【要闻】苹果A11解析：无敌CPU+自研GPU+AI神经引擎

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9月13日凌晨，苹果在秋季发布会上正式发布了新一代iphone高端智能手机、iphone 8、iphone 8 plus、iphone (发音为iphone 8 )。

这三种新设备都配备了新的移动芯片，苹果被称为a11仿生机器人(不是“fusion”)，说明这是iphone史上最强大、最智能的芯片。

从发布会上介绍的a11仿生机器人的详细情况可以看出，苹果自主定制芯片的野心非常大，野心勃勃。 同时随着时间的推移，比半导体芯片的定制设计多，a11达到了前所未有的高度。

苹果发布会的幻灯片出现了很多次，a11仿生机器人内部的cpu、gpu、性能控制器、神经互联网单元、isp等强调了苹果自己正在设计( apple-designed )

那么，关于苹果这个“智能优秀”的a11芯片，其亮点有哪些？ 对未来的重要影响在哪里？

自主设计的cpu核心:有六个核心在a10芯片上，苹果推出了所谓的“fusion”技术。 cpu采用了新的四核设计，具有两个高性能核和两个能效核。 两个高能效的核心可根据您的需要提供理想的性能和能效。

其中，高能效的核心可以处理集中的重要任务，提高解决速度，保证性能。 能效内核适用于日常工作，以低功耗运行，因此电池续航时间更长，一次充电的续航时间更长。

最新的a11仿生机器人，苹果又向前迈进了一步。

这次a11仿生cpu使用六个核心设计，由两个高性能核心和四个能效核心组成。 与a10 fusion相比，两个性能核心的速度提高了25%，四个能效核心的速度提高了70%，提高了性能和能效。

重要的是，苹果还提供了第二代性能控制器。 这是因为它发挥了所有六个核心的威力，性能提高了70%，以支持多线程工作负载。

对于所有六个cpu核心的性能，我们不知道有多高，但至少在基准测试中，现在的泄漏成绩相当惊人。

从下图可以看出，( 10.2、10.3、10.5分别对应3种新模型)，a11仿生在geekbench 4的性能基准测试中，单核平均得分达到4169，多核得分也是9837接近1万，

在家中，迄今为止a10 fusion的iphone 7 plus在单核模式下的得分约为3514，在多核中为5970。 搭载苹果的现在最强的移动芯片a10x fusion的最新12.9英寸ipad pro，单核趋分的成绩为3924，多核分为9371。

对于适用于x86平台的macbook pro，基于此3.1 ghz英特尔酷睿I 5解决方案的产品的单核得分是4274。 当然，英特尔的多核更强，但至少a11对x86阵营的低压解决方案构成了威胁。

a11仿生机器人的cpu性能是肯定的，但没有保持cpu多核、高性能工作的手机。

因此，a11仿生机器人可以在性能核心和能效核心之间合理地分配任务，智能地管理任务，并将轻量级任务和后台任务交给能效核心来解决。 例如，发送邮件和浏览网页时，很多日常事件都交给了能效核心来完成，从而减少了功耗。

另外，苹果宣布a11仿生机器人有43亿个晶体管。 这表明a11是使用比a10更先进的工艺制作的，意外的是成为台湾积体电路制造的10纳米finfet工艺。

多亏了新的工艺，可以将越来越多的晶体管和先进的功能集中在规定的面积内。 如果a11芯片维持125平方毫米的尺寸，至少可以将晶体管提高到60亿个，但是苹果在同一芯片区域内进行了很多其他的事业。

无论如何，苹果从初期的a4到今天的a11芯片，根据基于arm授权的指令集定制了自主cpu核心，但总是可以维持业界最强的cpu性能特征。 所以，苹果没有理由不走自主定制的道路，同时进一步扩大特征。

近年来，竞争对手大多以定制arm核心构建多核cpu的方法与A系列芯片竞争，至少不进入下风，但今年苹果参加了多核竞争，性能领先地位再次扩大，高通

苹果自主设计的gpu以前苹果从imagination technologies企业的设计中使用gpu图形解决方案单元。

但是，苹果早就确认放弃了powervr gpu，转向了自主开发gpu图形芯片的技术。 苹果这一行动迫使imagination technologies企业今年年初挂牌出售。

imagination technologies认为年前苹果无法自主设计gpu，但苹果的举动却那么意外。 a11仿生机器人的诞生表明imagination technologies的推测是错误的。

在苹果发布会上，a11仿生机器人宣布将苹果自主设计的三个核心gpu显卡解决方案集成在一起，显卡解决速度比上一代提高了30%。

很明显，今年的a11仿生机器人可以使用苹果自主设计的gpu。 这确实出乎很多人的意料。 因为imagination technologies不认为苹果能完全避免自己ip知识产权、专利和保密的消息。 如果苹果从基本上完全重新设计gpu体系结构，不侵犯ip，这绝对是一个挑战。

事实上，苹果并没有无情地抛弃imagination technologies的gpu，而是在过去几年里做了大量的铺垫。

说到苹果年以上，有很多组建自主gpu团队的行动，很多gpu相关的移动芯片制造商被APLE收购，来自ibm、amd、full scale、甚至imagination technologies等企业的高质量

除了完成了gpu团队的构建，自主定制cpu的长时间经验外，gpu自主设计相关的事业也合理自然地展开了。

因此，其实a8到苹果是基于imagination technologies的ip定制gpu，被称为gpu“心脏”着色器内核，驱动自主完成设计。 但是，成为了a11仿生机器人这一代的芯片，苹果发布了完全自主设计的gpu。

苹果没有透露很多自主设计gpu的细节，但表明a11仿生gpu图形解决方案与机器学习技术、新奇的沉浸式3d游戏、ar增强现实体验相比进行了优化。

其中，ar侧苹果a11发挥六核cpu进行全球跟踪、场景识别，gpu图形解决方案协助惊人的60 fps高速解决，自主定制的isp图像信号解决单元实时进行光线预测， 最后他说，通过增加新的双镜头和再校准传感器，使ar体验更加顺利，使真实感达到前所未有的水平。

a11仿生学是苹果第一次自主设计gpu的尝试，看起来像刚开始，但在ar方面起着重要的作用，将来必然会朝着更重大的方向发展。

毕竟，苹果为了保持领域的差异化，多年来开始引进自主的基础技术，以解决方案和传感器技术为中心展开了工作。 这是为了拥有更高的控制权，构建自己最理想的图形性能、创新的视觉和图形环境。

神经网络引擎于5月在布隆伯格新闻的弹出式苹果内部开始了神经网络引擎的测试，搭载新的a系列芯片的设备也开始了测试。 当时，据推测a11很可能集成神经网络引擎。

事实上，a11仿生机器人成为苹果第一个神经网络引擎的soc移动芯片。 那么，这个神经网络引擎有什么呢？

苹果在发布会上解释说，ai人工智能被称为机器学习，让计算机用注意的方法学习。 神经网络引擎是为机器学习而开发的硬件，不仅可以执行神经网络所需的高速计算，而且具有很好的能效。

简单来说，可以用神经互联网引擎承担cpu和gpu的任务，芯片的计算效率大幅度提高，可以用更少的功耗更迅速地完成更多的任务。

在a11仿生学中，苹果在自家的神经网络引擎中使用双核设计，表示每秒最多可达到6000亿次运算次数。 但是，苹果没有像farway那样明确具体的浮点运算性能(当时farway麒麟970的nup在fp16上提供的运算性能达到1.92 tflops )。 。

据苹果公司介绍，自家的ai单元主要承担机器学习的任务，识别人物、场所、物体，为“脸部id”和“动态表情”等创新功能提供强大的性能。

其中，对于iphone x的“脸部id”，脸部id功能投影30000多个肉眼看不到的红外光点，将得到的红外图像和格子图案传输到神经网络，制作脸部的数学模型，将这些数据发送到安全的间隔物，进行数据 而且，即使身影随着时间而变化，也可以调整为与之相适应。

神经互联网引擎是在a系列芯片上的第一次尝试，现在的服务范围有限，为iphone x设计的越来越多，但将来这个ai单元会扩大到越来越多的aple生态行业，无人驾驶汽车系统、ai

a11苹果有太多“优秀”的地方，难以置信静等对手在不到10年的时间内苹果就组建了世界级的芯片团队，在移动领域取得了巨大的成果。

我们通常只看到表面的性能收益，随着苹果越来越重视芯片和内部组件的定制设计和开发，除了卓越的性能特征外，特定行业的功能特征也形成了巨大的竞争特征。

如果有最好的应用程序生态、最好的定制级别移动解决方案和最受称赞的完全可管理的操作系统，苹果的硬件和软件集成能力可以说更强。

这个碾压水平的特点是很多ome手机制造商很难竞争。 部分理由是，首先很多高端智能手机制造商起步太晚，还有很多制造商负担不起的关联和巨额的研发支出。

因此，对于苹果手机领域的同行和其他公司来说，直接从高通这样的芯片企业购买显然更简单，更理想。

关于ai单元，除了苹果和防火墙已经有npu神经互联网单元外，高通从2010年开始公开npu的开发，同时也出现在最新的2代德罗德罗8xx芯片上。 例如，德罗德罗835集成了“德罗德神经解决引擎软件框架”，提供了定制神经互联网层的支持，oem制造商和软件开发者据此构建了自己的神经互联网单元

其实arm自己已经在神经网络上发力了，今年发布的cortex-a75和cortex-a55都被纳入了自家的ai神经网络dynamiq技术。

arm声称，dynamiq技术在未来3-5年内将提供50倍于当前设备的人工智能性能，并将特定硬件加速器的响应速度提高10倍。

很明显，ai、神经互联网单元、机器学习等语言今天只是开始。 因为这个苹果的对手是有可能实现超越的。 就像法威买的寒武纪npu许可证一样，小米的澎湃也可以去买。 三星自己定制的exynos基于dynamiq技术。 其他制造商买大功率芯片就行了。

当然，苹果不停。 然后如上所述，苹果巨大的闭环生态链就是那个“超过了人”的地方。 更重要的是，苹果拥有越来越多的核心技术，所以看自主s系列芯片、t系列芯片、自主存储控制器等，将来会越来越多。