为什么苹果芯片占用空间越来越大?

在如今的移动处理器领域 , 苹果无疑是性能项目的头号玩家 。在iPhone13发布会上 , 苹果产品营销副总裁KaiannDrance直言道 , 友商们还在苦苦追赶苹果两年前的芯片 。从各项基准成绩和实际体验来看 , 这是不争的事实 。
为什么苹果能做到这个地步呢?今天我们就来聊一聊 , 让苹果芯片更强的关键性因素 。
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01
大缓存 , 仅此一家
常常折腾电脑的小伙伴 , 应该听说过一个概念:处理器缓存(Cache)越大性能越好 。这句话并不准确 , 但也说对了一半 , 更准确一点的说法是 , 在处理器结构和工艺相近的情况下 , 缓存越大性能越好 。
从原理上来说 , 处理器缓存是CPU与内存之间的临时数据交换器 , 一般集成于处理器内部 , 用于解决CPU处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾 。现代的电脑处理器一般具有L1、L2、L3三级缓存 , L1缓存离CPU最近 , 速度最快、容量最小 , L3缓存速度较慢(相对而言 , 其实一点都不慢) , 容量最大 。这里的快慢是相对而言的 , 无论哪一级缓存 , 速度都要比内存和硬盘更快 。
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内存、多级缓存与CPU之间的关系
苹果的自研处理器一直偏爱大缓存设计 。从2013年iPhone5S上的A7处理器开始 , 苹果仿照桌面处理器 , 率先在智能手机上使用了L3缓存 , 具有1MBL2缓存和4MBL3缓存 , A8缓存规格与此相同 。此后的A9、A10处理器 , 苹果用上了3MBL2缓存和4MBL3缓存 。
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而安卓手机这边呢?ARM直到Cortex-A75这一代 , 才为其公版架构加入L3缓存 , 最大可达4MB , 那是2017年的夏天 。首款采用Cortex-A75内核的高通处理器平台是骁龙845 , 直到这一年的冬天才面世 , 具有2MBL3缓存(没有堆满) , 等到搭载该芯片的手机上市 , 又是2018年的事情了 。
而另一边 , 苹果2017年的A11芯片取消了L3缓存 , 但将L2缓存增加到8MB , 比骁龙845三个级别缓存加起来都多 。
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2019年 , 苹果A13随iPhone11系列一同亮相 , 保持8MBL2缓存规格的同时 , 首次引入系统级缓存(SystemLevelCache)作为处理器的最后一级缓存 , 容量达到16MB , 可以充当芯片上所有IP的共享缓存 , 原理与AMD显卡的无限缓存(InfinityCache)类似 。
安卓平台这边 , 高通紧随苹果之后发布骁龙865 , 同样引入系统级缓存设计 。不过高通这一次依然不够大胆 , 骁龙865系统级缓存只有3MB , 比起A13的16MB相去甚远 。另外骁龙865的L1、L2、L3缓存加起来也不过6.8MB , 还不及A13的L2缓存大 。
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到了iPhone13这一代 , 满血A15的缓存容量已经接近桌面处理器水平 , 性能核心L2缓存增至12MB , 持平M1 , 而骁龙888的L2+L3缓存总共才6.5MB;系统级缓存增至32MB , 而骁龙888只有3MB , 华为的麒麟9000堆到8MB , 比起A15还是要落后不少 。
02
无他 , 舍得花钱尔
大缓存对性能提升这么直接 , 为什么苹果之外的厂商都不爱用呢?
这是因为 , 苹果的芯片比其他厂商的更“大” 。一是物理意义上的大 , 即芯片面积;二是价格意义上的大 , 即成本更高 。此二者又是相辅相成的 , 正所谓芯片空间寸土寸金 , 芯片占用空间越大 , 成本就越高 。