Apple iPhone 11: A13 Bionic hat 8,5 Milliarden Transistoren

Der A13 Bionic weist deutlich flottere CPU- und Grafikkerne auf, zudem wurden ihm neue Beschleuniger für maschinelles Lernen verpasst und die Effizienz gesteigert. Beim Fertigungsprozess gibt sich Apple vage.

Artikel veröffentlicht am 11. September 2019, 10:05 Uhr, Marc Sauter

Apples Sri Santhanam, VP of Silicon Engineering, vor einem Wafer - vielleicht mit A13 (Bild: Apple)

Im iPhone 11 (Pro/Max) steckt der Apple A13 Bionic, so nennt Apple den Nachfolger des A12 Bionic des iPhone Xs/Xr. Das System-on-a-Chip behält den grundsätzlichen Aufbau des Vorgängers bei, allerdings bei höherer Geschwindigkeit und verringerter Leistungsaufnahme durch ein verbessertes Herstellungsverfahren. Für maschinelles Lernen gibt es außerdem neue Beschleunigereinheiten abseits der bisher schon vorhandenen Neural-Engine.

Apple zufolge weist der A13 satte 8,5 Milliarden Transistoren bei 98,5 mm² auf - der A12 kommt auf 6,9 Milliarden Transistoren bei 83 mm². Der Kirin 990 von Huawei hat mit 10,3 Milliarden Transistoren noch einmal deutlich mehr und entsteht ebenfalls beim Auftragsfertiger TSMC. Während der chinesische Hersteller aber klar mit N7+, also 7 nm mit EUV-Belichtung, wirbt, spricht Apple nur vage von der zweiten 7-nm-Generation. Das könnte auch N7P sein, also eine optimierte Immersionslithographie.

Der A13 hat erneut sechs CPU-Kerne, wobei die zwei schnelleren als Lightning und die vier sparsameren als Thunder bezeichnet werden. Apple zufolge sei der Dualcore-Block rund 20 Prozent schneller oder 30 Prozent effizienter, der Quadcore-Part soll 20 Prozent flotter und 40 Prozent sparsamer sein. Wir vermuten eine stark überarbeitete Mikroarchitektur, denn Takt alleine reicht für diese Werte nicht aus. Der CPU-Teil wurde um Machine-Learning-Accelerator erweitert, diese Beschleuniger sollen Matrix-Multiplikationen mit sechsfacher Geschwindigkeit (1 Teraops) ausführen können. Eine API-Unterstützung für iOS-Anwendungen ist bereits gegeben.

Für die eigentliche Neural-Engine mit wie bisher acht Kernen gibt Apple ein Performance-Plus von 20 Prozent (konkret: 5 Teraops) und einen um 15 Prozent reduzierten Energiebedarf an, die selbst entwickelte Grafikeinheit mit weiterhin vier Kernen soll ebenfalls um 20 Prozent zulegen und gleich 40 Prozent weniger Leistung aufnehmen. Das legt wie bei den CPU-Kernen eine drastisch geänderte Mikroarchitektur nahe, da eine viel höhere Frequenz ab einem gewissen Punkt üblicherweise die Effizienz stark negativ beeinflusst. Ein integriertes Modem hat der A13 nicht, zudem unterstützen alle iPhone 11 nur LTE und kein 5G.

Neben dem A13 hat Apple noch den U1-Chip mit Ultrabreitband-Technologie (UWB) entwickelt, welche zur Ortung anderer Geräte mit U1 genutzt wird. Ein bereits von Apple genanntes Szenario ist Airdrop, künftig könnten aber auch Tracker für beispielsweise den Schlüsselbund mit dem U1 ausgestattet werden und für Augmented/Virtual Reality sowie Bezahlsysteme wie Apple Pay ist UWB ebenfalls interessant.

Nachtrag vom 11. September 2019, 13:22 Uhr

Apple hat in einem Entwickler-Video weitere Details zur A13-GPU (Family 6 statt Family 5 wie beim A12) genannt: Die Grafikeinheit kann HDR-Inhalte dank doppelt so schneller FP16-Filterung zügiger und per ASTC (Adaptive Scalable Texture Compression) per verlustbehafterer Kompression mit weniger Speicherbedarf bearbeiten. Zudem wurden mehr Kanäle für Async Compute verbaut. Für die Metal-Schnittstelle gibt es Neuerungen wie Sparse Texturen für besseres Streaming, wohingegen Rasterization Rate Maps wie Variable Rate Shading bestimmte Bildbereiche höher oder niedriger samplet.