Apple A14 Bionic, come funziona il nuovo SoC usato negli iPhone 12

A metà ottobre Apple ha tolto il velo dai suoi nuovi melafoni che utilizzano il nuovo SoC A14 Bionic: Apple presenta quattro nuovi iPhone 12: specifiche e prezzi.

La società guidata da Tim Cook ha dimostrato che pur non essendo un’azienda specializzata nella produzione di semiconduttori, i suoi progetti possono competere senza problemi con i SoC disegnati da Qualcomm e Samsung presentando di generazione in generazione anche delle caratteristiche innovative.

Su SemiAnalysis è stata pubblicata un’interessante analisi al microscopio del nuovo Apple A14: gli autori della ricerca hanno usato la tecnica della microscopia elettronica di trasmissione (TEM) per ingrandire i componenti del processore della Mela fino a un milione di volte cercando di esrapolarne tutti i segreti.

Il chip A14 Bionic è sicuramente quello più avanzato mai progettato dagli ingegneri di Apple tanto che sarà alla base della piattaforma A14X che verrà usata sui Mac al fine di accantonare la storica dipendenza dall’ISA x86 e da Intel (almeno da quando Apple decise di abbandonare l’architettura RISC PowerPC nata dall’alleanza con IBM e Motorola; vedere anche l’articolo Cos’è RISC-V e perché tutti ne parlano).

Era già risaputo: A14 Bionic è il primo chip sul mercato a usare un processo litografico a 5 nanometri, realizzato da TSMC per conto di Apple. Grazie all’utilizzo dei brevetti concessi da ARM (vedere Huawei vede a rischio il suo accesso ai SoC ARM dopo l’acquisizione da parte di NVidia in tema di royalty e proprietà intellettuale) il SoC Apple comprende alcuni elementi principali tra cui una CPU esa-core capace di funzionare fino a 3 GHz di clock, una GPU con quattro core grafici, un chip per la sicurezza, un DSP, una Neural Processing Unit (NPU) a 16 core oltre a una serie di co-processori addizionali.

Vista al microscopio, la dimensione della matrice è di 88 millimetri quadrati: una miniaturizzazione portata all’estremo specie se si considera che comprende 11,8 miliardi di transistor.
Va detto che la metrica, in termini di densità, non corrisponde quella di TSMC: anziché rilevare 171,3 milioni di transistor per mm², i ricercatori hanno stabilito che il chip di Apple ne contiene 134,09 milioni per mm².
Storicamente i chip Apple hanno raggiunto il 90% della densità teorica prevista “sulla carta” per ciascun processo litografico. Questa volta, invece, la Mela ha preferito restare un po’ più col freno tirato.

Il motivo? La scelta di Apple potrebbe essere determinata dalla volontà di tenere un po’ di spazio per aggiungere ancora più transistori in vista del lancio dell’A14X per i futuri sistemi Mac. La SRAM, inoltre, occupa meno spazio: usando la tecnica dell’impilamento, si potrà ridurre il problema della densità dei componenti nei nuovi SoC recuperando ancora spazio prezioso.

L’immagine al microscopio mostra il dettaglio dei core. I due core FireStorm ad alte prestazioni, insieme con le rispettive cache, utilizzano 9,1 mm² mentre gli altri quattro nuclei IceStorm, progettati per coadiuvare le elaborazioni meno “pesanti” e orientati al risparmio energetico, occupano 6,44 mm².
Il cluster della GPU e i suoi quattro core impegnano una superficie di circa 11,65 mm². C’è una cache unificata che, secondo quanto riferito, risulta invisibile anche al microscopio.

Il SoC Apple A14 Bionic si conferma un ottimo prodotto che mette bene in evidenza le abilità dell’azienda di Cupertino nel design dei suoi chip e sottolinea, d’altra parte, anche il ruolo di primissimo piano che si è ormai ritagliato TSMC su scala planetaria.