Con cadenza annuale Apple introduce un nuovo processore della serie A destinato ai nuovi iPhone e quest’anno, con il passaggio a una nuova tecnologia di produzione (il processo a 3 nm di TSMC), tocca all’A17, che ha l’opportunità di fare il salto più significativo in termini di prestazioni e funzionalità da diversi anni a questa parte. Se consideriamo l’ultimo decennio di chip della serie A progettati internamente da Apple, insieme a ciò che sappiamo sulla tecnologia di produzione disponibile e sulla direzione e gli obiettivi dell’azienda, possiamo fare un’ipotesi abbastanza precisa su cosa aspettarci dall’A17.

Solo per iPhone 15 Pro (o Ultra)

L’anno scorso l’A16 era un’esclusiva dell’iPhone 14 Pro, mentre l’iPhone 14 standard utilizzava l’A15. Sebbene non ci siano ancora conferme ufficiali, ci aspettiamo che quest’anno si ripeta lo stesso schema: il nuovo A17 sarà un’esclusiva dell’iPhone 15 Pro e dell’iPhone 15 Pro Max (o dell’iPhone 15 Ultra, se le indiscrezioni sono vere), mentre l’iPhone 15 standard avrà a bordo l’A16 utilizzato negli iPhone 14 Pro dello scorso anno.

Il primo chip a 3 nm di Apple

L’A14, l’A15 e l’A16 sono stati realizzati con un processo produttivo a 5 nm di TSMC. Certo, questo processo si è evoluto nel tempo, producendo chip più densi e con una migliore efficienza energetica, ma il passaggio ai 3 nm è un’altra cosa rispetto al perfezionamento di quello a 5 nm. Il vantaggio principale di cui Apple godrà con il processo a 3 nm è la maggiore densità: mentre l’A16 aveva circa 16 miliardi di transistor, possiamo aspettarcene oltre 20 miliardi per l’A17, forse fino a 24 miliardi.

Il processo a 3 nm offre inoltre una maggiore efficienza energetica, ma difficilmente possiamo aspettarci un cambiamento drastico nella durata della batteria solo grazie al passaggio ai 3 nm. Almeno, non per un uso attivo a piena potenza: il chip infatti consumerà probabilmente quasi altrettanta energia in questo scenario d’uso, visto che anche il display e la connettività radio contribuiscono in modo significativo al consumo energetico. Un miglioramento potrebbe invece esserci in modalità standby, che potrebbe migliorare sensibilmente con il passaggio al processo a 3 nm.

Prestazioni e caratteristiche della CPU

ARM ha lanciato la sua architettura v9 nel 2021 e pensavamo che l’A16 potesse essere il primo chip di Apple a supportare il nuovo set di istruzioni v9. Invece, l’A16 supporta ARM v8.6 con molte estensioni di Apple. Quest’anno, con un numero di transistor più elevato, sembra probabile il supporto di ARM v9.

Quali vantaggi offrono il set di istruzioni e l’architettura ARM v9? Apple progetta i propri core di CPU e molti dei vantaggi in termini di prestazioni promessi dall’architettura v9 sono già presenti nei progetti di Apple e nelle estensioni ARM. In effetti, lo Snapdragon 8 Gen 1 è stata una delle prime CPU per smartphone di fascia alta con core Cortex-X2 di ARM con supporto per ARM v9 e l’A15 di Apple l’ha superata con un ampio margine.

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Si legge spesso che ARM v9 offre un miglioramento delle prestazioni del 30% rispetto ad ARM v8, ma questo dato si riferisce ai core progettati da ARM e non tiene conto dell’uso di estensioni personalizzate. Apple si trova in una situazione completamente diversa: probabilmente non vedremo il 30% di prestazioni in più nella CPU dell’A17. I nuovi core della CPU di Apple per l’A17 saranno quasi certamente più veloci, ma non necessariamente a causa del passaggio ad ARM v9. Le prestazioni dei core delle CPU sono infatti influenzate dal set di istruzioni, dalla previsione delle ramificazioni, dalla decodifica delle istruzioni, dalle unità di esecuzione, dalla struttura e dalle dimensioni della cache, dalla velocità di clock e da molti altri fattori.

Per quanto riguarda il numero di core in generale, non sembra che ci sia un valido motivo per Apple di andare oltre i 4 core di efficienza e i 2 core di prestazioni che ci accompagnano dall’A11 Bionic. Ci aspettiamo solo un buon 15% di prestazioni in più.

Facendo una semplice proiezione degli ultimi anni di miglioramento delle prestazioni delle CPU, possiamo probabilmente aspettarci un punteggio Geekbench 5 single-core compreso tra 2.100 e 2.200 e un punteggio multi-core di poco superiore a 6.000. Geekbench 6 è stato appena rilasciato e non abbiamo anni di dati di benchmark per creare una proiezione accurata, ma un punteggio single-core di oltre 2.800 e un punteggio multi-core di 7.300 o più sembra giustificabile. Un recente leak che riporta un punteggio single-core di 3019 e un punteggio multi-core di 7.860 non è irragionevole, soprattutto perché abbiamo assistito a un salto maggiore del previsto quando Apple è passata da un processo a 7 nm a uno a 5 nm con l’A14.

Con simili risultati, l’A17 otterrebbe un punteggio single-core simile a quello delle ultime CPU Ryzen per desktop di fascia alta e dei processori Intel Core i7 di 13a generazione, ma un punteggio multi-core molto più basso (il che ha senso, visto che stiamo parlando di soli due core ad alte prestazioni contro i 12 o più di questi processori per desktop). L’A16 batte già nettamente gli smartphone Android con a bordo il SoC top di gamma Snapdragon 8 Gen 2 e l’A17 dovrebbe solo aumentare il divario.

Se abbiamo imparato qualcosa nel corso degli anni, è che il miglioramento delle prestazioni delle CPU Apple è costante. Le prestazioni single e multi-core aumentano in modo pressoché costante, a prescindere dagli anni in cui si verificano grandi cambiamenti architettonici o di processo produttivo. È molto ragionevole aspettarsi un miglioramento simile anche quest’anno.

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Prestazioni e caratteristiche della GPU

La GPU è un’area in cui l’A17 potrebbe riservare sorprese ancor più interessanti. Apple ha aumentato le prestazioni della GPU di circa il 20% in media con ogni nuovo chip della serie A, anche se la percentuale può variare dal 15% al 30%. Ciò che non è cambiato molto è l’insieme delle funzionalità della GPU. È sempre più veloce e sono state introdotte alcune nuove funzionalità minori, come la velocità di rasterizzazione variabile e i miglioramenti SIMD per il calcolo della GPU, ma Apple è indietro di anni rispetto alle GPU desktop per quanto riguarda funzionalità importanti come l’accelerazione del ray-tracing.

Secondo un’indiscrezione approssimativa, l’A16 avrebbe dovuto avere un’architettura GPU di nuova generazione, ma non si è fatto in tempo a metterla in pratica, e quindi ha la stessa GPU dell’A15 (ma una maggiore larghezza di banda della memoria migliora le prestazioni). Non sappiamo se ciò corrisponda al vero, ma Apple non ha aggiornato le tabelle delle funzionalità di Metal per gli sviluppatori per includere l’A16, il che è indicativo.

Per quanto riguarda invece l’A17, funzioni come l’accelerazione del ray-tracing potrebbero non essere fondamentali per l’iPhone, ma questo design della GPU troverà spazio anche nei futuri processori della serie M per Mac, dove la mancanza di simili funzioni avanzate della GPU si farebbe sentire molto di più. Possiamo anche aspettarci un miglioramento delle prestazioni nel gaming e per le applicazioni che utilizzano la GPU per i calcoli. Quando l’architettura cambia, l’aumento di velocità tende a essere variabile: alcune applicazioni diventano molto più veloci, altre meno. Mantenendo una stima di un aumento di velocità di circa il 20% rispetto all’A16, si ottiene un punteggio di calcolo GPU in Geekbench 5 di oltre 18.000. Ricordate che questo benchmark misura le prestazioni di calcolo della GPU, non la sua capacità di renderizzare la grafica 3D.

Per quanto riguarda la grafica 3D, un aumento di velocità del 20% porterebbe il risultato in 3DMark Wild Life Unlimited a circa 88 fps contro i 74 fps dell’A16. Attualmente, lo Snapdragon 8 Gen 2 è più veloce dell’A16 in questo test (e in altri test di grafica 3D), ma l’A17 porterebbe Apple in leggero vantaggio. Rispetto ai miglioramenti della CPU, le prestazioni della GPU variano di più di anno in anno. I miglioramenti dall’A15 all’A16 sono stati lievi, mentre quest’anno, se avremo una nuova architettura GPU e un importante miglioramento del processo produttivo, il salto potrebbe essere molto più significativo.

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Un’attenzione costante a ML e IA

Apple è molto interessata al machine learning e all’intelligenza artificiale. Sebbene non sembri spingere quanto i suoi concorrenti nella corsa all’IA generativa guidata da progetti come ChatGPT, Midjourney e Stable Diffusion, l’azienda utilizza l’IA e il machine learning nel suo sistema operativo e nelle sue app da anni. Nuove funzionalità, come la possibilità di selezionare il testo nelle foto, vengono implementate in continuazione e Apple dedica molto spazio al suo Neural Engine (l’acceleratore per le attività di machine learning).

Nell’A16, Apple non sembra aver cambiato molto il Neural Engine. Si tratta sempre di 16 core e, con 17.000 miliardi di operazioni al secondo, è solo l’8% più veloce del Neural Engine dell’A15. Un salto in avanti abbastanza piccolo da far pensare che funzioni semplicemente a una velocità di clock superiore e, francamente, ci aspettavamo molto di più.

Con il processo a 3 nm che rende possibile un numero di transistor molto maggiore, il Neural Engine probabilmente farà un salto significativo. Potrebbe trattarsi di un numero maggiore di core, di grandi cambiamenti nel design del funzionamento dei core o di entrambe le cose. Saremmo sorpresi se non superasse i 20.000 miliardi di operazioni al secondo.

RAM LPDDR5x più veloce

Con l’A16, Apple ha portato la RAM a LPDDR5 (da LPDDR4x nell’A15). I chip concorrenti di alto livello, come lo Snapdragon 8 Gen 2, utilizzano LPDDR5x, che offre circa il 33% in più di larghezza di banda e una latenza di memoria inferiore a parità di potenza. Una maggiore larghezza di banda della memoria è un bene per tutti, soprattutto se non consuma più energia. Il beneficio più evidente sarà quello dei giochi 3D di fascia alta.

Apple non è sempre la più veloce ad adottare nuovi standard di memoria, ma dà priorità alla larghezza di banda della RAM e alle cache di grandi dimensioni e sembra riconoscere il vantaggio di spostare le cose più velocemente invece di limitarsi a elaborarle più velocemente. Ecco perché potremmo vedere RAM LPDDR5x nell’A17.

Ancora un modem Snapdragon (per ora)

Si prevede che Apple inizierà presto a utilizzare i propri modem 5G, probabilmente con l’iPhone SE di quarta generazione a inizio 2024 e, se le cose andranno bene, con gli iPhone 16 nell’autunno del prossimo anno. Lo Snapdragon X70 è probabilmente il modem che Apple utilizzerà per gli iPhone 15 (almeno per i modelli Pro). La maggior parte delle caratteristiche di punta dell’X70 sono praticamente le stesse dell’X65 che si trova nell’iPhone 14 Pro, ma ha in più un piccolo processore IA integrato che monitora e ottimizza costantemente gli stati di connessione, il che dovrebbe portare a connessioni più stabili e ottimali, migliorare la velocità nel mondo reale e aumentare la durata della batteria.