Apple A10X: первые подробности
Вчера наши коллеги из TechInsights поделились первыми подробностями о самом производительном мобильном чипе с архитектурой ARM, Apple A10X от iPad Pro 10.5″. Главная новость состоит в том, что процессор создан на базе техпроцесса TSMC 10-нм FinFET, а его площадь составляет 96.4 мм2. Другим чипом с таким же техпроцессом является Helio X30 компании MediaTek, но он пока еще нигде не используется. В свою очередь процессоры Exynos 8895 и Snapdragon 835 созданы на базе 10-нанометрового техпроцесса Samsung, а 10-нанометровые процессоры Intel ожидаются ближе к концу этого года.
Напомню, что в графическом бенчмарке GFXBench Apple A10X продемонстрировал производительность на уровне прошлогоднего Intel Core i7-6770HQ ($434, 45 Вт), имеющего самое производительное встроенное ГПУ (Iris Pro Graphics 580) среди десктопных процессоров. Не меньше впечатляет сравнение быстродействия и размеров A10X с его предшественниками:
| A10X | A9X | A8X | A6X | A5X | |
| Год | 2017 | 2015-2016 | 2014 | 2012 (октябрь) | 2012 (март) |
| Площадь чипа | 96 мм2 | 147 мм2 | 128 мм2 | 123 мм2 | 165 мм2 |
| GFXBench T-Rex | 213.5 к/с | 119.9 к/с | 77.9 к/с | 17.2 к/с | 6.8 к/с |
| Техпроцесс | TSMC 10-нм FinFET | TSMC 16-нм FinFET | TSMC 20-нм | Samsung 32-нм | Samsung 45-нм |
| ЦПУ | 3 x Fusion (Hurricane + Zephyr) |
2 x Twister | 3 x Typhoon | 2 x Swift | 2 x Cortex A9 |
| Частота ЦПУ | ~2.36 ГГц | 2.26 ГГц | 1.5 ГГц | 1.3 ГГц | 1.0 ГГц |
| ГПУ | 12-кластерное | 12-кластерное PowerVR Series7 | 8-кластерное PowerVR GXA 6850 | PowerVR SGX 554 MP4 | PowerVR SGX 543 MP4 |
| Память | 4 Гб LPDDR4 | 4 Гб LPDDR4 | 2 Гб LPDDR3 | 1 Гб LPDDR2 | 1 Гб LPDDR2 |
| Разрядность памяти | 128-бит | 128-бит | 128-бит | 128-бит | 32-бит |
| Пропускная способность памяти | ? | 51.2 Гб/с | 25.6 Гб/с | 17.1 Гб/с | 12.8 Гб/с |
| Кэш L2 | 8 Мб | 3 Мб | 2 Мб | 1 Мб | 1 Мб |
| Кэш L3 | — | — | 4 Мб | — | — |
Как видно из таблицы и графика ниже, по сравнению с предшественником, A9X, площадь чипа снизилась на 35%, при этом его графическая скорость выросла на 78% (если сравнивать с процессором от 9.7-дюймовой версии iPad Pro).
При сравнении с процессором 5-летней давности речь идет уже о 42% уменьшении размеров при 31-кратном росте производительности.
Любопытно, что такой результат достигнут при сохранении прежней структуры ГПУ и добавлении в ЦПУ еще одного дополнительного ядра (если сравнивать с A9X). Претерпело ли ГПУ какие-либо архитектурные изменения неизвестно. С учетом одинаковой продолжительности автономной работы у 9.7-дюймовой и 10.5-дюймовой версий и их одинаковых размеров, графическая производительность скорее всего была наращена за счет повышения тактовой частоты, что в свою очередь стало возможным благодаря переходу с 16-нм на 10-нм техпроцесс.
Вообще же, по оценкам TechInsights, переход на 10-нанометровую литографию сопровождается у полупроводниковых компаний следующим уменьшением площади чипа:
- TSMC 10-нм FinFET vs TSMC 16-нм FinFET — на 49%
- Samsung 10-нм LPE vs Samsung 14-нм LPP — на 36%
- Intel 10-нм vs Intel 14-нм — на 63%.
В последние годы именно техпроцесс позволяет из года в год увеличивать быстродействие процессоров и более-менее придерживаться закона Мура, наращивая количество транзисторов. До этого большую роль играло также повышение тактовой частоты, но с середины 2000-х она практически не растет.
Любопытно, что в те годы некоторые специалисты сильно переоценили возможности полупроводниковой промышленности. Так, например, в апреле 2002 года глава Intel предсказал, что к 2010 году процессоры будут иметь 10 млрд. транзисторов и тактовую частоту в 30 ГГц. Между тем даже даже у прошлогоднего семейства 14-нанометровых серверных 22-ядерных процессоров Intel Xeon E5-2600 v4 (Broadwell-EP) количество транзисторов составляет около 7 млрд. (при размерах процессора 18.1 x 25.2 мм), а их тактовая частота — около 3 ГГц. Впрочем, если рассматривать графические процессоры, то в них количество транзисторов на чипе площадью 815 мм2 (примерно 28.5 x 28.5 мм) достигает уже 21 млрд. (на примере Tesla V100), правда и тактовая частота у ГПУ по сравнению с процессорами в несколько раз ниже.
Судя по фактическим размерам затвора (20 нанометров при 14-нанометровом техпроцессе), возникновению квантовых эффектов при толщине затвора менее трех нанометров (условно), динамике перехода на новый техпроцесс и стратегии «тик-так-так» компании Intel, действие закона Мура может продлиться до 2030 года.
С использованием данных TechInsights и AnandTech