Чип A12 Bionic

A12 Bionic — это 64-битный ARM-микропроцессор, разработанный компанией Apple Inc. и представленный в сентябре 2018 года. Он стал третьим поколением процессоров серии Apple Silicon, изготовленным по 7-нанометровому техпроцессу (N7) компании TSMC. Чип устанавливался в смартфоны iPhone XS, iPhone XS Max и iPhone XR, а также в планшеты iPad Air (3-го поколения) и iPad mini (5-го поколения). A12 Bionic стал первым в мире серийным процессором, выпущенным по 7-нм технологии, что позволило значительно повысить производительность и энергоэффективность по сравнению с предшественником A11 Bionic.

История

Разработка A12 Bionic велась под руководством Apple в рамках стратегии перехода на собственные процессоры для мобильных устройств. Предыдущий чип A11 Bionic (2017 год) уже продемонстрировал высокую производительность, но к 2018 году Apple стремилась улучшить показатели искусственного интеллекта и машинного обучения, а также снизить энергопотребление. Партнёрство с TSMC позволило использовать передовой на тот момент 7-нм техпроцесс, который обеспечивал до 40% более высокую плотность транзисторов и до 20% снижение энергопотребления по сравнению с 10-нм техпроцессом.

Презентация A12 Bionic состоялась 12 сентября 2018 года на мероприятии Apple в театре Стива Джобса. Первыми устройствами с новым чипом стали iPhone XS и XS Max, а затем и iPhone XR. В 2019 году процессор был также установлен в iPad Air (3-го поколения) и iPad mini (5-го поколения), что свидетельствовало о его универсальности.

Архитектура и характеристики

A12 Bionic включает несколько ключевых компонентов, объединённых в единую систему на кристалле (SoC).

Центральный процессор (CPU)

ЦП состоит из шести ядер: двух высокопроизводительных ядер (Vortex) и четырёх энергоэффективных ядер (Tempest). Высокопроизводительные ядра работают на частоте до 2,49 ГГц и обеспечивают до 15% более высокую производительность по сравнению с ядрами Monsoon в A11 Bionic. Энергоэффективные ядра потребляют до 50% меньше энергии, чем их предшественники, что продлевает время автономной работы устройств. Архитектура ядер Vortex и Tempest основана на наборе инструкций ARMv8.3-A.

Графический процессор (GPU)

Графический процессор — четырёхъядерный, разработанный Apple. Он обеспечивает до 50% более высокую производительность в графических задачах по сравнению с трёхъядерным GPU в A11 Bionic. GPU поддерживает технологии Metal 2, что позволяет использовать его для машинного обучения и рендеринга сложных 3D-сцен. В устройствах с A12 Bionic впервые появилась поддержка HDR-видео и улучшенная обработка изображений.

Нейронный процессор (Neural Engine)

Ключевым нововведением A12 Bionic стал восьмиядерный нейронный процессор (Neural Engine), способный выполнять до 5 триллионов операций в секунду. Он предназначен для ускорения задач машинного обучения, таких как распознавание лиц, анализ фотографий, обработка естественного языка и улучшение работы приложений дополненной реальности (AR). Нейронный процессор работает в тандеме с CPU и GPU, обеспечивая оптимизацию задач в реальном времени.

Прочие компоненты

• Система памяти: A12 Bionic поддерживает оперативную память LPDDR4X. В iPhone XS и XS Max установлено 4 ГБ ОЗУ, в iPhone XR — 3 ГБ.
• Контроллер дисплея: поддерживает дисплеи с разрешением до 2688×1242 пикселей (iPhone XS Max) и True Tone.
• Сигнальный процессор изображений (ISP): улучшенный ISP обеспечивает Smart HDR, портретный режим с эффектом боке и улучшенную обработку при слабом освещении.
• Кодеки: аппаратное декодирование HEVC и H.264, поддержка кодека AAC.

Производительность

В тестах производительности A12 Bionic показал значительное превосходство над конкурентами. В бенчмарке Geekbench 4 одноядерная производительность составляла около 4800 баллов, многоядерная — около 11500 баллов, что было выше, чем у процессоров Snapdragon 845 (Qualcomm) и Kirin 980 (HiSilicon) того же периода. В графических тестах (GFXBench) A12 Bionic также лидировал, демонстрируя до 60% более высокую производительность по сравнению с Snapdragon 845.

Энергоэффективность A12 Bionic позволила устройствам с этим чипом работать до 30 минут дольше в режиме воспроизведения видео по сравнению с предшественниками, несмотря на увеличение производительности.

Применение

A12 Bionic использовался в следующих устройствах Apple:

• iPhone XS (2018)
• iPhone XS Max (2018)
• iPhone XR (2018)
• iPad Air (3-го поколения, 2019)
• iPad mini (5-го поколения, 2019)

В смартфонах чип обеспечивал работу таких функций, как Face ID, анимированные эмодзи (Animoji и Memoji), портретный режим с регулировкой глубины резкости, а также улучшенную обработку фотографий в режиме Smart HDR. В планшетах A12 Bionic позволил запускать профессиональные приложения для рисования и редактирования видео, такие как Adobe Photoshop и LumaFusion, с высокой производительностью.

Критика и ограничения

Несмотря на высокую производительность, A12 Bionic подвергался критике за отсутствие поддержки 5G-сетей, что стало актуально в последующие годы. Также отмечалось, что нейронный процессор, хотя и мощный, не всегда эффективно использовался сторонними разработчиками из-за ограничений в API. Некоторые пользователи сообщали о перегреве устройств при длительных нагрузках, особенно в играх с высокими графическими настройками, однако это было характерно для многих мобильных процессоров того времени.

Наследие

A12 Bionic стал важным этапом в развитии процессоров Apple. Он заложил основу для последующих чипов серии A (A13, A14 и т.д.), которые продолжили улучшать производительность и возможности машинного обучения. В 2019 году Apple выпустила A13 Bionic, который был установлен в iPhone 11, а в 2020 году — A14 Bionic, который стал первым в отрасли 5-нм процессором. A12 Bionic оставался актуальным для устройств среднего сегмента до 2022 года, когда Apple прекратила выпуск iPhone XR.

Источники

• Apple Inc. «iPhone XS — Technical Specifications» (2018).
• AnandTech. «The Apple A12 Bionic SoC: A 7nm Powerhouse» (2018).
• TSMC. «7nm Technology» (2018).
• Geekbench. «Benchmark Results for Apple A12 Bionic» (2018).
• GFXBench. «Graphics Performance Comparison» (2018).