Apple A14 Bionic กับความสามารถที่ควรจะได้ในปี 2020

ชิป Apple คือชิปประมวลผลในมือถือที่ตอนนี้ถูกนับว่าเป็นชิปที่แรงที่สุดในตลาด ซึ่งในปัจจุบันคือ ชิป Apple A13 Bionic และอีกไม่นาน Apple A14 Bionic ก็จะเปิดตัวตามออกมาแล้ว ซึ่งก่อนที่เราจะไปพูดถึงชิป Apple A14 Bionic เราคงต้องขอย้อนประวิติศาสตร์ของชิป Apple กันเสียก่อน

Apple A14 Bionic

ประวัติชิป Apple ก่อนจะมาเป็น Apple 14 Bionic

ชิป Apple เป็นชิปที่ทาง Apple ได้ทำการออกแบบเองและจ้างผู้ผลิตให้ช่วยผลิตชิปให้ โดยใช้เทคโนโลยี ARM เป็นหลัก ซึ่งเป็นการรวมเอาชิปสำหรับประมวลผลและชิปสำหรับประมวลผลกราฟิกเข้ามาไว้ด้วยกัน ซึ่งนี้เป็นสิ่งที่จำเป็นมากในมือถือทุกเครื่อง

ในชิป Apple ยุคแรกนั้นเป็นชิปที่ถูกเอามาใช้ใน iPhone รุ่นแรกตั้งแต่ปี 2007 โดยตัวชิปนี้จะใช้ชื่อว่า APL0098 เป็นชิป ARM แบบคอร์เดี่ยวที่มีความเร็ว 412 MHz พร้อมด้วย GPU PowerVR MBX Lite ผลิตโดย Samsung ที่กระบวนการผลิตขนาด 90nm โดยได้ถูกนำไปใช้ใน iPhone 3G และ iPod Touch รุ่นแรกนั่นเอง

ต่อมาคือชิป APL0278 เป็นชิปที่เปิดตัวมาพร้อม iPod Touch Gen 2 ในปี 2008 ประกอบไปด้วยชิป ARM แบบคอร์เดียวที่มีความเร็ว 533 MHz และ GPU PowerVR MBX Lite ผลิตโดย Samsung ที่กระบวนการผลิตขนาด 65nm

ในปีต่อมา Apple ก็ได้เปิดตัว iPhone 3GS ที่มาพร้อมชิป APL0298 ที่มีชิป Cortex-A8 แบบคอร์เดียว ความเร็ว 600 MHz มาพร้อม GPU PowerVR SGX535 แน่นอนว่าได้ Samsung เป้นผู้ผลิตให้ที่กระบวนการผลิตขนาด 65nm เท่าเดิม หลังจากนั้นก็ได้รับการพัฒนาเพิ่มอีกแล้วเปลี่ยนชื่อเป็น APL2298 และถูกเปิดตัวออกมาพร้อม iPad Touch Gen 3 ซึ่งหลังจากชิปตัวนี้ไปจะเปลี่ยนไปเรียกด้วยชื่อที่เราคุ้นเคยกันแล้ว

และแล้วก็มาถึงยุคเริ่มของชิป Apple A4 ที่ถูกเอาไปใช้ทั้งใน iPhone 4 และ iPad โดยตัวชิปใช้เทคโนโลยี ARM Cortex-A8 กับ GPU PowerVR ออกแบบมาให้เน้นไปที่ประสิทธิภาพในการใช้พลังงานเป็นหลัก เป็นชิป ARM ตัวแรกที่ทำความเร็วได้สูงสุดถึง 1GHz(ใน iPad) ผลิตที่กระบวนการขนาด 45nm ของ Samsung นอกจากนี้ยังมีการออกแบบเพิ่มชิป Hummingbird เข้าไปช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานอีกด้วย

ต่อจาก A4 ก็ได้มีการพัฒนาออกมาเป็น Apple A5 แล้วเปิดตัวมาพร้อม iPad 2 โดย Apple อ้างว่าเมื่อเอาไปเทียบกับชิป A4 แล้วชิป A5 นั้นสามารถทำงานได้ดีกว่า A4 ถึง 2 เท่า และมีประสิทธิภาพกราฟิกสูงกว่าเดิม 9 เท่าด้วย ซึ่งชิป A5 นี้ใช้เทคโนโลยี ARM Cortex-A9 และมี GPU เป็น PowerVR SGX543MP2 ซึ่งทั้งคู่เป็นชิปแบบ Dual-core ทำให้ความสามารถในการทำงานเพิ่มมากขึ้น

Apple A5X เป็นชิปที่พัฒนาต่อมาจาก A5 เผ็นชิปที่เอามาใช้ใน iPad เป็นหลัก ด้วยการเปลี่ยนกระบวนการผลิตจาก 45nm ไปเป็น 32nm และเปลี่ยน GPU จาก Dual-core ไปเป็น Quad-core แทน ทำให้ประสิทธิภาพสูงขึ้นถึง 2 เท่าเลย

Apple A6 เป็นชิปที่เปิดตัวมาพร้อม iPhone 5 โดย Apple บอกว่ามันแรงกว่าชิป A5 ถึง 2 เท่า แต่มีขนาดที่เล็กลงถึง 22% แถมยังใช้พลังงานน้อยกว่าชิปขนาด 45nm ด้วย โดยชิป A6 นั้นใช้เทคโนโลยี ARM Cortex-A15 และมี GPU เป็น PowerVR SGX543MP3 ที่เป็นชุดคำสั่งใหม่

Apple A6X ชิปประมวลผลสำหรับ iPad รุ่นที่สอง เป็นแบบ Dual-core ที่มีความเร็วถึง 1.4GHz พร้อมด้วย GPU PowerVR 543MP4 ทำให้มันมีความแรงมากกว่า A5X ถึง 2 เท่า แต่ถึงอย่างนั้นเมื่อเอง A6X ไปเทียบกับ A6 แล้วต้องยอมรับว่าตัวชิปมีขนาดที่ใหญ่กว่าถึง 30% แต่ถึงอย่างนั้นมันก็ยังใช้กระบวนการผลิตขนาด 32nm อยู่

Apple A7 เป็นชิปแบบ 64บิตตัวแรกของ Apple เปิดตัวมาพร้อม iPhone 5S แล้วยังถูกเอาไปใช้ใน iPad Air, iPad mini 2 และ iPad mini 3 ด้วย ตัวชิปเป็นแบบ Dual-core ที่มีความเร้ว 1.3GHz มาพร้อม GPU PowerVR G6430 ผลิตที่กระบวนการขนาด 28nm ทำให้มีความแรงมากกว่า Apple A6 ถึง 2 เท่า

Apple A8 เป็นชิป 64บิตที่เปลี่ยนผู้ผลิตจาก Samsung ไปเป็น TSMC แทน เปิดตัวมาใน iPhone 6 / 6 Plus แล้วต่อมาก็ไปอยู่ใน iPad mini 4 ด้วย ด้วยการใช้ชิป ARMv8-A รุ่นใหม่ พร้อมทั้งการผลิตที่กระบวนการขนาด 20nm ทำให้ตัวชิปมีความแรงมากขึ้น 25% และเพิ่มประสิทธิภาพกราฟิกขึ้นอีก 50% แต่ในเรื่องการใช้พลังงานก็ยังไม่ค่อยต่างจากรุ่นก่อนมากนัก

Apple A8X เป็นชิปที่มาพร้อม iPad Air 2 มีประสิทธิภาพ CPU สูงกว่า 40% และประสิทธิภาพ GPU สูงกว่าถึง 2.5 เท่า เมื่อเอาไปเทียบกับชิป A7 A8X มีความแตกต่างจาก A8 ปกติอยู่ก็คือเป็นชิปที่มี 3 คอร์และ GPU 8 คอร์ รวมถึงมีความเร็วที่สูงกว่าคือ 1.5GHz ด้วย

Apple A9 เป็นชิปที่มาพร้อม iPhone 6s / 6s Plus มีประสิทธิภาพ CPU เพิ่มขึ้น 70% และมีประสิทธิภาพ GPU เพิ่มขึ้น 90% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน แต่ทว่าตัวชิป A9 นี้มีความแปลกคือเป็นชิปที่มีผู้ผลิต 2 รายคือ Samsung ที่ผลิตด้วยกระบวนการ 14nm FinFET LPTE และ TSMC ที่ผลิตด้วยกระบวนการ 16nm FinFET

Apple A9X เป็นชิปที่มาพร้อม iPad Pro มีประสิทธิภาพ CPU เพิ่มขึ้น 80% และมีประสิทธิภาพ GPU เพิ่มขึ้น 2 เท่า เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน ได้ TSMC เป็นผู้ผลิตด้วยกระบวนการ 16nm FinFET

Apple A10 Fusion เป็นชิปที่เปิดตัวมาพร้อม iPhone 7 / 7 Plus แล้วหลังจากนั้นมันก็ไปอยู่ใน iPad 2018, iPad 2019 และ iPod Touch Gen 7 อีกด้วย เป็นชิปที่ประกอบไปด้วยคอร์ขนาดใหญ่ 2 คอร์ และคอร์ขนาดเล็ก 2 คอร์ มีประสิทธิภาพ CPU เพิ่มขึ้น 70% และมีประสิทธิภาพ GPU เพิ่มขึ้น 90% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน ได้ TSMC เป็นผู้ผลิตด้วยกระบวนการ 16nm FinFET

Apple A10X Fusion เป็นชิปรุ่นอัพเกรดที่เปิดตัวมาพร้อม iPad Pro 10.5 และ iPad Pro 12.9 โดย Apple บอกว่ามันมีประสิทธิภาพ CPU สูงกว่าเดิม 30% และมีประสิทธิภาพ GPU สูงกว่าเดิม 40% เมื่อเทียบกับ A9X ได้ TSMC เป็นผู้ผลิตด้วยกระบวนการ 10nm FinFET

Apple A11 Bionic เป้นชิปที่มาพร้อม iPhone 8 / 8 Plus และยังถูกเอาไปใช้ใน iPhone X อีกด้วย ตัวชิปเป็นแบบ 4 คอร์ มีประสิทธิภาพสูงกว่า A10 Fusion ถึง 25% แต่ประหยัดพลังงานมากกว่าถึง 70% นอกจากนี้ยังเป็นชิปตัวแรกด้วยที่มี Neural Engine ด้วย

Apple A12 Bionic เป็นชิปที่มาพร้อม iPhone XR และ iPhone XS นอกจากนี้ยังถูกเอาไปใช้ใน iPad Air 2019 และ iPad mini 5 ด้วย เป็นชิปที่ประกอบไปด้วยชิปประสิทธิภาพสูง 2 คอร์และชิปประสิทธิภาพสูงแบบประหยัดพลังงาน 4 คอร์ ได้ TSMC เป็นผู้ผลิตด้วยกระบวนการ 7nm FinFET

Apple A12X Bionic เป็นชิปสำหรับ iPad ที่เปิดตัวมาพร้อม iPad Pro 11 และ iPad Pro 12.9 ซึ่งมันมีความเร็วเพิ่มขึ้นถึง 35% CPU มีประสิทธิภาพมากขึ้น 90% เมื่อเทียบกับ A10X ผลิตโดย TSMC โดยใช้กระบวนการ 7nm FinFET

Apple A12Z Bionic เป็นชิปสำหรับ iPad ที่เปิดตัวมาพร้อม iPad Pro 11 รุ่นที่สอง และ iPad Pro 12.9 รุ่นที่สี่ มีประสิทธิภาพคล้าย ๆ กับ A12X แต่มีการพัฒนาต่อให้สามารถนำไปใช้กับคอมพิวเตอร์ได้ด้วย

Apple A13 Bionic เป็นชิปที่มาพร้อม iPhone 11 / 11 Pro / 11 Pro Max นอกจากนี้ยังถูกเอามาใช้ใน iPhone SE 2020 อีกด้วย โดยตัวชิปจะมีทั้งหมด 18 คอร์ แบ่งเป็น CPU 6 คอร์ GPU 4 คอร์ และ Neural Engine 8 คอร์ เป็นชิปที่ Apple ทุ่มงบให้กับระบบเรียนรู้ของ Neural Engine เป็นอย่างมาก

ความคาดหวังใน Apple A14 Bionic

อีกไม่นาน Apple ก็จะเปิดตัว iPhone 12 แล้ว ซึ่งแน่นอนว่ามันจะต้องมากับชิป Apple A14 Bionic อย่างแน่นอน ซึ่งก็เป็นไปได้ที่จะมีการเอาไปแข่งกับ Snapdragon 865 แต่ถึงอย่างนั้นก็ค่อนข้างมั่นใจว่า Apple A14 Bionic จะยังสามารถรั้งอันดับ 1 ได้เหมือนทุก ๆ ปี และนี่คือสิ่งที่เราคาดหวังว่าจะได้เห็นในชิป Apple A14 Bionic

กระบวนการผลิต 5nm

Apple A14 Bionic
cr. macworld.com

ในปัจจุบันการผลิตชิปของ TSMC นั้นเริ่มหันไปผลิตชิปที่ขนาด 5nm กันแล้ว แถมยังมีการพัฒนาให้เล็กลงอีกด้วย และหลังจากที่ Apple ใช้ชิปขนาด 7nm มา 2 ปีแล้ว ก็ถึงคราวที่ต้องเปลี่ยนขนาดได้เสียที ซึ่ง TSMC บอกเอาไว้ว่าในกระบวนการ 5nm นี้จะมีความหนาแน่นมากขึ้นถึง 80% เลยทีเดียว และสามารถทำงานได้ดีกว่าชิป 7nm ถึง 15% อีกทั้งยังประหยัดพลังงานมากกว่าถึง 30% ด้วย

แน่นอนว่าในการออกแบบของ Apple ไม่จำเป็นต้องไปทำตามความสามารถทั้งหมด แต่ถึงอย่างไรก็มั่นใจได้ว่าหากเปลี่ยนขนาดชิปเป็น 5nm แล้วจะช่วยให้ชิปมีความแรงมากกว่าเดิมมากโข

ประมาณทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้น

ในตอนชิป A13 นั้นตัวชิปมีขนาดใหญ่ถึง 98.5 มม.2 ซึ่งในนั้นมีประมาณทรานซิสเตอร์ถึง 8.5 พันล้านทรานซิสเตอร์ แต่ด้วยการผลิตแบบใหม่ทำให้คาดหวังว่าเราจะได้เห็นประมาณทรานซิสเตอร์ถึง 10 พันล้านทรานซิสเตอร์ และแน่นอนว่าด้วยปริมาณที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้ชิปมีขนาดถึง 100 มม.2 ก็เป็นได้ หากถามว่าทรานซิสเตอร์มีเยอะ ๆ แล้วดียังไง หากจะให้เปรียบก็เหมือนการมีห้องอยู่เยอะ ๆ นั่นเอง ทำให้สามารถใช้งานพร้อม ๆ กันได้หลายอย่างมากขึ้นไปด้วย

ประสิทธิภาพของ CPU

สมัยตอน A13 นั้นด้วยความที่ใช้สถาปัตยกรรมเดียวกับรุ่นก่อน แต่เพิ่มความเร็วเข้าไปทำให้มันไม่ได้ต่างอะไรกันมากนั้น ซึ่งจากที่ Geekbench 5 ได้ทดสอบคะแนนออกมาบอกว่ามันแรงขึ้น 20% เท่านั้น แต่ถึงอย่างนั้นมันก็กลายเป็นชิปที่แรงที่สุดในตลาดไปเลย

หากเป็นไปตามกราฟ A14 ที่มีขนาด 5nm นั้นก็ควรจะทำคะแนนได้ถึง 1,500-1,600 คะแนนในแบบ Single-core และได้ 4,500 – 5,000 คะแนนในแบบ Multi-core เนื่องมากจากปริมาณทรานซิสเตอร์และความเร็วที่เพิ่มมากขึ้น ทำให้คะแนนในแบบ Multi-core สมควรเพิ่มไปจนถึงระดับ CPU แบบ 6 คอร์บน Macbook Pro 15 นิ้ว เลย

ประสิทธิภาพกราฟิก

ในชิปของ Apple นอกจาก GPU จะเอาไว้ใช้เล่นเกมแล้วยังมีเอาไว้ใช้สําหรับฟังก์ชั่นการประมวลผลภาพ, การเรียนรู้ของเครื่อง, และงานอื่น ๆ อีก ซึ่งทำให้ GPU มีความสำคัญต่อ Apple เป็นอย่างมาก โดยเฉพาะในชิป A14

เมื่อย้อนกลับไปดูผล 3D Mark ของชิป A13 ที่ทำคะแนนได้เกิน 6,000 คะแนนแล้ว คาดว่าในชิป A14 นี้จะสามารถทำได้เกินกว่า 7,000 คะแนน หากดูจากแนวโน้มแล้ว และเป็นไปได้มากที่อาจจะไปถึง 9,000 คะแนนด้วย ส่วนในเรื่องการประมวลผลแล้วเราคงคาดหวังได้ว่าชิป A14 จะมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอย่างน้อย 50% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน ทำให้อาจทำคะแนนใน Geekbench 5 ได้อย่างน้อย 9,000 – 10,000 คะแนนก็เป็นได้

การประมวลผลภาพและ Neural Engine

ในชิป Apple ตระกูล A ที่รวมเอาทั้ง CPU และ GPU เข้าไว้ด้วยกันนั้น จะมีชิปพิเศษสำหรับเอาไว้ใช้ในการประมวลผลภาพโดยเฉพาะ รวมถึงการเข้ารหัสและถอดรหัสวีดีโอต่าง ๆ อีกทั้งยังใช้ Neural Engine มาช่วยเสริมในการทำงานด้วย ซึ่งใน A13 นั้นมีการใช้ CPU, GPU และ Neural Engine ควบคู่ในการทำงานตลอด ทำให้สามารถประมวลผลหนัก ๆ ได้อย่างสบาย

ในส่วนของการประมวลผลภาพและ Neural Engine นี้เป็นสิ่งที่ Apple ทุ่มเทให้กับมันมากที่สุด ดังนั้นด้วยการผลิตที่ขนาด 5nm และมีปริมาณทรานซิสเตอร์ที่เพิ่มขึ้นแล้วทำให้คาดหวังได้ว่าชิป A14 จะมีประสิทธิภาพในการถอดรหัววีดีโอมากขึ้น และอาจจะเป็นตัวแรกที่สามารถถอดรหัสวีดีโอ AV1 ได้ด้วยตัวเอง อีกทั้งอาจช่วยให้การถ่ายภาพบน iPhone 12 ดีขึ้นยิ่งกว่า iPhone 11

RAM LPDDR5

ใน iPhone 11 นั้นใช้แรมแบบ LPDDR4x ซึ่งมันมีความเร็วมากกว่าและประหยัดพลังงานมากกว่าแรม LPDDR4 แต่ด้วยในปัจจุบันแรมได้พัฒนามาจนถึง LPDDR5 แล้ว ซึ่งในตอนนี้มี Samsung และ SK-Hynix เป็นผู้ผลิต ทำให้มือถือระดับเรือธงที่เปิดตัวไปในช่วงครึ่งปีแรกเอาไปใช้เป็นที่เรียบร้อย ทำให้มีแนวโน้มว่า iPhone 12 ที่เปิดตัวมาช่วยปลายปีก็ควรจะได้ใช้ด้วย

แล้ว LPDDR5 ดีกว่า LPDDR4x ยังไง นั่นก็คือมีความเร็วและประหยัดพลังงานมากขึ้น 30% ช่วยให้ปัญหาคอขวดเนื่องมาจากแบนด์วิดธ์เต็มถูกแก้ไขได้นั่นเอง

อ้างอิง : wikipedia.org