比高通芯片强一倍|苹果A系列处理器的性能「凭什么那么强」？

文 | 小伊评科技

提起来苹果A系列仿生芯片，大家最先想到的是什么？我相信很多人可能和小编一样，最先想到的就是其超强的性能。

如下图所示，这是去年9月份发布的苹果A15（5GPU版）和在今年5月20日最新发布的骁龙8+处理器的性能对比情况，其中骁龙8+所采用的工艺还是目前台积电最新的N4工艺，相比于A15所采用的N5P工艺还要有些许的领先（领先幅度很小）。

就是在这种基本相同的工艺水平的情况下，苹果A15处理器的性能大幅度的领先于骁龙8+，在CPU单核性能方面的领先幅度达到了31%。

而且这已经是自2015年以来，苹果A系列处理器和同时代骁龙旗舰处理器之间性能差距最小的一代。

在2016年的时候，当时的苹果的A10系列处理器的CPU单核性能甚至达到了同时代骁龙835处理器的一倍左右，请注意是一倍而不是百分之几，如下图所示：

那么问题来了，作为世界上数一数二的两大移动芯片Fabless设计厂商，并且同为美国本土公司，高通和苹果的差距为什么这么大？难道真的是因为技术问题么？

还真不是或者说技术只是其中的占比不是那么大的一个环节，最重要的因素只有一个那就是——

堆料

，而隐藏在堆料之后的则是两个芯片厂商在商业模式上的差异。

01 | 苹果在A系列处理器上的堆料可谓是“丧心病狂，不计成本”：

我们先来看这样一个数据：

A15处理器：

12MB L2缓存容量，32MB SLC缓存 。

骁龙8+处理器：

2.5MB L2缓存容量，6MB L3缓存。

注：苹果自A10系列处理器之后就没有再为处理器配置L3缓存，而是改为SLC系统缓存，相对L3其内存延迟稍大一些，但是容量更容易做大。

毫无疑问，先不说架构设计上的堆料，单从缓存容量方面来看，A15就完爆了骁龙8+。A15的L2高速缓存的容量是骁龙8+的9.5倍，SLC系统缓存的容量是骁龙8+的5.33倍。

至于缓存容量对于CPU性能的影响，本文也不再进行赘述，总之就是很大，因为处理器处理速度相比于内存要快得多，而缓存就是为了增加交换速度而诞生的产物，在架构设计，排列合理的情况下，缓存越大，CPU的性能就越强。

如下图所示，这是CPU缓存变化与性能的关系（数值越小越好）。

可以这么说，苹果处理器的CPU部分能够拥有如此强悍的性能，容量巨大的L2和SLC缓存功不可没，至于架构中发射单元数量更多等等细节因素我们后续再说。

看到这有人会问了，既然缓存对于CPU性能的提升如此重要，那么高通为什么不加大缓存呢？原因很简单，因为SRAM的成本实在是太高了，高通负担不起。

被集成在芯片当中的缓存芯片，他的名称是SRAM（Static Random-Access Memory，静态随机存取存储器），和我们传统看到的内存中的DRAM存储器根本就不是一个东西。

每MB容量的成本，SRAM是DRAM的百倍以上，请注意是百倍以上。

另外大家还需要考虑一个因素那就是芯片的核心面积。

众所周知，芯片都是从一块一块固定尺寸的晶圆上通过光刻机蚀刻而来的，每颗芯片的核心面积大小直接决定了一片晶圆所能生产的芯片数量的多少，芯片面积越大，单位晶圆上所能生产的芯片数量就越少，那么平摊到每一块芯片上的生产成本就会越高。

知道了这个知识之后，大家再看一个数据——芯片的核心面积：

A15处理器 N5P工艺：104.68平方毫米（不含基带）

麒麟9000 N5工艺：102平方毫米（含5G基带）

大家可以看到，没有在内部集成基带的A15处理器的芯片核心面积竟然比内置了5G基带的麒麟9000系列还要更大，其中很大一块原本被用作基带的区域都被苹果拿来堆Cache（缓存）了，性能不强才怪。

如下图所示，这是A15处理器的内部布局情况，缓存占据了这款芯片将近三分之一的空间。

A15芯片

很不巧的是，基带芯片也是一个空间吞噬狂魔，如下图所示，这是手机行业第一款内置5G基带的麒麟990芯片，4G Modem和5G Modem基带占据了至少三分之一的空间。

麒麟990芯片

这也就意味着，如果高通和海思想要同时把基带和大容量缓存集成在SOC芯片当中的话，其芯片的核心面积会非常巨大，生产成本会陡然提高。

简单总结来说，苹果处理器之所以拥有如此之高的性能，主要靠的就是疯狂的，不惜成本的堆料。

02 | 商业模式的限制导致高通以及海思不可能像苹果那样玩堆料。

高通是不生产手机的，其所设计出的芯片是要往外卖的，那么高通在设计这款芯片的时候就一定要考虑到成本的问题，因为高通要挣钱，但是芯片的价格又不能太离谱，否则的话就没人买了，所以他必须要平衡成本和性能之间的关系。

而苹果就不一样了，苹果的IC设计部门是为了手机部门服务的，他们之间是不存在商业关系的，IC设计部门的职责就是让芯片的性能越来越强，至于成本控制，对于他们来说并不是最核心的东西。

而且由于iPhone的平均客单价足够高，销量也足够大，完全可以分摊芯片的设计成本，所以苹果才可以无限制的玩堆料，这就是苹果的优势。

虽然华为此前的玩法和苹果类似，但是华为手机的客单价相比于苹果要低得多，所以华为也不太可能放开手脚的去玩堆料。