Хорошо известно, что процессоры Apple изготавливаются исключительно компанией TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation), и Apple платит большие деньги за то, чтобы в новейших моделях iPhone и iPad (а уже вскоре к ним добавятся и компьютеры Mac) использовались самые современные технологии, которые только может предложить TSMC.
После прозвучавшего на ежегодной технологической конференции TSMC Technology Symposium анонса улучшения производственных процессов для чипов, перед нами начинают вырисовываться контуры того, что можно ожидать от будущих процессоров Apple.
Конечно, главным индикатором производительности и эффективности процессоров Apple является их архитектура. Но и производственным процессам здесь тоже отводится достаточно весомая роль. Они помогают понять, насколько большими и сложными могут быть чипы, как быстро они работают и сколько электроэнергии потребляют при заданной тактовой частоте.
Недавние анонсы TSMC подробно освещались на сайте Anandtech. Итак, о чем же рассказали в компании и что это может означать для Apple в перспективе ближайших двух лет?
5-нанометровые расширения
Процессор Apple A12 изготавливался по новейшей на тот момент 7-нанометровой технологии TSMC. При производстве чипов A13, устанавливаемых в iPhone 11, используется расширенная версия этого процесса «второго поколения».
Ожидается, что осенью нынешнего года Apple наладит полномасштабный выпуск процессоров A14, в которых впервые будет использоваться новая 5-нанометровая технология. Ранее мы уже выдвигали некоторые прогнозы в отношении этого процессора. Скорее всего, когда в конце текущего года Apple начнет выпускать первые компьютеры Mac с собственными процессорами, эти чипы также будут изготавливаться на основе 5-нанометровой технологии TSMC.
Чего можно ожидать от 5-нанометровых чипов в этом году? В TSMC утверждают, что новый технологический процесс позволит конструкторам разместить на 80% больше логических схем на той же площади, сократить на 30% энергопотребление (при той же тактовой частоте) и на 15% увеличить производительность (при том же энергопотреблении).
В настоящее время TSMC работает над усовершенствованным технологическим узлом N5P, который должен быть готов в следующем году. Его можно воспринимать как расширенную версию 5-нанометрового процесса, по которому будут выпускаться продукты Apple нынешней осенью – производительность вырастет на 5% при том же энергопотреблении, а энергопотребление сократится на 10% при той же производительности.
Вероятно, новый процесс будет применяться при изготовлении чипов A15 для iPhone и iPad, которые начнут поставляться осенью следующего года. Реального увеличения плотности размещения транзисторов, которое позволило бы увеличить число логических схем на том же пространстве, при этом не произойдет. Другими словами, для существенного увеличения производительности осенью 2021 года компании Apple придется увеличить размеры своих чипов, что приведет к росту их себестоимости.
3-нанометровые перспективы
Помимо анонса усовершенствованного 5-нанометрового процесса, который планируется запустить в 2021 году, в TSMC сообщили некоторые подробности очередного большого технологического скачка.
На смену 5-нанометровой технологии в 2022 году придет 3-нанометровая. И это действительно должно стать значительным шагом вперед, сравнимым с переходом на 7-нанометровую технологию в 2018 году и на 5-нанометровую в нынешнем.
По оценкам TSMC, по сравнению с 5-нанометровым процессом, внедрение которого должно состояться нынешней осенью, это позволит на 25-30% уменьшить энергопотребление при той же тактовой частоте и на 10-15% увеличить скорость при том же энергопотреблении. Плотность размещения транзисторов возрастет на 70%, в результате чего чипы того же размера будут отличаться значительно более высокой вычислительной мощностью.
Очевидно, что процессоры Apple для продуктов, которые начнут поставляться осенью 2022 года (к их числу относятся iPhone 14, Apple Watch Series 8 и будущие компьютеры Mac), будут гораздо более мощными и эффективными по сравнению с теми, что мы имеем сегодня. К тому времени Apple завершит рассчитанный на два года перевод всех компьютеров Mac на собственные процессоры. Плотность размещения элементов на чипах вырастет в три раза, а энергоэффективность увеличится на 50%. Эти улучшения помогут Apple усовершенствовать iPhone, iPad и Mac и, что еще важнее, создать по настоящему впечатляющие носимые продукты, например, очки дополненной реальности.
