iPhone 13系列不再齐「芯」，苹果为什么要造三款不同的A15处理器？

　　本文来自爱范儿

　　苹果的产品向来不会着重的强调参数规格，而是把它们转化为人们容易理解的词汇。

　　单说 300ppi，大众可能并没有明确的概念，但标榜出视网膜屏（Retina），可能就有了几分轮廓。

　　而这种模棱两可的认知到了芯片上就更容易让人迷惑，不同于 Intel 复杂迷惑的产品线，苹果的芯片就简单很多，每年随着 iPhone 更新一代，A 字母附带一个数字，统一的规格，统一的表现，清晰明了。

　　再加上苹果 A 芯片一向的跃进式升级，以及让对手汗颜的功耗比，一年一枚芯片足够傲视群雄。

▲ iPhone 13 Pro Max 搭载的才是满血 A15。

　　只是 A 系列芯片到了第十五个年头，也就是 A15 上，却衍生了三个版本，分别由不同的产品所演绎。

　　iPhone 13、13 mini 的 A15 在 GPU 上缩水了一个核心，为 4 核心。iPad mini 6 的 A15 在 CPU 大核心最高频率有所缩水，为 2.9GHz。只有 iPhone 13 Pro、13 Pro Max 的 A15 为满血版本（主频 3.2GHz，5 核心 GPU）。

　　苹果罕见的把 A15 分成了三款配置不同的 SoC，这是根据产品定位的刻意行为，还是另有隐情？

　　A12 的三款处理器是个特例

　　早在三年前，苹果在 A12 上就做出了两个衍生版本，为 iPad Pro（2018）配备的 A12X，以及为 iPad Pro（2020）配备的 A12Z。

▲ A12X、A12Z 是 A 系芯片越级的存在，现在已被 M 芯片所替代，而 A15 表现已经超越了 A12Z。

　　A12X、A12Z 与 A12 在 CPU、GPU 核心数上完全的不同，几乎可以算作全新型号的 SoC。但 A12X 与 A12Z 却仅差 1 个 GPU 核心，甚至在 TechInsights 的相关分析中表示它们的裸片几乎相同。

▲ 左：A12Z、右：A12X，二者模块排列一模一样。 图片来自：TechInsights

　　A12Z 上的每个功能模块的位置与 A12X 如出一辙，A12Z 只是把 A12X 未开启的第八颗 GPU 开启了。

　　分析至此，TechInsights 猜测‘开核’的行为更像是台积电在 7nm 工艺上的成熟，有着更高的良率，甚至可以大胆的说 18 个月后，台积电制造的 A12X‘芯片体质’更好。

　　根据体质挑选芯片，再决定型号

　　‘芯片体质’其实并非是个新鲜词汇，在传统的芯片行业，这已不是个秘密。

▲ 犹如生化实验室的现代芯片制造厂。 图片来自：Intel

　　芯片制造过程需要数百道工序，十分的精密。在不断地刻蚀、氧化、清洗流程中，一片晶圆上的不同区域有着物理特性的差别，算是一种工艺偏差。

　　而把这些晶圆再分割成不同的芯片，工艺偏差会导致功耗表现的不同，有的快一点省一点，有的慢一点废一点，有的加电压后能够维持很高的频率，有的一加电就宕机。

▲ 制造 Intel 第九代处理器的 11.8 英寸晶圆

　　一整块晶圆的制造成本大概数千美元，同时也会耗时几个月的时间，为了能够充分利用这来之不易的芯片，传统芯片厂商便会根据‘体质’来具体划分为不同的处理器型号。

▲ 生产 i9-10900 处理器的同一块晶圆可能产出的处理器型号。 图片来自：Techspot

　　那我们熟悉的 Intel 桌面级处理器举例，这块晶圆按计划是生产 i9-10900，它有 10 核心 CPU 与集成的 GPU，但由于工艺、温度等等因素，再除去边缘 5%~25% 的废料，剩余的部分可能只有 10% 的面积能够达到 i9-10900K 的芯片设计要求，另外一大部分可以以 i9-10900 型号出厂，也有一些被封闭核心以 i7、i5 出厂。

▲ 14nm 工艺巅峰的 Intel 第十代酷睿 i9-10900K。

　　简单来说，芯片生产并非像其他电子产品一般，按照具体的型号去制定生产计划，它更像是开‘盲盒’，一整块晶圆具体能生产多少片 i9、多少片 i7 或 i5 都难以确认。

　　而同一块晶圆，相同型号的处理器，具体的‘体质’也不相同。这个‘体质’具体的实用价值就是超频，其余性能几乎相同。

　　同型号芯片挑体质只为了超频

　　CPU 超频对于普通用户来说，其实就是一个娱乐项目。在众多 Intel 处理器中，K 后缀表示并未锁频，是 DIY 圈子里超频的主力型号。

　　即使市场小众，依然有提供挑选 CPU 体质的机构，国外工作室 Silicon Lottery 就是这么一家。

▲ 验过身包超的 i9 全部售罄。 图片来自：Silicon Lottery

　　同样的 i9-10900K，也被它们挑选为 4 档，包超 4.9GHz、5.0GHz、5.1GHz 以及 5.2GHz，价格也水涨船高，平均比 Intel 官方售价高出 100 美元，而 Silicon Lottery 也提供单独的筛选体质服务收费约为 40 美元。

　　另外，Silicon Lottery 透露，经过筛选的 i9-10900K 均能够超频到 4.9GHz，其中 73% 可以达到 5.0GHz，而只有 24% 能够维持 5.1GHz 以上的水准，也基本能看出‘王中王’i9-10900K 大概去了两成半。

▲ Intel 与微星沟通的可超频范围，i5 31% 不及格、i7 有 32%、i9 有 27%。 图片来自：微星

　　再横向对比微星所公布的第十代 i9、i7、i5 处理器体质比例，可以看出 i9 的体质要远好于 i5、i7。

　　当然，主动挑选处理器体质，本质上就是为了超频准备，对于普通用户的常规使用来说，意义不大。

　　芯片生产过程中，根据芯片的体质不同去区分型号十分常见。到了芯片面积小很多的移动端，这种情况依然存在。

▲ 高玩的超频

　　芯片面积小，很难确保芯片仅一个核心出现‘体质’问题，更多的可能是切割后的芯片而成为废料。

　　另外，由于移动芯片的出货量远大于 PC 端，像 Intel 一样分等级显然不太现实，厂商会倾向于‘按差分配’，也就是向体质差的看齐，统一调成较低的频率，以保证整批芯片的良率。

　　只是，随着移动端处理器的面积、核心数不断增加，体质不佳的芯片数量增加，再按照此前的调校就有些得不偿失，这就好像把 i9 封装成了 i5 卖出去。

　　移动芯片厂商也开始追寻 Intel、AMD 传统芯片厂商分级卖处理器的步伐。比如说高通现在的 Plus 版本，以及麒麟的 9000 和 9000e、900 和 900e，甚至上文的 A12X、A12Z 都是同样的道理。

　　苹果此次把 A15 分出三款不同的 SoC 也更像是芯片行业的一个通用做法。在生产 A15 的过程中，体质最佳的留给 iPhone 13 Pro 系列，GPU 体质不佳的分给 iPhone 13、13 mini，CPU 体质不佳的留给 iPad mini 6。

　　苹果芯片分等级或成常态

　　如同 Intel 把 14nm 工艺打磨的足够成熟后，超频的潜力较为一般，尤其是 i7、i5。而苹果这边其实也较为类似，今年的 A15 仍然是基于台积电的 5nm 工艺，CPU 提升有限，但满血版的 A15 在 GPU 表现却判若两人，向前迈进了一大步，不排除是因为核心数的增加。

　　今后 A16、A17 想要继续拔高性能表现，更新的制程、更高的频率、更好的工艺、更大的面积都是改进方向，由此来说后续这种移动端处理器分级（少个 CPU、少个 GPU）的现象应该更为普遍。

　　不过，桌面级处理器的体质区辨别，更多是影响‘超频’，面向的是核心玩家，在 DIY 过程中可以自行（或加钱）选择更好体质的处理器。

　　而在移动端这里，你买到的是一整套已经挑选完毕并经过统一调校的产品，即使 Root 后通过三方软件超频，最终可能会影响到整个系统的稳定性以及续航水准。

　　更别说在手机 ARM 架构的处理器中，提升 0.1GHz 是否会得到相同的增益。这里的反例是高通骁龙 888+ 之于高通骁龙 888，具体的对比可以跳转之前的《高通骁龙 888+ 挤牙膏？我用 ROG Phone 5s 玩了一周末的游戏》文章查看。

▲ M1 芯片可能是苹果硬件大一统的最后一块拼图。

　　苹果的产品线相较以往已经有了足够的扩展，iPhone、iPad、Mac 三大硬件产品线几年间在不断扩充调整。苹果自研芯片也不仅限于面向移动端的 A 系列，为了对产品有更全面的掌控，开始逐步涉及桌面级芯片，而刚发布的 M1 就展现了足够的竞争力。

▲ M2、M1X 或许有更多的衍生型号出现以区分不同的产品定位。

　　并且，M1 也有着相应的分级，同样有缺少一个核心 GPU 的版本和标配版本，而在传闻之中的 M1X 会有更多的 CPU 核心与 GPU 核心。如此来说，这种芯片的分级像极了传统厂商 Intel。

　　或许，将来对于苹果产品来说，不同等级的 SoC 也会成为不同等级产品的一个重要区分，对于日常体验来说可能区别不大，但对一些高能进阶的功能，或许一个 GPU 核心就会是一个门槛。