苹果首颗2nm芯片，重大突破！

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明年将是苹果首次推出其首款 2nm 芯片组 ——A20 与 A20 Pro 的一年。得益于台积电 2nm 工艺，这两款芯片将实现 A19 与 A19 Pro无法企及的性能与能效飞跃。然而，下一代系统级芯片(SoC)之所以能具备上述优势，并非仅靠先进光刻技术发挥关键作用，更离不开一系列与 2nm 节点 “协同推进” 的其他技术革新。本文将探讨这些技术中哪些将应用于 A20 与 A20 Pro。

芯片封装从 InFO转向 WMCM(晶圆级多芯片模块)

A20 与 A20 Pro 潜在的最大差异或许是封装技术从 InFO 向 WMCM 的切换。后者可将 CPU、GPU 和神经网络引擎等多个独立裸片集成到单一封装中，而 InFO 封装则是在单块裸片上集成各类组件。封装技术的变更将带来以下多项优势:

更出色的芯片组设计灵活性:通过添加不同裸片，苹果可采用不同 CPU 和 GPU 核心组合打造多样化芯片配置。该公司在推出 M5 Pro 和 M5 Max 时可能会采用类似方案，据悉这两款芯片将具备独立的 CPU 和 GPU 模块。

提升可扩展性，支持多产品衍生:WMCM 可为苹果提供基准配置，后续可基于该配置设计 A20、A20 Pro，以及性能显著更强的 M6、M6 Pro 和 M6 Max。

能效升级:与单块裸片集成所有组件的方案相比，多裸片的紧密集成有助于降低功耗。CPU、GPU 和神经网络引擎裸片可独立运行，并根据具体任务需求调节功耗。

简化制造流程以降低成本、提高良率:WMCM 采用模塑底部填充技术，有助于减少材料消耗和工序步骤。简而言之，苹果 A20 与 A20 Pro 的产能将进一步提升，同时缺陷芯片数量降至最低，这将有助于抵消明年采用台积电 2nm 工艺所增加的成本。

缓存容量提升

A19 与 A19 Pro 的能效核心 L2 缓存分别为 4MB 和 6MB；旗舰款芯片的系统级缓存从 24MB 提升至 32MB，基础款 A19 则为 12MB。今年 A19 Pro 的性能核心 L2 缓存带宽已从 A18 Pro 的 82GB/s 提升至 120GB/s，最终使理论内存带宽达到 76.8GB/s，A19 则为 68.3GB/s。

鉴于苹果在缓存方面已实现多项改进，A20 与 A20 Pro 无疑将延续这一趋势。通过对比苹果历代芯片组，我们对明年的缓存容量做出以下推测，具体细节如下:

A20:性能核心 L2 缓存 8MB + 能效核心 L2 缓存 4MB + 系统级缓存12MB

A20 Pro:性能核心 L2 缓存 16MB + 能效核心 L2 缓存 8MB + 系统级缓存36MB-48MB

能效核心优化

苹果今年在 A19 与 A19 Pro 上的突破性进展体现在能效核心上。诚然，性能核心的频率总会有小幅提升，进而转化为单核和多核性能的增长。而 A19 Pro 之所以能实现这一突破，是因为苹果对其四颗能效核心进行了重大架构革新。

尽管 A19 Pro 的能效核心主频仅从 A18 Pro 的 2.42GHz 提升至 2.60GHz，但在 SPEC 2017 基准测试中，其整数性能显著提升 29%，浮点性能提升 22%。若仅对比每时钟周期指令数的提升，两代芯片的整数性能差距为 21%，浮点性能提升 14%。

上述所有改进均未增加功耗，因此即便苹果不重点优化 A20 与 A20 Pro 的性能核心，先进的 2nm 光刻技术也将助力其设计出更出色的能效核心。

GPU 第三代动态缓存技术

动态缓存技术于 A17 Pro 首次推出，支持 GPU 根据工作负载需求实时分配片上内存。动态缓存与固定分区方案存在显著差异 —— 后者为每个 GPU 模块分配固定内存。苹果通过动态缓存为其移动芯片带来了多项改进，具体如减少内存资源浪费、提升每瓦性能、增强帧率稳定性、提高 GPU 利用率等。

苹果第二代动态缓存支持更小粒度的内存分配，在保持着色器核心高负载的同时，进一步减少内存浪费。借助 A19 Pro 更大的 32MB 系统级缓存，这一集成效果得到了优化。对于 A20 Pro 即将搭载的第三代动态缓存，我们预计其内存分配粒度将进一步细化，分配过程也将更为迅速，从而最大限度减少资源浪费。

如前所述，得益于系统级缓存容量的预期提升，A20 Pro 的第三代动态缓存有望实现性能与能效的双重优化。鉴于当前苹果设备上的许多游戏依赖模拟器运行，第三代动态缓存的推出可能会大幅提升非原生游戏的运行流畅度。

明年哪些 iPhone 18 系列机型将搭载苹果 A20 与 A20 Pro？

iPhone 18 系列预计将于明年推出，苹果还计划首次同步发布折叠屏设备 iPhone Fold。不过有报道称，这家总部位于库比蒂诺的公司将大幅调整其发布策略:基础款 iPhone 18 可能更名为 iPhone 20，并与 iPhone 18e 一同于 2027 年第一季度亮相。

至于 iPhone Air 2，由于 iPhone Air 的销量未达预期，明年大概率不会推出这款轻薄旗舰机型，其发布时间可能推迟至 2027 年。简而言之，A20 Pro 明年将率先搭载于 iPhone 18 Pro、iPhone 18 Pro Max 和 iPhone Fold；而 A20 芯片则将于 2027 年用于 iPhone 20 系列。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第4242期内容，欢迎关注。

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