Puce A16 d’Apple : à quel point l’iPhone 14 Pro sera-t-il réellement plus rapide ?

Chaque année, nous examinons la trajectoire du silicium de la série A d’Apple (qui fait ses débuts dans les iPhones et est souvent utilisé dans les iPads) afin d’avoir une idée de la façon dont le prochaine puce effectuera. En intégrant ce que nous savons des processus modernes de fabrication et d’emballage des puces et les améliorations précédentes d’Apple, nous pouvons généralement glaner ce qui vient du prochain système sur puce (SoC).

Cette année, comme nous attendons l’A16 , passer cet appel est plus difficile que jamais. Les plus grandes rumeurs suggèrent que l’A16 stagnera vers un tout nouveau nœud de processus de fabrication majeur, et qu’il n’apparaîtra que sur l’iPhone 14 Pro et Pro Max – avec les modèles d’iPhone 14 de routine utilisant exactement le même A15 gonflé. dans les conceptions de l’iPhone 13 Pro. De plus, nous devons considérer la méthode utilisée par Apple pour ces conceptions. Les puces précédentes de la série A peuvent obtenir une version « X » plus grande destinée à l’iPad Pro, maintenant qu’Apple adapte la conception autant qu’une ligne entière de puces de la série M destinées aux Mac, composées d’extrêmement ordinateurs puissants comme le Mac Studio, certains de ces cœurs supplémentaires pourraient intégrer le processeur de l’iPhone.

Plongeons-nous et essayons de prévoir l’A16, peut-être avec un grain de sel un peu plus gros que d’habitude. Nous faisons nos suppositions les plus éclairées ici, mais il y a plus de variables en jeu que les années précédentes, et nous sommes souvent surpris par au moins quelques détails lorsqu’Apple dévoile ses nouvelles puces iPhone.

Une puce Pro uniquement

D’une manière générale, le SoC actuel de la série A alimente toute la toute nouvelle gamme d’iPhone à l’automne. Dans certains cas, les conceptions Pro ont un peu plus de RAM, mais dans les grandes lignes, c’est exactement la même puce. Avec la gamme iPhone 13, Apple a un peu changé cela. L’iPhone 13 Pro et Pro Max ont donc plus de RAM (6 Go contre 4 Go dans l’iPhone 13 et 13 mini), mais il a également cinq cœurs GPU là où les modèles non professionnels en ont quatre . Il s’agit presque certainement de la même conception de puce avec l’un des cœurs désactivés, une méthode courante pour améliorer les rendements avec la fabrication de puces avancée, mais c’est la toute première fois qu’Apple fait cette distinction dans les conceptions d’iPhone. (Ce qui peut prêter à confusion, les deux variantes de la puce s’appellent toujours simplement « A15 », et vous devez vous plonger dans les spécifications techniques pour voir la distinction.)

Avec l’A16, de nombreux pronostiqueurs recommandent qu’Apple se prépare à inclure la toute nouvelle puce uniquement dans l’iPhone 14 Pro et Pro Max. Les conceptions non professionnelles de l’iPhone 14 recevront probablement l’A15, bien que la variante de 6 Go à 5 cœurs découverte dans les conceptions de l’iPhone 13 Pro. On ne sait pas encore si Apple va essentiellement renommer cette puce « A16 », mais cela indique une mise à niveau petite mais respectable pour les conceptions non Pro, bien qu’elles n’obtiennent pas le tout nouveau SoC.

Ceci est particulièrement essentiel car il pourrait aider à signifier quelles pourraient être les principales priorités de conception de l’A16. S’il n’apparaîtra que sur des iPhones beaucoup plus chers (et des rumeurs suggèrent que les prix de départ pourraient augmenter de 100 $), il pourrait éventuellement être plus grand et plus coûteux, avec des accents différents. En plus d’autres fonctionnalités comme un écran toujours allumé, les conceptions de l’iPhone 14 Pro présenteraient une nouvelle caméra arrière large de 48MP. Cela pourrait nécessiter beaucoup plus de puissance de traitement d’image et d’apprentissage automatique.

Une toute nouvelle procédure de production ancienne

Les rumeurs les plus crédibles indiquent que l’A16 sera fabriqué selon une procédure de production de 5 nm, tout comme l’étaient les A15 et A14. Il est rare qu’Apple passe trois années de suite sur le même nœud de processus. Certaines rumeurs ont suggéré qu’il fabriquerait avec une procédure de 4 nm, mais TSMC n’en a en fait pas. Ce qu’il a, c’est N4P, un mot de code pour sa 3e génération de processus de production haute performance de 5 nm. Le N4P offre une augmentation de l’efficacité de 11 %, une amélioration de l’efficacité énergétique de 22 % et une amélioration de la densité de 6 % par rapport au processus de fabrication « N5 » original de 5 nm.

C’est l’A14 qui a été fabriqué avec le processus N5, et l’A15 a utilisé le processus N5P de deuxième génération, qui a apporté quelques petites améliorations. Pour le dire simplement, Apple n’obtiendra pas une tonne de performances ou d’efficacité énergétique avec une procédure de production de 5 nm de troisième génération. Ce n’est certainement pas le saut que nous faisons avec la procédure 3 nm de TSMC, qui est censée être prête cette année, mais probablement pas à temps pour qu’Apple en fabrique des dizaines d’innombrables pour un lancement de l’iPhone 14 Pro cet automne. Lorsque nous passerons à 3 nm, Apple sera en mesure de presser quelque 70 % de transistors supplémentaires dans exactement la même zone, avec des économies d’énergie significatives.

Indépendamment du fait que ce troisième -gen 5nm n’est pas significativement meilleur que celui de deuxième génération utilisé par Apple en 2015, nous pensons que l’A16 devra devenir considérablement plus grand. Nous examinons très probablement un gros 18 à 20 milliards de transistors, contre 15 milliards dans l’A15. La majeure partie de cela va très probablement entrer dans le Neural Engine pour l’intelligence artificielle, le processeur de signal d’image et l’encodeur et les décodeurs vidéo, et quelques améliorations de base des performances du processeur.

Efficacité du processeur

Il n’y a pas grand intérêt à ce qu’Apple s’étende au-delà de la configuration de base existante des iPhones. 2 cœurs hautes performances et quatre cœurs haute efficacité suffisent pour une plate-forme qui exécute presque constamment une application à la fois, un écran complet, avec quelques procédures d’arrière-plan légères et autres provenant d’autres applications. Du moins, pour le moment.

Apple est probablement plus intéressé par l’amélioration de l’efficacité énergétique et l’accélération du fonctionnement des cœurs de processeur. Les cœurs hautes performances, en particulier, sont probablement un point d’attention, car l’entreprise dépend de ceux-ci pour piloter réellement les performances du Mac lorsque la conception du cœur du processeur se termine dans les puces de la série M. La ligne M3 est susceptible d’avoir exactement les mêmes développements de cœur de processeur découverts dans l’A16, juste mis à l’échelle pour un nombre de cœurs plus élevé, et peut-être avec des caches plus grands.

Un rapport d’une source non testée sur Twitter a récemment rapporté que l’A16 vérifie 42% plus rapidement que l’A15. C’est probablement une attente déraisonnable. Je pense qu’Apple passera à LPDDR5 cette année, ce qui devrait améliorer la bande passante de la mémoire, et certaines autres améliorations, intégrées à des vitesses d’horloge de pointe plus élevées, pourraient apporter à Apple une amélioration des performances allant jusqu’à 15 %.

Il y a une exception qui mérite d’être mentionnée. Lorsque ARM fixait la direction ARMv9 définie en 2015, il y avait des spéculations quant à savoir si Apple serait le premier à l’inclure dans une conception. Je ne pense pas que cela ait été tout à fait réalisé à temps, mais Apple aime être à la pointe de la technologie ici. Le jeu d’instructions ARMv9 est actuellement disponible dans de nombreuses conceptions de base accréditées par ARM (Cortex-A710, Coretex-A510). Ceux-ci seront utilisés dans des puces comme le Qualcomm Snapdragon 7 Gen 1, qui apparaîtra dans les téléphones Android à la fin de cette année.

Apple n’accrédite pas les styles de base d’ARM ; il crée ses propres conceptions compatibles avec le jeu d’instructions ARM. L’A15 prend en charge le jeu de direction ARMv8.5-A, et le passage à ARMv9 pourrait avoir un effet positif sur certains domaines d’efficacité très spécifiques. En particulier, les opérations de vertex SIMD larges (qui sont généralement plus une chose de bureau haut de gamme) doivent être beaucoup plus rapides et plus polyvalentes.

ARM a parlé d’efficacité des améliorations de 30% dans le même souffle que la promotion des directions ARMv9, mais l’entreprise parlait spécifiquement de ses propres styles de cœur de processeur certifiés. Il n’y a pas nécessairement quoi que ce soit dans le jeu de direction qui améliorerait les performances comme ça, et Apple utilise déjà ses propres styles avec ses propres personnalisations et extensions.

Pour faire une longue histoire En bref, l’A16 est peut-être le premier style compatible ARMv9 d’Apple et l’un des premiers sur le marché, ce qui peut accélérer certains types d’opérations CPU très particuliers, mais l’efficacité globale ne devrait pas augmenter.

Performances GPU

Apple continue d’investir considérablement dans les performances GPU, malgré le fait que les iPhones ont généralement des kilomètres d’avance sur les autres appareils intelligents haut de gamme à cet endroit. Maintenant que la société fait évoluer ses puces crée autant que les ordinateurs portables et les ordinateurs de bureau, avec des graphiques intégrés efficaces changeant les GPU AMD discrets, c’est beaucoup plus essentiel.

Sans une forte augmentation de la densité des transistors d’un déménagement à l’autre nœud d’innovation de procédure important, Apple ne peut probablement pas se permettre d’augmenter beaucoup la variété des cœurs GPU. Nous pensons que l’A16 aura soit cinq cœurs GPU (comme la configuration complète de l’A15), soit six, mais probablement pas plus. Néanmoins, les améliorations architecturales et le passage à la RAM LPDDR5 pour une bande passante mémoire accrue contribueront à augmenter les performances graphiques.

Nous pensons qu’il est raisonnable de s’attendre à une amélioration de 25 à 30 % de l’efficacité du GPU, à peu près en ligne avec les derniers processeurs de la série A. Vous le verrez spécifiquement dans les normes et les tests qui sont actuellement limités par la bande passante mémoire.

Apple devra très probablement inclure du matériel pour accélérer le lancer de rayons dans un futur GPU. Il devient rapidement un incontournable des ordinateurs portables et des ordinateurs de bureau, et les puces de la série M tirent leurs architectures de la série A d’Apple. (Ou plus exactement, ils sont tous développés comme un foyer d’éléments partageant des composants architecturaux importants.) Même les conceptions de puces mobiles importantes de Qualcomm et ARM ont le lancer de rayons sur leurs feuilles de route.

Je ne m’attendrais pas à ce que ce soit l’année où cela se produit. L’accélération de traçage de rayons haute performance ajoute beaucoup au nombre de transistors, et sans une forte augmentation de la densité des transistors, Apple conclura très probablement que toute augmentation de la taille de la puce serait mieux dépensée ailleurs. Lorsqu’Apple passera à la procédure 3 nm de TSMC, le matériel graphique de traçage de rayons pourrait être sur la table.

Un investissement important dans le ML et l’imagerie

Parmi les rapports les plus cohérents concernant l’iPhone 14 Pro figure qu’il comprendra une toute nouvelle caméra arrière large de 48MP. Dans des conditions de faible luminosité, il « récupérerait » la valeur lumineuse des pixels environnants pour produire un pixel de 12MP, mais dans une lumière plus vive, vous pourriez obtenir une image avec 4 fois la résolution des iPhones d’aujourd’hui. Cela déverrouille également la vidéo 8K, des capacités de zoom numérique impressionnantes, et plus encore.

Cela demande beaucoup au processeur de votre téléphone. Vous ne pouvez pas simplement taper dans une unité de détection de 48 MP et vous arrêter. Vous devez avoir des parcours de données plus larges et plus rapides vers le processeur de signal d’image. Ce processeur d’image doit avoir la capacité de traiter 4 fois les pixels (sinon prendre 4 fois plus de temps pour traiter l’image, peu probable étant donné l’inquiétude d’Apple sur la réactivité de l’appareil photo). Les téléphones portables modernes produisent une image unique en prenant une série d’expositions et en les traitant en une seule image à travers de nombreuses étapes, en utilisant toutes sortes d’algorithmes de science photo et d’intelligence artificielle en cours de route. Certaines de ces actions pourraient être traitées à une résolution inférieure, mais certaines devraient être effectuées sur l’image complète de 48 MP pour obtenir un résultat de qualité.

En d’autres termes, cette toute nouvelle caméra électronique exigera probablement un processeur de signal d’image et un moteur neuronal beaucoup plus efficaces (le matériel dédié aux travaux d’IA et d’apprentissage automatique). Je suis sûr qu’Apple aimerait améliorer le mode cinématique introduit avec l’iPhone 13 Pro. Il est actuellement limité à 1080p, par exemple, mais un coup de pouce à 4K nécessiterait plus de puissance de traitement d’image. Il en serait de même pour un bokeh artificiel plus naturel ou le suivi de plusieurs sujets. Autant d’excellents facteurs pour qu’Apple intensifie sérieusement le processeur d’image et le Neural Engine.

Naturellement, l’encodage et le décodage vidéo sont également une préoccupation. Les derniers processeurs vidéo d’Apple traitent à la fois HEVC et ProRes, mais pas le codec AV1 plus récent. En fait, j’ai longtemps supposé qu’Apple serait parmi les premiers à vraiment populariser ce codec, de la même manière qu’il l’a fait avec les images HEIC et la vidéo HEVC. Il fournira une qualité vidéo équivalente avec des tailles de fichiers et des exigences de bande passante beaucoup plus petites. L’iPhone 14 Pro sera-t-il le tout premier téléphone à fournir une assistance vidéo AV1 native par défaut dans le logiciel et le matériel ?

RAM LPDDR5 (authentique cette fois)

En 2015, je croyais Apple abandonnerait la mémoire LPDDR4x au profit de LPDDR5. Ce n’était pas le cas. Le M1 Pro et le M1 Max du MacBook Pro et le M1 Ultra du Mac Studio le font, tout comme le nouveau M2 du MacBook Air. Est-ce l’année où LPDDR5 concerne enfin l’iPhone ? Oui! Peut-être! Des experts de la chaîne d’approvisionnement comme Ming-Chi Kuo disent qu’Apple a en fait acheté LPDDR5 pour les modèles d’iPhone 14 Pro, et il semble que le moment soit venu. Les téléphones Android haut de gamme l’utilisent depuis longtemps maintenant, tout comme les puces de la série M les plus récentes d’Apple.

Le passage de LPDDR4x à LPDDR5 améliorera la bande passante mémoire jusqu’à 50 % et doit avoir un effet positif sur les performances énergétiques. Cela en soi ne rend pas un travail beaucoup plus rapide, cela donne juste plus de répit pour les opérations à large bande passante comme les graphiques 3D et le traitement d’image/vidéo.

Une mise à niveau vers le modem Snapdragon X65

Le modem cellulaire ne fait pas vraiment partie de la puce A16, mais c’est une partie étroitement intégrée de l’ensemble de la plate-forme et vitale pour l’iPhone, donc ça mérite d’être signalé. Apple travaille dur sur son propre modem 5G depuis de nombreuses années, mais les rapports actuels montrent qu’il n’est pas encore prêt pour le déploiement.

Nous prévoyons que l’iPhone 14 Pro (et éventuellement l’iPhone 14 standard) intégrera le modem Snapdragon X65. Les principales améliorations, selon Qualcomm, sont une meilleure efficacité énergétique et une meilleure fiabilité. Il a une vitesse optimale théorique plus élevée (10 Gbps), mais il est peu probable que vous le voyiez à partir d’un réseau 5G réel. Au contraire, le modem est censé mieux se verrouiller de manière fiable sur les signaux, ce qui doit permettre à votre téléphone d’obtenir un meilleur débit dans le monde réel et d’utiliser moins de batterie dans des circonstances moins qu’idéales.

Les rumeurs sur le moment où nous pouvons anticiper un modem cellulaire fabriqué par Apple dans nos iPhones et iPads sont mitigées. Certains déclarent dès 2023, tandis que d’autres soupçonnent que le travail a en fait eu des problèmes importants et que nous sommes encore dans de nombreuses années. Quelle que soit la réponse, ce n’est probablement pas l’année d’Apple.