O que esperar do próximo processador A12 da Apple?

Estamos chegando muito perto da introdução dos novos iPhones da Apple para 2018 e, é claro, eles certamente serão equipados com um novo SOC (system-on-chip) personalizado projetado pela Apple. Ao continuar com as convenções de nomenclatura do passado, quase certamente ele será chamado de A12, juntamente com um descritor colorido (como no “A10 Fusion” ou “A11 Bionic”).

Olhando as melhorias feitas nos anteriores SoCs projetados pela Apple e para o estado atual da tecnologia de fabricação, podemos ter uma boa ideia do que esperar do A12.

A Apple tem sido muito reservada sobre seu próximo processador, então há poucas informações sólidas por aí. Chame este artigo de um palpite educado.

A mudança para fabricação de 7nm

O A11 Bionic encontrado no iPhone 8, 8 Plus e X é produzido usando o processo de fabricação de 10 nm da TSMC. O A12 será produzido com o processo de 7nm da TSMC – na verdade, ele deve ser o primeiro produto de consumo amplamente disponível feito com um processo de 7nm, em qualquer lugar.

Não se pode comparar as medidas “nanométricas” de processos de fabricação de diferentes empresas, porque cada uma mede de forma diferente as facetas do chip para chegar a esse número. Mas, como a Apple está mantendo a TSMC para fabricar o A12, podemos olhar para a própria orientação da TSMC para saber o quanto esse novo processo é melhor.

A empresa pinta uma imagem muito otimista. Comparado ao processo de 10nm com o qual o A11 Bionic foi fabricado, a empresa diz que o 7nm oferece “densidade lógica de 1.6X, aproximadamente 20% de melhoria de velocidade e cerca 40% de redução de potência”.

Assim, se a Apple produzisse exatamente o mesmo chip A11 Bionic com o processo de 7nm, ele poderia ser 40% menor e usar 40% menos de energia na mesma velocidade ou ter uma velocidade de clock 20% maior,com o mesmo poder. Você pode ter certeza de que são os melhores exemplos.

Claro, a Apple não vai simplesmente pegar o A11 Bionic e encolher, vai produzir um chip mais avançado e complexo. Onde o A11 tinha impressionantes 4,3 bilhões de transistores, estimamos que a contagem de transistores da A12 cairá entre 5,5 bilhões e 6 bilhões.

Núcleos e velocidades de clock

O A11 Bionic é alimentado por dois núcleos de CPU de alto desempenho (codinome “Monsoon”) que rodam a uma velocidade máxima de clock de aproximadamente 2,39GHz. Ele está emparelhado com quatro núcleos menores, com desempenho mais baixo e eficiência de energia (codinome “Minstral”).

Podemos supor que o A12 provavelmente ficará com dois núcleos de alto desempenho, usando a maior contagem de transistores para melhorar o desempenho e a eficiência. Não esperamos um grande aumento na velocidade do clock: o A12 será um chip grande e poderoso. Portanto, provavelmente não haverá espaço suficiente para ultrapassar 2,5 GHz em um dispositivo do tamanho de um iPhone.

Olhando as pontuações de single-core do Geekbench 4 para as últimas gerações de processadores da série A, a melhoria nas últimas quatro gerações é muito linear, e esperamos um aprimoramento semelhante neste ano. A pontuação de single-core Geekbench 4 de um telefone com o novo A12 é provável que seja em torno de 5 mil, mais ou menos 100 pontos ou mais.

É provável que a Apple continue com quatro núcleos de eficiência energética, novamente fazendo alguns ajustes arquitetônicos menores e ajustes para melhorar a eficiência energética e o desempenho.

Do lado da CPU, nossa previsão é de que o A12 funcionará com um design de seis núcleos (dois grandes, quatro pequenos) que oferece desempenho aproximadamente 20% melhor em encadeamento único e de 20% a 30% melhor em desempenho multi-core.

Usar as pontuações dos testes multi-core Geekbench 4 anteriores e projetar para frente com uma linha de tendência para a A12 mostra uma pontuação de cerca de 15 mil, mas não esperamos que isso realmente se concretize.

Por quê? Porque o A11 fez uma grande mudança arquitetônica na maneira como o desempenho multi-thread funciona. Ele introduziu um novo controlador de desempenho de segunda geração que, pela primeira vez, permitiu que os dois grandes núcleos e os quatro pequenos núcleos funcionassem ao mesmo tempo.

Isso teve um enorme impacto no desempenho de vários núcleos. O A12 pode ter núcleos mais rápidos e pode até ser mais eficiente em usá-los todos de uma vez, mas não terá a vantagem de poder usar mais deles ao mesmo tempo do que nunca.

Portanto, esperamos uma melhora de 25% a 30% no desempenho de vários núcleos, o que nos dá uma pontuação de Geekbench 4 na faixa de 13 mil.

Desempenho gráfico

E quanto ao processador gráfico? O A11 Bionic apresentava um novo chip gráfico de três núcleos projetado pela Apple, em vez das GPUs projetadas pelo PowerVR nos processadores Apple anteriores. O A12 provavelmente adicionará um quarto núcleo e melhorará levemente a arquitetura, para uma melhoria de aproximadamente 40% no desempenho gráfico.

Aqui estão as pontuações do 3DMark para os últimos quatro lançamentos do iPhone, usando o teste Sling Shot Extreme Unlimited. O desempenho está diminuindo um pouco, e a linha de tendência nos diz que podemos esperar uma pontuação de aproximadamente 4200 neste teste no A12.

Por que os benchmarks de gráficos em tempo real, como o 3DMark, mostram menos melhorias com o tempo? Isso provavelmente tem a ver com a largura de banda de memória: gráficos em tempo real para jogos consomem muita memória, e uma vez que você atingiu o limite da sua capacidade de ler e gravar dados da RAM (e vários caches), não importa o quanto mais rápido o seu GPU é.

O A12 pode ter RAM um pouco mais rápida, mas, a menos que adicione canais de memória para melhorar drasticamente a largura de banda da memória (o que não esperamos), ele não proporcionará um grande aumento no desempenho de jogos.

Vejamos o desempenho da GPU em aplicativos computacionais, usando o framework Metal da Apple. Os testes de Metal do Geekbench 4 mostram uma melhoria constante ao longo dos anos, menos sobrecarregados pela largura de banda de memória do que os gráficos de jogos do 3DMark.

Esta é uma tendência que achamos que continuará, com o A12 entregando mais 20% a 25% do desempenho de computação do mundo real sobre o A11. Isso é uma pontuação de cerca de 18,5 mil, mais ou menos algumas centenas de pontos.

Observe que a Apple frequentemente promove sua GPU como sendo significativamente mais rápida do que os benchmarks mostram. A empresa afirmou que o A11 tinha uma GPU 30% mais rápida do que a A10. Isso pode ser verdade em algumas circunstâncias limitadas, mas a maioria dos benchmarks mostrou melhorias na faixa de 15% a 25%. A Apple provavelmente reivindicará uma melhoria de desempenho de 30% a 40%, com benchmarks do mundo real mostrando menos.

Imagem e Machine Learning

Os processadores móveis de hoje são mais do que apenas processadores de CPU e gráficos. Eles apresentam hardware dedicado ao processamento de áudio, processamento de dados do movimento e outros sensores, processamento de imagens das câmeras e agora até aprendizado de máquina.

Esses são alguns dos aspectos mais difíceis de conhecer o desempenho, porque eles são frequentemente altamente proprietários, dedicados a tarefas específicas e porque a Apple é muito reservada sobre eles.

O A11 foi o primeiro dos chips da Apple a ter hardware dedicado especificamente ao aprendizado de máquina, que chamou de “Mecanismo Neural”. O Mecanismo Neural do A11 era capaz de realizar 600 bilhões de operações por segundo, e é muito provável que a Apple invista mais pesadamente em esse tipo de hardware com o passar do tempo.

Seria surpreendente se o Neural Engine na A12 fosse capaz de menos de 1 trilhão de operações por segundo, e você pode esperar que a Apple chame um número tão impressionante no palco. Pode até ser de 1,2 trilhão ou mais – o dobro do poder de aprendizado de número de máquina do A11.

O ISP (processador de sinais de imagem) nos chips da Apple fica mais poderoso a cada ano, e desempenha uma grande parte da qualidade aprimorada da câmera que sempre esperamos de um novo iPhone. Este ano não será diferente, embora seja difícil definir com exatidão quanto mais poderoso será o processador de imagem e o hardware de codificação de vídeo. O iPhone 8 e o X já podem fazer slow motion de 1080p a impressionantes 240fps e vídeo 4K a 60fps. Fazer mais do que isso envolve tanto mover dados do sensor de imagem quanto o desempenho do processador de imagem.

Portanto, espere um ISP mais rápido e mais poderoso para melhorar a qualidade de foto e vídeo, mas não necessariamente um desempenho mais rápido em câmera lenta.

Vida útil da bateria: melhor em marcha lenta, sem carga

A mudança de um processo de fabricação de 10nm para um processo de 7nm significaria uma melhor duração da bateria se a Apple usasse o mesmo design de chip na mesma velocidade. No entanto, a Apple certamente fará um chip mais poderoso e complexo, mitigando a maior parte da redução no consumo de energia. Além disso, a vida útil real da bateria é o resultado de uma série de fatores, como a eficiência dos rádios celulares e Wi-Fi, o display e o armazenamento.

Ainda assim, os estados de potência inativa do A12 devem ser impressionantemente baixos, por isso, não ficaria surpreso ao ver menos consumo de bateria quando os novos iPhones estiverem inativos. O consumo de energia ao executar aplicativos e jogos intensivos provavelmente não será drasticamente diferente – pelo menos não do sistema no chip. A Apple está essencialmente no limiar de quanto calor pode ser dissipado no tamanho compacto de um iPhone.

Em outras palavras, a vida útil da bateria “tela no tempo” dos novos iPhones será tanto sobre a capacidade da bateria, eficiência de exibição e eficiência de rádio quanto sobre a A12. Mas vamos dizer que a vida útil da bateria ociosa (já um forte iPhone) será um assassino, e que a bateria presumivelmente maior no novo iPhone Plus dará uma vantagem real sobre o iPhone X. Um rádio celular mais eficiente também deve melhorar a duração da bateria.

Não 5G, mas um 4G LTE melhor

Não é realmente parte do sistema no chip A12, mas este é provavelmente um bom momento para mencionar outro aspecto importante do novo hardware do iPhone: o desempenho sem fio.

Boatos apontam que a Apple vai abandonar a Qualcomm como um dos seus fornecedores de modem. Em vez disso, vai eleger os modems da Intel em todos os seus iPhones. Embora a Qualcomm faça modems superiores hoje, o mesmo pode não ser verdadeiro para os modems em questão para os iPhones deste ano.

O modem Intel XMM 7560 é o que a Apple provavelmente usará, evitando o Qualcomm X20. Isso não é necessariamente algo ruim. O XMM 7560 suporta mais bandas e tecnologias de celular do que o XMM 7480 ou o Qualcomm X16 encontrados nos iPhones atuais. Ele deve ser mais rápido e eficiente em consumo de energia e, com um único fornecedor de modem, talvez não tenhamos que nos preocupar com diferentes variantes de iPhones para diferentes operadoras e países. Podemos finalmente ter um único “iPhone mundial”.

Se você espera que a Apple tire um coelho da cartola e seja o primeiro a vender um smartphone 5G de mercado de massa, continue desejando. Os modems ainda não estão prontos, as redes não foram desenvolvidas e não houve tempo suficiente para testar a tecnologia. Além disso, as novas frequências usadas no celular 5G exigirão novas antenas que podem demandar designs de telefone diferentes para serem implementadas corretamente.

Por isso, não espere um iPhone 5G até pelo menos 2019 ou talvez até 2020.

E quanto ao iPad?

Os números deste texto foram tirados das implementações do iPhone dos chips da Apple. O A10, por exemplo, usa números de desempenho do iPhone 7 Plus em vez do novo iPad apresentado no último trimestre.

Se a Apple apresentar os novos iPad Pros em setembro, como esperávamos, há dois cenários prováveis para suas especificações de processador.

O primeiro é para eles usarem o mesmo A12 encontrado nos iPhones, mas rodando em uma velocidade de clock mais alta e talvez memória mais rápida também. O tamanho maior dos iPads permite que eles dissipem o calor com mais eficiência, e a bateria muito maior ajuda com o aumento da energia consumida. Se este for o caso, você pode adicionar outros 15% a 20% ao desempenho projetado do A12.

A outra opção é a Apple introduzir um chip A12X junto com os novos iPads. Isso é incomum, mas não é inédito. Em 2015, a Apple lançou o iPhone 6s com o novo processador A9, juntamente com o novo iPad Pro de 12,9 polegadas com o A9X. Se a Apple seguir esse caminho novamente, o A12X seria um monstro de um tablet. Pegue a A12 e adicione mais um ou dois núcleos de alto desempenho, e você terá um chip que envergonharia os mais recentes chips de notebooks de consumo ultrabaixo da Intel.