (SoCs), hören, bis Apple später in diesem Jahr das iPhone 13 vorstellt.
Dennoch können wir uns ein Bild von der möglichen Zukunft machen. Wenn wir den Trend der vergangenen A-Serien-Prozessoren und das, was wir über modernste Silizium-Herstellung wissen, zusammen mit ein paar fundierten Vermutungen studieren, können wir eine ziemlich gute Vorstellung davon bekommen, was wir vom A15 erwarten können.
Immer noch 5nm, aber besser
Mit dem A14 machte Apple den Sprung von einem 7nm-Fertigungsprozess zu TSMCs brandneuem 5nm-Prozess. Tatsächlich war es der erste große Consumer-Chip überhaupt, der damit hergestellt wurde (Qualcomms 5nm Snapdragon 888 kam ein paar Monate später auf den Markt).
Der nächste Schritt auf dem Weg zu immer kleineren und energieeffizienteren Chipherstellungstechnologien ist 3nm. Das wird eine große Sache, mit fast doppelter Chiplogikdichte und entweder einer 25-30%igen Reduzierung des Stromverbrauchs bei gleicher Leistung oder einer 10-15%igen Verbesserung der Leistung bei gleichem Stromverbrauch.
Aber 3nm ist einfach noch nicht soweit. Apple zahlt viel, um die ersten zu sein, die TSMCs fortschrittlichste neue Fertigungstechniken nutzen, aber TSMC wird einfach nicht in der Lage sein, bis zum A16 im nächsten Jahr zig Millionen 3nm-Chips für Apple zu produzieren.
In der Zwischenzeit wird erwartet, dass Apple eine verfeinerte Version des 5nm-Fertigungsprozesses für den A15 verwenden wird, der die Leistungs- und Stromverbrauchseigenschaften leicht verbessern könnte.
Größere Größe, mehr Transistoren
Der A14 wird schätzungsweise knapp unter 90mm2 groß sein (etwa 10% kleiner als der A13), aber die größten iPhone-SoCs waren bisher etwas über 100mm2 groß. Da es beim A15 keine großen Fortschritte in der Fertigungstechnologie gibt, auf die man sich verlassen könnte, werden die Leistungs- und Stromverbrauchsverbesserungen hauptsächlich aus Verbesserungen der Architektur und der Herstellung eines größeren Chips kommen müssen, ähnlich wie beim A13 gegenüber dem A12. Gehen wir also davon aus, dass der A15 höchstens 15-20% größer sein wird, mit einem entsprechenden Transistor-Budget. Kein iPhone-SoC war bisher größer als das.
Das bringt das hypothetische Transistor-Budget des A15 in den Bereich von etwa 14 Milliarden. Bei dieser Schätzung gibt es viel Spielraum, und Apple muss viele schwierige Entscheidungen über die Chipgröße im Verhältnis zu Kosten und Leistung treffen. Aber als grobe Faustregel erwarte ich, dass das Unternehmen ca. 15-20% mehr Transistoren zur Verfügung hat und stütze meine Leistungs- und Funktionsvorhersagen auf diesen Wert.
CPU-Leistung
Die Verbesserungen der Single-Core-CPU-Leistung bei Apples SoCs der A-Serie waren in den letzten Jahren bemerkenswert konstant. Ich gehe davon aus, dass sich dieser Trend fortsetzen wird, was das Single-Core Geekbench-5-Ergebnis des A15 auf etwa 1.800 bringen würde, vielleicht sogar ein wenig mehr.
Das ist doch verrückt. Apple übertrumpft an diesem Punkt einfach die Android-Geräte. Ein Score von 1.800 ist etwa 75% schneller als der Snapdragon 888 im Galaxy S21. Der A12 von Ende 2018 ist übrigens ein bisschen schneller als das Samsung Galaxy S21 (das in unserem Test 1076 erhielt). Apple spielt in einer eigenen Liga.
Es gibt nicht viel Grund für Apple, die Anzahl der Kerne über das aktuelle Setup hinaus zu erweitern: zwei hocheffiziente Kerne und vier Hochleistungskerne. Die Multi-Core-Performance verbessert sich genauso wie die Single-Core-Performance, aber oft in einem geringeren Ausmaß (dank Cache-Konkurrenz, Ressourcenzuweisung, thermischen Einschränkungen und so weiter). Ein Geekbench-5-Multi-Core-Score von 4.800 wäre nicht außer Frage, aber meine Vermutung ist, dass wir näher an 4.600 kommen werden.
Ohne zusätzliche CPU-Kerne wird der A15 wahrscheinlich eine Multi-Core-Leistungssteigerung haben, die der Single-Core-Leistung folgt.
Grafik-Leistung
Apple hat im A14 eine eigene Quad-Core-GPU, und die ist nur knapp schneller als die Quad-Core-GPU im A13. Aber der A13 war viel schneller als die Quad-Core-GPU im A12. Mit anderen Worten: Machen Sie sich nicht zu viele Gedanken darüber, wie viele Kerne die GPU im A15 hat. Die Grafikleistung hängt von so vielen Faktoren ab, nicht zuletzt von der verfügbaren Speicherbandbreite.
Einer einfachen Trendlinie folgend, würde ich im 3DMark Sling Shot Unlimited Test einen Score von etwa 7.200 oder so erwarten. Das ist sehr gut, aber kein besonders großer Sprung gegenüber dem A14.
Der Sling Shot Test ist zu diesem Zeitpunkt allerdings schon ziemlich alt. Der neue 3DMark Wild Life Test ist viel moderner und repräsentiert besser, wie moderne GPUs die neuesten High-End-3D-Spiele verarbeiten. Die Frameraten in diesem Test könnten in die hohen 50er Jahre gehen und vielleicht sogar die magische 60fps Zahl erreichen.
Wir sollten aber nicht nur auf die 3D-Grafikleistung schauen. Apple scheint zunehmend damit beschäftigt zu sein, die Rechenleistung seiner GPUs zu verbessern. Das bedeutet, dass die GPU für die Verarbeitung von massiv-parallelen mathematischen Routinen genutzt wird, die oft in Bereichen wie Bild- und Videobearbeitung, KI und maschinelles Lernen sowie wissenschaftliche Arbeiten verwendet werden. Geekbench 5 hat einen Test für diese GPU-Berechnungsfähigkeiten unter Verwendung der Metal-API, und Apples Chips der A-Serie werden mit jeder Veröffentlichung viel schneller. Die Punktzahl für den A15 könnte bis zu 12.000 betragen, auf Augenhöhe mit den iPad Pros, die den A12Z verwenden. Das ist vergleichbar mit der Leistung der GeForce GTX 980M.
Wenn jedoch die aktuelle 3D-Grafikleistung vor allem durch die Speicherbandbreite eingeschränkt wird und Apple es schafft, diese deutlich zu verbessern (durch größere/bessere Caches oder einen Wechsel zu LPDDR5), könnten wir einen viel größeren GPU-Leistungsschub bekommen.
LPDDR5 RAM, endlich?
Letztes Jahr habe ich spekuliert, dass Apple den Wechsel von LPDDR4X, der in den letzten drei Generationen der A-Serien-Chips verwendet wurde, zu LPDDR5, dem RAM, der im Galaxy S21 und anderen High-End-Android-Handys verwendet wird, vollziehen würde. Seltsamerweise ist das nicht passiert – der A14 und sogar das M1, das darauf basiert, verwenden LPDDR4X.
Dies muss das Jahr sein, in dem Apple den Sprung wagt. Dadurch wird bis zu 50 Prozent mehr Speicherbandbreite bei gleicher Leistung zur Verfügung stehen. Das wird es einfacher machen, alle CPU- und GPU-Kerne mit Daten zu versorgen, was eine bessere dauerhafte Leistung bedeutet. Es könnte auch den Stromverbrauch senken und die Akkulaufzeit verlängern.
Wenn es um Benchmarks geht, passen die Tests oft in den Cache des Prozessors und skalieren nicht direkt mit der Speicherbandbreite. Anwendungen in der realen Welt profitieren tendenziell mehr von zusätzlicher Speicherbandbreite als synthetische Benchmarks. Moderne High-End-3D-Grafiken skalieren jedoch in der Regel gut mit zusätzlicher Bandbreite. Die Umstellung auf LPDDR5 wird jede speichergebundene Situation verbessern, hat aber die deutlichsten Auswirkungen auf High-End-Grafikanwendungen.
Bildverarbeitung und Neural-Engine
Wir erhalten nicht oft viele detaillierte Informationen über Apples Uncore-Teile des SoCs. Das Apple-Silizium hat eine Vielzahl von Encodern und Decodern, Bildverarbeitung, Audio-DSPs und andere Dinge, um bestimmte Aufgaben zu beschleunigen. Sie sind wichtig, aber schwer zu isolieren, um die Leistung zu messen. Wird dies das erste Apple-Silizium sein, das einen Hardware-Decoder für den AV1-Videocodec enthält? Ich hoffe es!
Allerdings erhalten wir einige Top-Line-Informationen über einen solchen Spezialbeschleuniger: die Neural Engine, Apples Array für maschinelles Lernen. Der A14 verfügt über 16 Neural-Engine-Kerne, doppelt so viele wie im A13. Zusammen mit anderen Verbesserungen steigerte dies die Leistung auf 11 TOPS (Billionen von Operationen pro Sekunde).
Apple legt großen Wert auf maschinelles Lernen und wird die ML-Leistung sicherlich noch weiter steigern wollen. Auch hier erwarte ich eine Kombination aus architektonischen Verbesserungen und zusätzlichen Kernen, obwohl letzteres durch die begrenzte Chipgröße und das Transistor-Budget etwas eingeschränkt sein könnte. Ich schätze, dass die endgültige Leistung zwischen 15-20 TOPS liegen wird, aber das ist nicht viel mehr als eine Schätzung.
Ein Upgrade für das Modem
Das aktuelle iPhone 12 Lineup verwendet Qualcomms Snapdragon X55 Modem. Während das Unternehmen das X65 angekündigt hat, wird es nicht rechtzeitig für das diesjährige neue iPhone fertig sein. Qualcomm kündigt diese Modems Monate vor Beginn der Serienproduktion an, und dann dauert es noch viele Monate, bis die Handyhersteller sie integrieren, testen und qualifizieren.
Kurz gesagt, der A15 wird wahrscheinlich mit dem Snapdragon X60-Modem gepaart sein. Das X60 unterstützt die gleichen Spitzengeschwindigkeiten wie das X55 (weit über dem, was jeder Netzbetreiber derzeit liefern kann), sollte aber dank der verbesserten Carrier-Aggregationstechnologie konstant hohe Geschwindigkeiten liefern.
Die größte Verbesserung wird wahrscheinlich die Akkulaufzeit sein; der X60 wird mit einem 5nm-Prozess hergestellt, während der X55 einen 7nm-Prozess verwendete. Das bedeutet einen kleineren, stromsparenderen Chip und wahrscheinlich weniger Einbußen bei der Akkulaufzeit durch die Nutzung von 5G.
Was andere drahtlose Funktionen angeht, so können wir weiterhin Unterstützung für Wi-Fi 6, Bluetooth 5, NFC und Ultrabreitband (UWB) erwarten. Vielleicht sehen wir sogar einen Sprung zum neueren Wi-Fi 6E. Noch unterstützen nicht viele Router das 6GHz-Frequenzspektrum, aber es wird im Herbst, wenn das iPhone 13 vorgestellt wird, und über die gesamte Lebensdauer des Produkts überall verbreitet sein.
*Jason Cross schreibt seit über 20 Jahren professionell über Technik. Sein Ziel ist es, herauszufinden, wie komplizierte Technik funktioniert, und sie so zu erklären, dass sie jeder verstehen kann.
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