A16 für iPhone 14: Apples Silicon-Zwangspause geht weiter

Fabless zu sein, hat Vorteile - aber eben nicht immer: Apple legt zum dritten Mal einen ähnlichen Chip auf, wofür es einen simplen Grund gibt.

Eine Analyse von veröffentlicht am
Der A16 wird in einem 4-nm-Verfahren gefertigt.
Der A16 wird in einem 4-nm-Verfahren gefertigt. (Bild: Apple)

Keine drei Minuten gönnte Apple dem A16, dem SoC im neuen iPhone 14 Pro (Max) - auch Johny Srouji, der Senior VP für Hardware Technology, glänzte erneut durch Abwesenheit. Kein Wunder, denn der A16 unterscheidet sich vergleichsweise wenig vom A15 und schon der war bereits primär ein überarbeiteter A14-Chip.

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Das bedeutet nicht, dass wir es mit einem langsamen oder gar schlechten Prozessor zu tun haben - im Gegenteil: Wie Apple (zu Recht) anmerkt, ist der drei Jahre alte A13 noch immer flotter als die Konkurrenz. Ungeachtet zeigt der A16, dass Apple als sogenanntes Fabless-Unternehmen davon abhängig ist, was die Foundry-Partner anbieten.

Seit dem A10 von 2016 werden die iPhone-Chips beim weltgrößte Auftragsfertiger produziert, sprich TSMC. Die Fortschritte bei neuen Nodes werden immer geringer, der letzte wirklich spürbare Schritt fand von N7P mit Immerslithiografie (7 nm DUV) hin zu N5 mit extrem ultra violetter Belichtung (5 nm EUV) statt - bei Apple war das der Wechsel von A13 auf A14, wo entsprechend signifikante Verbesserungen vorgenommen wurden.

4 nm sind optimierte 5 nm

Der A15 wiederum entstand mit N5P, dieser Fertigungsknoten weist nur geringe Vorteile auf: TSMC spricht von fünf Prozent mehr Leistung oder zehn Prozent weniger Energie, weshalb der A15 verglichen zum A14 keine Änderung bei der CPU-Performance bekam und eine von vier auf fünf Grafikkerne recht konservativ beschleunigte iGPU erhielt; überdies wurde der System Level Cache (SLC) verdoppelt und die NPU verbreitert.

A13A14A15A16
FertigungTSMC N7PTSMC N5TSMC N5PTSMC N4
Transistoren8,5 Mrd11,8 Mrd15 Mrd16 Mrd
CPU-Kerne2P + 4E 2P + 4E2P + 4E2P + 4E
GPU-Kerne4455
NPU-Kerne5 TOPS11 TOPS15,8 TOPS17 TOPS
System-Cache16 MByte16 MByte32 MByte24 MByte
DRAM-TypLPDDR4X-4266LPDDR4X-4266LPDDR4X-4266LPDDR5-6400
Spezifikationen des Apple A16
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Beim A16 setzt Apple auf ein 4-nm-Verfahren, höchstwahrscheinlich N4. Hierzu sagt TSMC, dass die Geschwindigkeit relativ zu N5 um fünf Prozent steigt - nicht aber, wie viel der Chip dadurch sparsamer wird. N4 ist ein optischer Shrink: Die Fläche für Logik schrumpft um sechs Prozent, die für SRAM oder analoge Elemente jedoch nicht. Damit das SoC nicht allzu groß wird, konnte Apple ergo nicht allzu viel ändern - die gerade einmal von 15 auf 16 Milliarden erhöhten Transistoren sprechen eine klare Sprache.

Es bleibt bei zwei Performance- (Everest) und vier Efficiency-CPU-Kernen (Sawtooth) in verbesserter Form, die Grafikeinheit hat weiterhin fünf Kerne. Einen konkreten Leistungsvergleich zum A15 liefert Apple nicht, die P-Cores sollen allerdings schneller geworden sein und 20 Prozent weniger Energie benötigen. Die Neural Engine erreicht mit glatten 17 Teraops kaum mehr als die 15,8 Teraops des Vorgängers, weshalb Apple diese nicht erwähnt - vermutlich steigt schlicht der Takt ein bisschen.

Neben den Nodes hat Apple noch ein Problem

Die wohl wichtigste Änderung hinsichtlich der Performance ist der Wechsel von LPDDR4X- auf LPDDR5-Arbeitsspeicher, so wie beim M2 für Macs auch. Hierdurch soll die Datentransferrate um 50 Prozent steigen, überdies ist LPDDR5 pro Bit effizienter. Zwar wird die Geschwindigkeit dieses Speichertyps in den kommenden Jahren steigen, so ist bereits LPDDR5X-8533 spezifiziert, aber es bleibt eben dieselbe Technik.

Abgesehen davon, dass Apple erst 2023 auf TSMCs N3 mit seinen mannigfaltigen Vorteilen setzen kann, gibt es bei der SoC-Abteilung auch noch den Verlust wichtiger Angestellter zu beklagen: 2019 verließ unter anderem Gerard Williams III, der bisherige Senior Director for Platform Architecture, das Unternehmen. Er entwarf die Kern-Designs vom A7 bis zum A14 und M1, bevor er Apple den Rücken kehrte und Nuvia gründete.

Keine zwei Jahre später wurde das Start-up für 1,4 Milliarden US-Dollar von Qualcomm übernommen, das Team rund um Gerard Williams III entwickelt derzeit CPU-Kerne für Snapdragon-Chips. Die scheinen so gut zu sein, dass ARM gegen Qualcomm geklagt hat, weil diese keine Lizenz dazu hätten - was Qualcomm naturgemäß anders sieht.

Es wird somit spannend abzuwarten, ob Apple an einem iPhone-SoC-Design mit ARMv9-Technik samt 3-nm-EUV-Fertigung arbeitet und damit nächstes Jahr die Silicon-Zwangspause beendet. Es wäre nach zwei Refresh-Generationen an der Zeit.

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DaDude1 20. Sep 2022 / Themenstart

IPhone XS hier. Keine Spiele, aber das Phone flutscht wie am ersten Tag. Bin vor 2...

Dakkaron 12. Sep 2022 / Themenstart

Nicht unbedingt, aber dann wären sie wenigstens selber schuld ;)

Dakkaron 12. Sep 2022 / Themenstart

CPUs sind einfach inzwischen "schnell genug". Früher war der große Treiber die...

Dakkaron 12. Sep 2022 / Themenstart

Bedenke, dass Windows und Android ihren Speicher komplett anders verwalten. Windows hat...

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