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iPhone 14 Pro: Das wird der A16 leisten

Die Leistungsfähigkeit des neuen SoC für die diesjährigen Pro-iPhones ist schwieriger vorherzusagen als je zuvor. Welche Kraft wir jenseits eines Geschwindigkeitsschubs erwarten.

Jedes Jahr schauen wir uns die Entwicklung von Apples A-Serien-Chip (der erstmals in iPhones und häufig in iPads verwendet wird), um eine Vorstellung von der Leistung der nächsten Generation zu bekommen. Durch die Kombination unserer Kenntnisse über moderne Chipfertigungs- und Packaging-Prozesse und Apples Verbesserungen in der Vergangenheit können wir im Allgemeinen abschätzen, was uns beim nächsten System-on-Chip (SoC) erwartet.

In diesem Jahr, in dem wir dem A16 entgegensehen, ist diese Einschätzung schwieriger denn je. Die Gerüchte deuten darauf hin, dass der A16 nicht auf einen neuen Fertigungsprozess umgestellt wird und dass er nur im iPhone 14 Pro und Pro Max erscheint – während die regulären iPhone-14-Modelle den gleichen aufgemotzten A15 wie die iPhone 13 Pro verwenden. Weiterhin müssen wir die Art und Weise berücksichtigen, wie Apple diese Designs verwendet. Frühere Chips der A-Serie könnten eine größere “X”-Version erhalten, die für das iPad Pro bestimmt war, aber da Apple das Design auf eine ganze Reihe von M-Chips für die Macs einschließlich sehr leistungsstarker Computer wie den Mac Studio skaliert, könnten einige dieser zusätzlichen Kerne ihren Weg in den iPhone-Prozessor finden.

Lassen Sie uns also versuchen, den A16 vorherzusagen, vielleicht mit einer etwas größeren Unsicherheit als sonst. Wir geben hier unsere besten Vermutungen ab, aber es sind mehr Variablen im Spiel als in den vergangenen Jahren, und wir werden oft von einigen Details überrascht, wenn Apple seine neuen iPhone-Chips vorstellt.

Ein reiner Pro-Chip

Apple stattet sonst die gesamte neue iPhone-Produktreihe im Herbst mit dem neuesten SoC der A-Serie aus. Manchmal bekommen die Pro-Modelle etwas mehr Arbeitsspeicher, aber im Großen und Ganzen handelt es sich um den gleichen Chip. Mit der iPhone-13-Reihe hat Apple das ein wenig geändert. Das iPhone 13 Pro und Pro Max haben also mehr Arbeitsspeicher (6 GB im Vergleich zu 4 GB beim iPhone 13 und 13 Mini), aber es nutzt zudem fünf GPU-Kerne, während die Einsteiger-Modelle nur vier zur Verfügung haben. Es handelt sich mit ziemlicher Sicherheit um dasselbe Chipdesign, bei dem einer der Kerne deaktiviert ist – eine gängige Taktik, um die Ausbeute bei der Chipfertigung zu verbessern. Es ist jedoch das erste Mal, dass Apple diese Unterscheidung bei iPhone-Modellen vornimmt. (Vielleicht verwirrend ist, dass beide Versionen des Chips immer noch als “A15” bezeichnet werden, und man muss sich die technischen Daten ansehen, um den Unterschied zu erkennen).

Die meisten Gerüchtequellen vermuten, dass Apple den neuen A16-Chip nur in das iPhone 14 Pro und Pro Max einbauen will. Die Einsteiger-Modelle des iPhone 14 werden angeblich den A15 erhalten, wenn auch die 6-GB- und 5-Kern-Version, die in den iPhone-13-Pro-Modellen zu finden ist. Es ist noch unklar, ob Apple diesen Chip im Wesentlichen in “A16” umbenennen wird, aber es bedeutet ein kleines, aber respektables Upgrade für die Einsteiger-Modelle, auch wenn sie nicht den neuen SoC erhalten.

Das ist besonders wichtig, weil es ein Hinweis darauf sein könnte, welche Design-Prioritäten der A16 haben könnte. Wenn er nur in deutlich teureren iPhones zum Einsatz kommt ( und Gerüchten zufolge könnten die Startpreise um 100 US-Dollar steigen ), könnte er es sich vielleicht leisten, größer und teurer zu sein und andere Schwerpunkte zu setzen. Neben anderen Features wie einem Always-on-Display sollen die iPhone-14-Pro-Modelle eine neue 48-MP-Weitwinkel-Rückkamera einführen. Das könnte viel mehr Bildverarbeitungs- und Machine-Learning-Leistung erfordern.

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Ein neuer alter Herstellungsprozess

Die glaubwürdigsten Gerüchte besagen, dass der A16 in einem 5-nm-Fertigungsprozess hergestellt werden wird, genau wie der A15 und A14. Es kommt nicht oft vor, dass Apple drei Jahre hintereinander auf demselben Fertigungsverfahren arbeitet. Einige Gerüchte deuten darauf hin, dass es mit einem 4-nm-Prozess hergestellt wird, aber TSMC hat keinen solchen Prozess. Es handelt sich höchstwahrscheinlich um N4P, ein Codename für die dritte Generation des 5-nm-Hochleistungsprozesses. N4P bietet eine 11-prozentige Leistungssteigerung, eine 22-prozentige Verbesserung der Energieeffizienz und eine 6-prozentige Verbesserung der Dichte gegenüber dem ursprünglichen 5-nm-Fertigungsprozess “N5”.

Der A15 wurde im 5-nm-Verfahren hergestellt, und der A16 wird wahrscheinlich diesem Verfahren folgen.
Vergrößern Der A15 wurde im 5-nm-Verfahren hergestellt, und der A16 wird wahrscheinlich diesem Verfahren folgen.

Der A14 wurde mit dem N5-Prozess hergestellt, und der A15 verwendet den N5P-Prozess der zweiten Generation, der einige kleine Verbesserungen bietet. Mit anderen Worten: Apple wird mit einem 5-nm-Fertigungsprozess der dritten Generation nicht viel an Leistung oder Energieeffizienz gewinnen. Es ist sicherlich nicht der Sprung, den wir vom 3-nm-Prozess von TSMC erwarten, der noch in diesem Jahr fertiggestellt werden soll, aber wahrscheinlich nicht rechtzeitig, damit Apple zehn Millionen Stück für die Markteinführung des iPhone 14 Pro in diesem Herbst herstellen kann. Mit dem 3-nm-Verfahren wird Apple in der Lage sein, etwa 70 Prozent mehr Transistoren auf gleichem Raum unterzubringen, was zu erheblichen Energieeinsparungen führt.

Trotz der Tatsache, dass dieser 5-nm-Prozess der dritten Generation nicht wesentlich besser ist als der der zweiten Generation vom letzten Jahr, glauben wir, dass der A16 wesentlich größer werden muss. Wir rechnen mit 18 bis 20 Milliarden Transistoren, gegenüber 15 Milliarden beim A15. Der Großteil davon wird wahrscheinlich in die Neural Engine für das maschinelle Lernen, den Bildsignalprozessor und die Video-Encoder und -Decoder sowie in einige allgemeine Verbesserungen der CPU-Leistung fließen.

CPU-Leistung

Es wäre wenig sinnvoll, ginge Apple über die aktuelle Kernkonfiguration des iPhones hinaus. Zwei leistungsstarke Kerne und vier hocheffiziente Kerne sind mehr als genug für eine Plattform, auf der fast immer nur eine App im Vollbildmodus läuft, mit einigen leichtgewichtigen Hintergrundprozessen und solchen von anderen Apps. Zumindest derzeit.

Apple ist wahrscheinlich mehr daran interessiert, die Energieeffizienz zu verbessern und die CPU-Kerne schneller laufen zu lassen. Insbesondere die Hochleistungskerne sind wahrscheinlich ein Schwerpunkt, da das Unternehmen auf diese angewiesen ist, um die Leistung des Mac zu steigern, wenn das Design der CPU-Kerne in die Chips der M-Serie einfließt. Die M3-Reihe wird wahrscheinlich die gleichen CPU-Kerndesigns wie der A16 haben, nur mit höherer Kernzahl und vielleicht mit größeren Caches.

Seien Sie nicht überrascht, wenn die Single-Core-CPU-Leistung des A16 einen Geekbench 5-Score um 2000 erreicht.
Vergrößern Seien Sie nicht überrascht, wenn die Single-Core-CPU-Leistung des A16 einen Geekbench 5-Score um 2000 erreicht.

Ein Gerücht aus einer unbestätigten Quelle auf Twitter berichtete kürzlich, dass der A16 42 Prozent schneller sei als der A15. Das ist mit Sicherheit eine unangemessene Erwartung. Ich denke, Apple wird dieses Jahr auf LPDDR5 umsteigen, was die Speicherbandbreite verbessern sollte, und einige andere Verbesserungen, kombiniert mit höheren Spitzen-Taktraten, könnten Apple eine Leistungssteigerung von bis zu 15 Prozent bringen.

Wenn Apple die jüngsten Trends fortsetzen kann, könnte der Multi-Core Geekbench 5 CPU-Score bei etwa 5700 liegen.
Vergrößern Wenn Apple die jüngsten Trends fortsetzen kann, könnte der Multi-Core Geekbench 5 CPU-Score bei etwa 5700 liegen.

Es gibt eine erwähnenswerte Ausnahme. Als ARM im letzten Jahr den ARMv9-Befehlssatz fertigstellte, gab es einige Spekulationen darüber, ob Apple der erste Hersteller sein würde, der ihn in ein Design einbaut. Ich glaube nicht, dass es rechtzeitig fertig geworden ist, aber Apple ist hier gerne auf der Höhe der Zeit. Der ARMv9-Befehlssatz ist bereits in mehreren von ARM lizenzierten Kerndesigns verfügbar (Cortex-A710, Cortex-A510). Diese werden in Chips wie dem Qualcomm Snapdragon 7 Gen 1 verwendet, der Ende des Jahres in Android-Smartphones auftauchen wird.

Apple lizenziert keine Kerndesigns von ARM, sondern entwickelt seine eigenen Designs, die mit dem ARM-Befehlssatz kompatibel sind. Der A15 unterstützt den ARMv8.5-A-Befehlssatz, und der Wechsel zu ARMv9 könnte sich positiv auf einige sehr spezifische Leistungsbereiche auswirken. Insbesondere breite SIMD-Vertex-Operationen (die normalerweise eher etwas für High-End-Desktops sind) sollten viel schneller und flexibler sein.

ARM hat im gleichen Zug mit der Werbung für die ARMv9-Befehle von Leistungsverbesserungen von 30 Prozent gesprochen, aber das Unternehmen hat dabei speziell über seine eigenen lizenzierten CPU-Kerndesigns gesprochen. Es gibt nicht unbedingt etwas am Befehlssatz, das die Leistung derart steigern würde, und Apple verwendet bereits seine eigenen Designs mit eigenen Anpassungen und Erweiterungen.

Um es kurz zu machen: Der A16 könnte Apples erstes ARMv9-kompatibles Design und eines der Ersten auf dem Markt überhaupt sein, und das könnte einige ganz bestimmte Arten von CPU-Operationen schneller machen, aber die Gesamtleistung wird wahrscheinlich nicht in die Höhe schnellen.

GPU-Leistung

Apple investiert weiterhin stark in die GPU-Leistung, obwohl iPhones anderen Premium-Smartphones in diesem Bereich schon jetzt weit voraus sind. Da das Unternehmen seine Chips nun auch für Laptops und Desktops entwickelt und leistungsstarke integrierte Grafiken die diskreten AMD-GPUs ersetzen, kommt der GPU noch mehr Bedeutung zu.

Ohne einen enormen Anstieg der Transistordichte durch den Wechsel zum nächsten großen Fertigungsverfahren kann Apple es sich wahrscheinlich nicht leisten, die Anzahl der GPU-Kerne stark zu erhöhen. Wir denken, dass der A16 entweder fünf GPU-Kerne (wie die volle Konfiguration des A15) oder sechs haben wird, aber wahrscheinlich nicht mehr. Dennoch werden architektonische Verbesserungen und der Wechsel zu LPDDR5-RAM für eine höhere Speicherbandbreite die Grafikleistung steigern.

Der Sling-Shot-Test von 3DMark ist ein wenig veraltet, und die Leistungsverbesserungen beginnen sich zu vermindern.
Vergrößern Der Sling-Shot-Test von 3DMark ist ein wenig veraltet, und die Leistungsverbesserungen beginnen sich zu vermindern.

Wir glauben, dass eine Verbesserung der GPU-Leistung um 25 bis 30 Prozent zu erwarten ist, was in etwa dem Niveau der letzten Prozessoren der A-Serie entspricht. Dies wird sich vorwiegend in Benchmarks und Tests zeigen, die derzeit durch die Speicherbandbreite begrenzt sind.

Der modernere 3DMark Wild Life Test repräsentiert die Verbesserungen der Grafikarchitektur besser. Erwarten Sie vom A16 eine Leistung zwischen 85 und 90 fps.
Vergrößern Der modernere 3DMark Wild Life Test repräsentiert die Verbesserungen der Grafikarchitektur besser. Erwarten Sie vom A16 eine Leistung zwischen 85 und 90 fps.

Apple wird wahrscheinlich Hardware zur Beschleunigung von Raytracing in einen zukünftigen Grafikprozessor integrieren müssen. Es wird schnell zum Standard in Laptops und Desktops, und die Chips der M-Serie leiten ihre Architekturen von Apples A-Serie ab. (Oder genauer gesagt, sie sind alle als eine Produktfamilie konzipiert, die wichtige Architekturelemente gemeinsam hat). Sogar die großen mobilen Chips von Qualcomm und ARM haben Raytracing auf ihrer Roadmap.

Der GPU-Compute-Benchmark von Geekbench ist nicht so bandbreitenbeschränkt und zeigt große Zuwächse im Vergleich zum Vorjahr. Wenn das so weitergeht, wird die Punktzahl bei 20.000 liegen.
Vergrößern Der GPU-Compute-Benchmark von Geekbench ist nicht so bandbreitenbeschränkt und zeigt große Zuwächse im Vergleich zum Vorjahr. Wenn das so weitergeht, wird die Punktzahl bei 20.000 liegen.

Ich würde das jedoch nicht für dieses Jahr erwarten. Eine leistungsstarke Raytracing-Beschleunigung erhöht die Anzahl der Transistoren beträchtlich, und ohne eine große Steigerung der Transistordichte wird Apple wahrscheinlich zu dem Schluss kommen, dass eine Steigerung der Chipgröße an anderer Stelle besser aufgehoben wäre. Wenn Apple auf den 3-nm-Prozess von TSMC umsteigt, könnte Raytracing-Grafikhardware auf den Tisch kommen.

Große Investition in ML und Bildverarbeitung

Eines der hartnäckigsten Gerüchte über das iPhone 14 Pro besagt, dass es mit einer neuen 48-MP-Breitbild-Rückkamera ausgestattet sein wird. In Situationen mit wenig Licht würde sie die Lichtwerte der benachbarten Pixel “binden”, um ein 12-MP-Pixel zu erzeugen, aber bei hellerem Licht könnte man ein Bild mit der vierfachen Auflösung der heutigen iPhones erhalten. Das öffnet auch die Tür zu 8K-Videos, beeindruckenden digitalen Zoomfunktionen und mehr.

Die Kamera des iPhone 14 Pro könnte ein massives Upgrade erhalten - was eine erhebliche Rechenleistung erfordern wird.
Vergrößern Die Kamera des iPhone 14 Pro könnte ein massives Upgrade erhalten – was eine erhebliche Rechenleistung erfordern wird.

© Apple

Das stellt hohe Anforderungen an den Prozessor des Smartphones. Man kann nicht einfach einen 48-MP-Sensor einbauen und das war’s. Es müssen breitere und schnellere Datenpfade zum Bildsignalprozessor vorhanden sein. Der Bildprozessor muss in der Lage sein, die vierfache Anzahl an Pixeln zu verarbeiten (oder er benötigt viermal so lange, um das Bild zu verarbeiten, was unwahrscheinlich ist, wenn man bedenkt, dass Apple der Reaktionsfähigkeit der Kamera Priorität einräumt). Moderne Smartphones erzeugen ein einziges Bild, indem sie mehrere Aufnahmen machen und diese in vielen Schritten zu einem einzigen Bild verarbeiten, wobei sie alle möglichen fotowissenschaftlichen und maschinellen Lernalgorithmen einsetzen. Einige dieser Schritte könnten mit einer niedrigeren Auflösung verarbeitet werden, aber einige müssten mit dem vollen 48-MP-Bild durchgeführt werden, um ein hochwertiges Ergebnis zu erzielen.

Mit anderen Worten: Diese neue Kamera wird wahrscheinlich einen viel leistungsfähigeren Bildsignalprozessor und eine Neural Engine (die spezielle Hardware für KI- und maschinelle Lernaufgaben) erfordern. Ich bin sicher, dass Apple den mit dem iPhone 13 Pro eingeführten Kinomodus gerne verbessern würde. Derzeit ist er zum Beispiel auf 1080p beschränkt, aber eine Steigerung auf 4K würde mehr Bildverarbeitungsleistung erfordern. Das Gleiche gilt für ein natürlicheres künstliches Bokeh oder die Verfolgung mehrerer Objekte. Alles gute Gründe für Apple, den Bildprozessor und die Neural Engine deutlich zu verbessern.

Natürlich genießt auch die Videokodierung und -dekodierung hohe Priorität. Apples neueste Videoprozessoren beherrschen sowohl HEVC als auch ProRes, aber nicht den neueren AV1-Codec. Ich habe schon lange vermutet, dass Apple zu den Ersten gehören würde, die diesen Codec wirklich populär machen, so wie es mit HEIC-Bildern und HEVC-Video geschehen ist. Er wird eine gleichwertige Videoqualität bei viel geringeren Dateigrößen und Bandbreitenanforderungen liefern. Wird das iPhone 14 Pro das erste Smartphone mit nativer Standard-AV1-Videounterstützung sowohl in der Hardware als auch in der Software sein?

LPDDR5 RAM (dieses Mal wirklich)

Letztes Jahr dachte ich, Apple würde vom LPDDR4x-Speicher auf LPDDR5 wechseln. Das war nicht der Fall. Aber der M1 Pro und M1 Max im Macbook Pro, der M1 Ultra im Mac Studio und der neue M2 im Macbook Air tun es. Ist dies das Jahr, in dem LPDDR5 endlich zum iPhone kommt? Ja! Vielleicht! Analysten wie Ming-Chi Kuo sagen unter Berufung auf Quellen in der Lieferkette, dass Apple LPDDR5 für die iPhone-14-Pro-Modelle bestellt hat, und es scheint tatsächlich an der Zeit zu sein. Hochwertige Android-Smartphones verwenden es schon seit einiger Zeit, und die neuesten Chips der M-Serie von Apple tun es auch.

Der Wechsel von LPDDR4x zu LPDDR5 wird die Speicherbandbreite um bis zu 50 Prozent verbessern und dürfte sich auch positiv auf die Energieeffizienz auswirken. Dies macht keine einzelne Aufgabe schneller, sondern verschafft lediglich mehr Spielraum für Operationen mit hoher Bandbreite wie 3D-Grafik und Bild-/Videoverarbeitung.

Upgrade auf das Snapdragon X65-Modem

Das Mobilfunkmodem ist nicht wirklich Teil des A16-Chips, aber es ist ein fest integrierter Bestandteil der gesamten Plattform und für das iPhone von entscheidender Bedeutung, daher ist es eine Erwähnung wert. Apple arbeitet schon seit Jahren hart an seinem eigenen 5G-Modem, aber die neuesten Gerüchte zeigen, dass es noch nicht einsatzbereit ist.

Wir erwarten, dass das iPhone 14 Pro (und möglicherweise auch das reguläre iPhone 14) mit dem Snapdragon X65-Modem ausgestattet sein wird. Die wichtigsten Verbesserungen sind laut Qualcomm eine bessere Energieeffizienz und Zuverlässigkeit. Es hat eine höhere theoretische Höchstgeschwindigkeit (10 Gbps), aber es ist unwahrscheinlich, dass man das in einem realen 5G-Netzwerk sehen wird. Vielmehr soll das Modem besser in der Lage sein, Signale zuverlässig zu empfangen, wodurch das Telefon in der Praxis einen besseren Durchsatz erzielen und in weniger idealen Situationen weniger Akku verbrauchen soll.

Die Gerüchte darüber, wann wir ein von Apple hergestelltes Mobilfunkmodem in unseren iPhones und iPads erwarten können, sind unterschiedlich. Einige sagen, schon 2023, während andere vermuten, dass das Projekt große Rückschläge erlitten hat und wir noch mehrere Jahre darauf warten müssen. Wie auch immer die Antwort ausfällt, im Jahr 2022 wird das definitiv nicht passieren.

Dieser Artikel ist zunächst bei Macworld.com erschienen

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