蘋果A14芯片功能塊分析

前幾天在“蘋果A14處理器裸片（Die）顯微分析：未達(dá)到臺(tái)積電宣稱的晶體管密度”這篇文章中我們已經(jīng)看到了A14 芯片的裸片顯微照片，不過(guò)并沒(méi)有在照片上劃分出各個(gè)功能快。

今天SemiAnalysis和SkyJuice聯(lián)手進(jìn)一步對(duì)A14芯片裸片的電子顯微照片做了詳細(xì)的功能塊分析。

A14裸片電子顯微照片及功能塊劃分

蘋果公司的A14由2個(gè)Firestorm內(nèi)核，4個(gè)Icestorm小內(nèi)核和4個(gè)GPU組成。

此核心配置與A13相似，因此CPU和GPU的所有性能提升都直接取決于體系結(jié)構(gòu)的變化和時(shí)鐘p頻率的提升。A14的Icestorm小核心已經(jīng)進(jìn)行了大的修改，L1i cache從A13的Thunder核心的96KB擴(kuò)展到了128KB。L1d也從48KB增長(zhǎng)到64KB。NPU已經(jīng)翻倍，達(dá)到16核，而A13中只有8核。使用上面的注釋，我們還可以估算每個(gè)IP塊的大小。

不出所料，盡管架構(gòu)發(fā)生了變化，但大多數(shù)IP塊都縮小了不少。NPU由于核心數(shù)量翻倍而變大。由于進(jìn)行了較大的架構(gòu)改造，Icestorm核心并未縮小。不出所料，LPDDR4x PHY并未縮小。此外A14的系統(tǒng)級(jí)緩存依然未16MB，與去年的A13相同。

由于系統(tǒng)級(jí)緩存主要由SRAM單元組成，架構(gòu)上的變化應(yīng)該不會(huì)使面積對(duì)比有太大偏差。盡管臺(tái)積電宣稱SRAM從N7到N5縮小了1.35倍，但Apple的16MB系統(tǒng)緩存僅縮小了1.19倍。A14緩存的形狀有所不同，與A13相比更窄、更長(zhǎng)?？紤]到這種長(zhǎng)寬比的變化，這個(gè)緩存的運(yùn)行方式可能會(huì)重新設(shè)計(jì)。

從16MB LLC的面積減少乏力中得出的主要結(jié)論，對(duì)于業(yè)界來(lái)說(shuō)意義深遠(yuǎn)。蘋果并不是唯一一家依靠增加內(nèi)存容量來(lái)提供巨大性能和功耗優(yōu)勢(shì)的公司。

AMD、英特爾、Nvidia以及Graphcore等各種人工智能初創(chuàng)公司也都把增加最后一級(jí)緩存大小作為輔助，幫助它們?cè)贑PU、GPU和AI專用芯片上獲得架構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)。為了解決DRAM的延遲而在芯片內(nèi)部集成越來(lái)越大的緩存的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去，臺(tái)積電的N5只帶來(lái)了1.35x的理論SRAM縮減，而未來(lái)的N3則更是只有微不足道的1.2x。正如在前一篇文章中所討論的，3D集成將為我們帶來(lái)更多的活力，但是架構(gòu)師在如何提高性能和性能方面需要更加聰明和更積極。

兩種潛在的途徑是轉(zhuǎn)向更復(fù)雜/更高效的緩存設(shè)計(jì)，或者引入替代性的存儲(chǔ)器，如NRAM、FeRAM或MRAM。隨著晶體管成本的上升和SRAM難以進(jìn)一步縮小，摩爾定律正在慢慢失效。
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