Чому новий iPhone завжди швидше торішнього?

Мало не на кожній презентації iPhone (та що там, на кожній!) ми чуємо від представників Apple про те, що новий телефон став у n-раз потужнішим і енергоефективнішим, ніж айфон минулого покоління. Те ж саме можна сказати про iPad. Нам кажуть «в iPhone 11 встановлено процесор A13 Bionic» або «новий процесор A12Z Bionic розширює можливості iPad Pro», а ми з розумним виглядом киваємо, тому що розуміємо, що за цими хитрими позначеннями ховається щось круте. Справжня міць. Але ця сама «міць» залежить зовсім не від назв, можна назвати чіп хоч «A18X Power», а за продуктивністю він буде як в п'ятому айфоні. Ні, все набагато складніше, і ім'я йому - нанометровий техпроцес.

Що таке нанометровий техпроцес?

Якщо говорити дуже спрощено, то процесор, будь то чіп в iPhone, iPad або Mac, являє собою мільярди крихітних транзисторів і електричних затворів, які включаються і вимикаються при виконанні операцій. Ці транзистори настільки маленькі, що їх розмір обчислюється не в міліметрах, і навіть не в сотих міліметрах, а в нанометрах.

Навіщо їх роблять такими маленькими? Чим менше розмір транзистора, тим менше енергії він споживає. При цьому ефективність їх роботи не падає, тому виробники процесорів (та й смартфонів) так женуться за зменшенням розміру транзисторів.
У 1987 році провідні напівпровідникові компанії виробляли чіпи по 800-нм техпроцесу. До 2001 року це число значно скоротилося - до 130-нм. Сьогодні ви, швидше за все, найчастіше чуєте про 7-й і 10-й чіпи. Перший тип зазвичай відноситься до процесорів TSMC, а по другому виробляє свої чіпи Intel. Через два роки ми, можливо, побачимо перший 3-нм чіп, над ним вже працюють. Найкраща продуктивність - не єдина перевага менших транзисторів. Також вони здатні забезпечити більш тривалий час автономної роботи і істотний приріст швидкості.

Процесори iPhone

Розроблені Apple процесори для iPhone, зрозуміло, значно покращилися за кілька років, оскільки розмір транзисторів у чіпах скоротився. Наприклад, у першому iPhone (2007) і iPhone 3G використовувався 90-нм техпроцес від Samsung. До 2009 року і появи iPhone 3GS Samsung використовувала 65-нм техпроцес.

Ось як змінювалися процесори iPhone, починаючи з 2010 року.

2010, iPhone 4, A4, 45 нм (Samsung)

Це була перша система на чіпі (або як його ще називають, кристалі - SoC), яку розробила сама Apple для своїх мобільних пристроїв.

2011, iPhone 4S, A5, 45 нм (Samsung)

На презентації iPhone 4s Apple заявила, що A5 здатний виконати вдвічі більше завдань, ніж A4, і показав у дев'ять разів більш високу продуктивність графіки.

2012, iPhone 5, 5C, A6, 32 нм (Samsung)

У два рази швидше свого попередника з подвоєною графічною потужністю.

2013, iPhone 5S, A7, 28 нм (Samsung)

Знову ж таки, Apple заявила, що цей чіп був удвічі швидшим і мав удвічі більшу графічну потужність порівняно з Apple A6.

2014, iPhone 6, A8, 20 нм (TSMC)

Перший чіп не від Samsung, який виробила для Apple компанія TSMC. Apple A8 пропонував на 25% більше продуктивності процесора і на 50% більше графічної продуктивності, ніж попередня модель. Він також споживав на 50% менше енергії.

2015, iPhone 6s, A9, 14 нм (Samsung), 16 нм (TSMC)

Процесор Apple A9, створений відразу двома компаніями, забезпечував на 70% більшу продуктивність і на 90% велику графічну продуктивність.

2016, iPhone 7, A10 Fusion, 16 нм (TSMC)

З цих пір iPhone пішов від процесорів Samsung повністю. Apple повідомила, що на цьому чіпі продуктивність графіки стала на 50% вище.

2017, iPhone X, 8, A11 Bionic, 10 нм (TSMC)

На 25% швидше, ніж A10 Fusion, і на 30% швидше графіка.

2018, iPhone XS, XR, A12 Bionic, 7 нм (TSMC)

Продуктивність в одноядерному режимі на 35% вище, а в багатоядерному - на 90% вище, ніж у попередника.

2019, iPhone 11, A13 Bionic, 7 нм (TSMC)

Apple стверджує, що два високопродуктивних ядра працюють на 20% швидше при зниженні енергоспоживання на 30%, а чотири високопродуктивних ядра - на 20% швидше при зменшенні енергоспоживання на 40% порівняно з A12.

Від чого залежить потужність iPhone?

Як бачите, потужність iPhone прямо залежить від використовуваного в процесорі техпроцесу. В iPhone 11 він майже в 7 разів менше, ніж в iPhone 4. Звідси і така потужність і можливість запускати ресурсомісткі додатки і iOS 13, яка в порівнянні з iOS 4 сильно змінилася.

Якщо порівняти схематично однакові процесори, але виготовлені за 14-нанометровим і 7-нанометровим техпроцесом, то другий буде на 25% продуктивнішим при тій же витраченій енергії. Або ви можете отримати однакову продуктивність, але другий буде в два рази енергоефективніше, що дозволить ще довше читати і писати повідомлення в нашому Telegram-чаті.

У першій половині 2019 року все та ж компанія TSMC почала дослідне виробництво чіпів по 5-нм техпроцесу. Перехід на цю технологію дозволяє підвищити щільність упаковки електронних компонентів порівняно з 7-нанометровим техпроцесом на 80% і підвищити швидкодію на 15%. Очікується, що iPhone 2020 року отримає процесор, створений за новим техпроцесом.