Como o chip A16 pode ser um divisor de águas para o iPhone 14 Pro

Luis Carlos Weber

Atualizado: Sábado, 25 Fevereiro 2023 17:50

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Grandes aumentos de velocidade e memória na torneira para o principal telefone da Apple. Todos os anos, damos uma olhada na trajetória do silício da série A da Apple (que estreia em iPhones e geralmente é empregado em iPads) para obter um conceito de como o próximo chip funcionará.

 Ao combinar o que todos sabemos sobre processos de fabricação e embalagem de chips de última geração e as melhorias anteriores da Apple, geralmente coletaremos o que está vindo do seguinte sistema no chip (SoC).

Este ano, como olhamos para a A16, fazer essa ligação é mais difícil do que nunca.

Os rumores mais fortes sugerem que o A16 não avançará para um novo nó de processo de fabricação significativo, que aparecerá apenas no iPhone 14 Pro e Pro Max - com os modelos regulares do iPhone 14 utilizando o A15 idêntico dentro do Modelos iPhone 13 Pro.

 

Além do mais, temos que pensar na maneira como a Apple usa esses designs

 

Os chips anteriores da série A podem ter uma versão “X” muito maior destinada ao iPad Pro, mas agora que a Apple amplia o planejamento para um linha de chips da série M destinados a Macs, incluindo computadores muito poderosos como o Mac Studio, vários desses núcleos extras podem chegar ao processador do iPhone.

Então vamos mergulhar e tentar prever o A16, talvez com um grão de sal um pouco maior do que o habitual.

Estamos fazendo nossas suposições mais bem-educadas aqui, mas há mais variáveis ​​em jogo do que em anos anteriores, e muitas vezes nos surpreendemos com um mínimo de alguns detalhes quando a Apple revela seus novos chips para iPhone.

 

Um chip exclusivo para modelos PRO

 

De um modo geral, o mais recente SoC da série A alimenta a nova linha completa de iPhones. Às vezes , os modelos PRO têm um pouco mais de RAM, mas em linhas gerais é o chip idêntico.

 

Com a linha iPhone 13, a Apple mudou um pouco isso

 

O iPhone 13 Pro e o Pro Max têm mais RAM (6 GB em comparação com 4 GB no iPhone 13 e 13 mini), mas também possui cinco núcleos de GPU, enquanto os modelos 'não PRO' têm quatro.

É quase certamente o design de chip idêntico com um dos núcleos desativado, uma tática padrão para aumentar os rendimentos com fabricação avançada de chips, mas é o primeira vez em que a Apple fez essa diferenciação nos modelos de iPhone.

 

iPhone 13 Pro

 

Os modelos do iPhone 13 Pro têm um chip A15 bem melhor, mas o iPhone 14 Pro pode precisar de um chip totalmente diferente.

Com o A16, a maioria dos especialistas está sugerindo que a Apple planeja incorporar o novo chip apenas no iPhone 14 Pro e Pro Max.

Os modelos 'não PRO' do iPhone 14 supostamente receberão o A15, embora a versão de 6 GB e 5 núcleos seja encontrada nos modelos iPhone 13 Pro.

Ainda não está claro se a Apple basicamente renomeará esse chip para “A16”, mas isso significa uma pequena, mas respeitável atualização para os modelos ‘não-Pro’, enquanto eles não estão recebendo o novo SoC.

Isso é especialmente importante porque, pode ajudar a sinalizar quais serão as prioridades de design do A16.

Se apenas aparecer em iPhones que são consideravelmente mais caros (e rumores sugerem que os preços iniciais podem aumentar em até 100 dólares), talvez o celular da Apple possa ser maior e mais caro, com ênfase diferente.

Além de outros recursos, como uma tela sempre ativa, os modelos do iPhone 14 Pro apresentam uma nova câmera traseira ampla de 48MP.

E isso pode exigir muito mais processamento de imagem e poder de aprendizado de máquina.

Um, não tão novo, processo de fabricação

Os rumores mais críveis dizem que o A16 será fabricado em um processo de fabricação de 5 nm, assim como o A15 e o A14.

Dificilmente a Apple passa três anos seguidos no mesmo processo de fabricação.

Alguns rumores sugeriram que será fabricado com um processo de 4 nm, mas a TSMC nem tem algo assim.

E o que é N4P

Um codinome para sua terceira geração de processo de fabricação de alto desempenho de 5nm. O N4P oferece 11% de aumento de desempenho, 22% de melhoria na eficiência de energia e 6% de melhoria na densidade em relação ao processo inicial de fabricação “N5” de 5 nm.

Apple A15

O A15 foi construído com um processo de 5 nm e o A16 provavelmente repetirá isso.

Foi o A14 que foi feito com o processo N5 e, portanto, o A15 usou o processo N5P de segunda geração, que ofereceu algumas pequenas melhorias.

Em outras palavras, a Apple não está visando muito o desempenho ou eficiência energética de um processo de fabricação de 5 nm de terceira geração.

Nunca é o salto que esperamos do processo de 3 nm da TSMC, que deve estar pronto este ano, mas provavelmente não a tempo de a Apple fabricar  muitos deles para um lançamento do iPhone 14 Pro.

Assim que chegar a 3nm, a Apple poderá espremer cerca de 70% mais transistores no mesmo espaço, com uma economia de energia considerável.

Apesar do fato de que este processo de 5nm de terceira geração não ser drasticamente melhor do que o de segunda geração, que a Apple usou no ano passado, esperamos que o A16 fique substancialmente melhor.

Provavelmente estamos assistindo a algo em torno de 18 bilhões a 20 bilhões de transistores, acima dos 15 bilhões dentro do A15.

A maioria dos quais provavelmente está visando o Neural Engine para aprendizado de máquina, o processador de sinal de imagem e o codificador e decodificador de vídeo, e algumas melhorias gerais no desempenho da CPU.

Desempenho da CPU

Não faz sentido a Apple expandir além dessa configuração central dos iPhones.

Dois núcleos de alto desempenho e 4 núcleos de alta eficiência são suficientes para uma plataforma que quase sempre executa um aplicativo por vez, em tela cheia, com alguns processos leves em segundo plano e afins de outros aplicativos.

Pelo menos, por enquanto.

A Apple provavelmente está mais fascinada em melhorar a eficiência de energia e fazer com que os núcleos da CPU funcionem mais rápido.

Os núcleos de alto desempenho, especificamente, são provavelmente o foco da empresa porque ela depende deles para impulsionar essencialmente o desempenho do Mac doméstico quando o design do núcleo da CPU chegar aos chips da série M.

A linha M3 provavelmente possuirá os designs de núcleo de CPU idênticos encontrados no A16, dimensionado apenas para contagens de núcleos mais altas e talvez com caches maiores.

Não se surpreenda se o desempenho da CPU single-core do A16 gerar uma pontuação Geekbench 5 por volta de 2000.

Um rumor de uma fonte não confirmada, no Twitter, informou recentemente que o A16 estaria rendendo até 42% mais rápido que o A15.

Isso é quase  irracional. A Apple provavelmente vai mudar para o LPDDR5 este ano, o que deve melhorar a largura de banda de memória, e algumas outras melhorias, combinadas com velocidades de clock de pico mais altas, podem levar a Apple a uma melhoria de desempenho de até 15%.

Se a Apple puder continuar as tendências recentes, a pontuação da CPU multi-core Geekbench 5 pode ser em torno de 5700.

Há uma exceção que vale a pena mencionar.

Quando a ARM estava finalizando o conjunto de instruções ARMv9 no ano passado, houve algumas especulações sobre se a Apple iria incluí-lo em algum projeto.

A Apple gosta de trabalhar no limite aqui. O conjunto de instruções ARMv9 já está disponível em vários designs de núcleo licenciados pela ARM (Cortex-A710, Coretex-A510).

Alguns até podem ser empregados em chips assim como o Qualcomm Snapdragon 7 Gen 1, que pode aparecer em telefones Android no final deste ano.

A Apple não licencia designs de núcleo da ARM; ela faz seus próprios projetos que são compatíveis com o conjunto de instruções ARM.

O A15 suporta o conjunto de instruções ARMv8.5-A e, portanto, a mudança para ARMv9 pode ter um efeito positivo em algumas áreas muito específicas de desempenho.

Especificamente, operações de vértice SIMD amplas (que geralmente são mais uma coisa de desktops de ponta) devem ser muito mais rápidas e flexíveis.

 

Qualcomm Snapdragon 7 Gen 1

 

O A16 pode suportar o design compatível com ARMv9 idêntico porque o Snapdragon 7 Gen 1.

A Qualcomm

ARM falou sobre melhorias de desempenho de 30% superior que o ARMv9, mas a empresa estava falando especificamente sobre seus próprios designs de núcleo de CPU licenciados.

Não há necessariamente nada no conjunto de instruções que aumente o desempenho assim, e a Apple já usa seus próprios designs com suas próprias personalizações e extensões.

Para encurtar a história, o A16 pode muito bem ser o primeiro design compatível com ARMv9 da Apple e um dos principais no mercado, o que pode tornar alguns muito particulares.

Tipos de operações de CPU são mais rápidos, mas o desempenho geral não deve disparar.

 

Desempenho da GPU A

 

A Apple continua especulando sobre o desempenho da GPU, apesar do fato de que os iPhones geralmente são muito mais rápidos do que outros smartphones premium nessa área.

Agora que a empresa expande seus designs de chips para laptops e desktops, com poderosos gráficos integrados substituindo as GPUs AMD discretas, é ainda mais importante.

Sem um grande aumento na densidade do transistor de uma mudança para o próximo nó de tecnologia de processador principal, a Apple provavelmente não pode se dar ao luxo de aumentar a quantidade de núcleos de GPU.

Possivelmente o A16 terá cinco núcleos de GPU (como a configuração completa do A15) ou seis, mas provavelmente menos.

Ainda assim, melhorias na arquitetura e uma mudança para a RAM LPDDR5 para aumentar a largura de banda da memória ajudarão a aumentar o desempenho gráfico.

Desempenho do A16

O teste Sling Shot do 3DMark pode ser um pouco antiquado, e as melhorias de desempenho estão diminuindo.

Seria razoável esperar uma melhoria de 25% a 30% no desempenho da GPU, aproximadamente em linha com os últimos processadores da série A.

Você verá isso especialmente em benchmarks e testes que atualmente são limitados pela largura de banda do core.

Visualização do desempenho do Wild Life A16

O teste 3DMark Wild Life mais moderno representa melhor as melhorias na arquitetura gráfica.

Espere que o A16 atinja entre 85 e 90 fps

A Apple provavelmente precisará incluir hardware para acelerar o ray tracing em uma GPU futura.

Isso está rapidamente se tornando padrão em laptops e desktops e, portanto, os chips da série M derivam suas arquiteturas da série A da Apple.  

Ou, mais precisamente, todos eles são projetados como uma família de produtos que compartilham os principais elementos arquitetônicos.

Até mesmo os principais designs de chips móveis da Qualcomm e da ARM têm ray tracing em seus roteiros.

Computação Geekbench 5 de visualização A16

O benchmark de computação de GPU do Geekbench não é tão limitado em largura de banda e mostra grandes ganhos ano após ano.

Se isso continuar, a pontuação é de cerca de 20.000. No entanto, não se deve esperar que este seja o ano em que isso aconteça.

A aceleração de ray tracing de alto desempenho adiciona muito à contagem de transistores e, sem um aumento gigante na densidade do transistor, a Apple provavelmente concluirá que qualquer aumento no tamanho do chip seria melhor gasto em outro lugar.

Quando a Apple mudar para o processador de 3 nm da TSMC, o hardware gráfico de rastreamento de raios pode entra em campo.

Um investimento pesado em ML e imagem

Um dos principais rumores persistentes sobre o iPhone 14 Pro é que ele apresenta uma nova câmera traseira de 48MP de largura.

Em situações de pouca luz, ele “bin” os valores de luz solar dos pixels vizinhos para fornecer um pixel de 12MP, mas com luz mais forte você pode obter uma imagem com quatro vezes a resolução dos iPhones atuais.

Isso também abra as portas para vídeo 8K, recursos impressionantes de zoom digital e muito mais.

Câmera do iPhone 14 Pro

A câmera do iPhone 14 Pro pode estar recebendo uma enorme atualização – o que forçaria um grande poder de processamento.

Mas pede muito do processador do seu telefone. Você não pode simplesmente colocar um sensor de 48MP e usar indiscriminadamente.

Você precisa possuir caminhos de dados mais amplos e rápidos para o processador de sinal de imagem.

Esse processador de imagem precisa ser capaz de lidar com quatro vezes os pixels (ou então demorar quatro vezes mais para processar a imagem, coisa improvável, dada a prioridade da Apple na capacidade de resposta da câmera).

Os smartphones modernos produzem uma imagem tirando várias exposições e processando-as em uma imagem em várias etapas, utilizando todos os tipos de ciência fotográfica e algoritmos de aprendizado de máquina ao longo desse caminho.

Um certo número dessas etapas podem ser processados em uma resolução mais baixa, mas algumas teriam que ser feitas na imagem completa de 48MP para obter um resultado de alta qualidade.

Em outras palavras, essa nova câmera provavelmente exigirá um processador de sinal de imagem muito mais poderoso e o Neural Engine - o hardware dedicado para tarefas de IA e aprendizado de máquina.

A certeza é de que a Apple gostaria de melhorar o modo cinematográfico introduzido com o iPhone 13 Pro.

Que no momento, está limitado a 1080p, por exemplo, mas um aumento para 4K exigiria mais poder de processamento de imagem.

O mesmo aconteceria com bokeh artificial mais natural ou rastreamento de vários elementos.

Essas são boas razões para a Apple dar um impulso significativo ao processador de imagem e ao Neural Engine.

É claro que a codificação e decodificação de vídeo também podem ser uma prioridade.

Os processadores de vídeo mais recentes da Apple lidam com HEVC e ProRes, mas não com o codec AV1 mais recente.

Há suspeitas já há muito tempo que a Apple estaria entre os principais a difundir esse codec, da mesma forma que fez com imagens HEIC e vídeo HEVC.

Vai oferecem qualidade de vídeo equivalente com tamanhos de arquivo e requisitos de largura de banda muito menores.

O iPhone 14 Pro será o principal  telefone a fornecer suporte de vídeo AV1 padrão nativo em hardware e software?

 

RAM LPDDR5 (de verdade desta vez)

 

No ano passado, presumiu-se que a Apple abandonaria a memória LPDDR4x em favor do LPDDR5. Não fez.

Mas o M1 Pro e o M1 Max no MacBook Pro e o M1 Ultra no Mac Studio sim, assim como o novo M2 no MacBook Air.

É que este é o ano em que o LPDDR5 finalmente estará no iPhone? Sim! Pode ser!

Analistas da cadeia de suprimentos como Ming-Chi Kuo dizem que a Apple encomendou o LPDDR5 para os modelos do iPhone 14 Pro, e parece que a hora chegou.

Os telefones Android premium já o usam há algum tempo, e os mais recentes chips da série M da Apple também.

A mudança do LPDDR4x para o LPDDR5 melhorará a largura de banda da memória em até 50% e pode ter um impacto positivo na eficiência energética da mesma forma.

Isso por si só não torna a tarefa de ninguém mais rápida, apenas dá mais espaço para operações de alta largura de banda, como gráficos 3D e processamento de imagem/vídeo.

Uma atualização para o modem Snapdragon X65

O modem celular não é realmente uma parte do chip A16, mas é uma parte bem integrada de toda a plataforma e significativa para o iPhone, então vale a pena mencionar.

A Apple trabalha duro em seu próprio modem 5G há anos, mas os rumores mais recentes mostram que ainda não está pronto para implantação.

Esperamos que o iPhone 14 Pro (e possivelmente o iPhone 14 normal) inclua o modem Snapdragon X65.

As principais melhorias, consistentes com a Qualcomm, são melhor eficiência energética e confiabilidade.

Tem uma velocidade máxima teórica melhor (10 Gbps), mas é improvável que você isso dê certo em qualquer rede 5G do mundo real.

Em vez disso, afirma -se que o modem é melhor no bloqueio confiável de sinais, o que deve permitir que seu telefone induza uma melhor taxa de transferência no mundo real e use menos bateria em situações abaixo do ideal.

Os rumores sobre uma vez que podemos esperar um modem celular fabricado pela Apple em nossos iPhones e iPads são mistos.

Alguns dizem que já em 2023, enquanto outros suspeitam que o projeto teve grandes contratempos e ainda estamos a vários anos de distância.

Independentemente da resposta, este não parece ser o grande ano da Apple.

 

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