Alles, was auf der Apple-Presskonferenz nicht erwähnt wurde, ist hier: A19 Pro, Wärmeableitung und eigenes Basisband

Am frühen Morgen des 10. September hat Apple vier neue Modelle der iPhone 17-Serie vorgestellt und gleichzeitig den neuen A19-Chip vorgestellt.

Vor der Vorstellungskonferenz konzentrierten sich die Erwartungen an den A19 hauptsächlich auf quantitative Indikatoren wie Leistungszuwachs und erhöhte Anzahl von Transistoren. Dies wurde allgemein als eine routinemäßige Aktualisierung angesehen.

Kaiann Drance (Bildquelle: Apple Herbst-Neuheitenvorstellung)

Dennoch, während der einstündigen und zwölfminütigen Vorstellungskonferenz, obwohl der A19 und der A19 Pro dreimal auftraten, haben Kaiann Drance, der Vizepräsident für globale Marketing von iPhone, und Tim Millet, der Vizepräsident für drahtlose Softwaretechnologie, nur wenige Details über die konkreten Leistungssteigerungen des A19 im Bereich CPU genannt.

Tim Millet (Bildquelle: Apple Herbst-Neuheitenvorstellung)

Nach der Vorstellungskonferenz hatten wir die Gelegenheit, mit Kaiann Drance und Tim Millet, die gerade von der Bühne gekommen waren, persönlich zu sprechen und uns eingehend über diesen Chip zu unterhalten. So haben wir auch mehr hintergründige Geschichten über den A19 gehört.

Das "Geheimnis" hinter der GPU

Apples Beschreibung des A19-Prozesses (Bildquelle: Offizielle Apple-Website in China)

Nach der Aktualisierung der neuesten Produktseite hat Apple klar angegeben, dass der A19-Chip den dritten Generation 3nm-Prozess verwendet. Diese Information stimmt genau mit den Gerüchten vor der Vorstellungskonferenz überein, dass er den TSMC N3P-Prozess verwenden würde, was die früheren Vermutungen bestätigt.

Was die Leistungssteigerung der CPU angeht, hat Kaiann nach der Vorstellungskonferenz erstmals bekannt gegeben, dass die Prozessorleistung des A19 Pro im Vergleich zum vergangjährigen A18 Pro um etwa 10 % gestiegen ist. Dieser Upgrade-Schritt hat jedoch im Wesentlichen nicht über die Erwartungen hinausgegangen, die die Öffentlichkeit vor der Vorstellungskonferenz an diesen Chip hatte. Aus diesem Grund hat Apple auf der Vorstellungskonferenz nur wenig über die Leistungssteigerung der CPU gesagt. Die Iteration vom N3E-Prozess zum N3P-Prozess war relativ stabil. Für Apple, das gerne "revolutionäre" Technologiestories erzählt, reicht eine 10%-ige Leistungssteigerung nicht aus, um als Highlight auf der Vorstellungskonferenz betont zu werden.

Tatsächlich verbirgt sich die eigentliche Kern-Upgrade des A19 Pro in der rechten unteren Ecke des folgenden Bildes - dem GPU-Neuralen Accelerator.

Der GPU-Neurale Accelerator taucht erstmals auf dem A19 Pro auf (Bildquelle: Apple Herbst-Neuheitenvorstellung)

Über diese Funktion wurden auf der Vorstellungskonferenz nur begrenzte Informationen bekannt gegeben, aber sie wurde von der Öffentlichkeit am meisten als Schlüsselverbesserung interpretiert: Apple hat für jeden Kern der A19 Pro GPU einen Neuralen Accelerator hinzugefügt. Laut offiziellen Daten hat sich die Spitzenrechenleistung der GPU auf das Dreifache des A18 Pro gesteigert.

Dieser Entwurf ähnelt dem NVIDIA Tensor Core und unterscheidet sich von dem "Neuralen Engine", das Apple bisher für energieeffiziente Szenarien eingesetzt hat.

Als Tim Millet gefragt wurde, warum sie den GPU-Accelerator entworfen haben, sagte er, dass die "Effizienzsteigerung" das wichtigste Problem sei, das sie betrachteten.

Tim Millet gab dem Autor ein Beispiel: Auf den A-Serie-Prozessoren ohne GPU-Neuralen Accelerator würde die GPU eine Aufgabe über den vereinheitlichten Speicher an die Neuronale Engine senden, wenn eine komplexe lokale Inferenzberechnung durchgeführt werden musste. Nachdem die Verarbeitung abgeschlossen war, würde die Neuronale Engine das Datenergebnis an die GPU zurücksenden.

Obwohl der vereinheitlichte Speicher diesen Prozess bereits schnell genug gemacht hat, hat Apple festgestellt, dass es immer noch Ressourcenverschwendung aufgrund des Datenaustauschs gibt, auch wenn der Datenübertragungspfad kurz ist. Der Entwurf des eingebauten GPU-Accelerators ermöglicht es, dass Aufgaben, die ursprünglich auf der GPU-Seite verarbeitet werden können, direkt in der GPU abgeschlossen werden, wodurch der Datenaustausch reduziert wird, auch wenn die Effizienz nur um eine Tausendstel Sekunde gesteigert wird.

Aber dieser Entwurf hat auch einen offensichtlichen Widerspruch: Der GPU-Accelerator hat zwar eine stärkere Leistung und eine höhere Effizienz, aber bei der Bewältigung von Hochleistungsmodellszenarien geht er oft mit höherem Energieverbrauch einher.

Zugleich ist die Inferenz- und Generierungsfähigkeit auf der A19 Pro-Endseite immer noch durch Hardwarebedingungen wie Speicherbandbreite, verfügbare Speichermenge und Chipgröße begrenzt, aufgrund der Form des Mobiltelefonprodukts. Wenn diese Entwurf nur für eine "geringe Effizienzsteigerung" gemacht wurde, scheint er "überzogen".

Als Antwort auf diese Frage fügte Tim Millet Apples zweiten Entwurfsaspekt hinzu: In den heutigen Mobiltelefonnutzungsszenarien sind reine künstliche Intelligenz-Inferenz- oder Generierungsaufgaben (wie Convolutional Neural Network CNN, Long Short-Term Memory Network LSTM, Transformer-Modell usw.) besser geeignet, in der NPU (Neuronale Verarbeitungseinheit) abgeschlossen zu werden. Aber in der Realität ist auf der Mobiltelefon-Endseite eher ein "gemischter Arbeitsablauf", bei dem nicht auf einen einzigen Kern zur Aufgabeabwicklung angewiesen wird, sondern CPU, GPU, NPU und vereinheitlichter Speicher zusammenarbeiten müssen. Der Entwurf des GPU-Neuralen Accelerators soll genau die komplexen Aufgaben in gemischten Arbeitsabläufen lösen. Beispielsweise wird die MetalFX-Supersampling-Technologie bei diesem Upgrade eine deutliche Verbesserung erfahren.

Basierend auf den neuesten Informationen von Apple kann der Neurale Accelerator der GPU mit der neuen 16-Kern-Neuronale Engine zusammenarbeiten. Zusammen mit der Aktualisierung des dynamischen Caches hat sich die Rechenleistung von FP16 verdoppelt. Eine neue einheitliche Bildkomprimierungstechnologie wurde entwickelt, und die dynamische Speicherbandbreite wird weiter verbessert. Mit der Unterstützung des A19 Pro können das iPhone 17 Pro, Pro Max und das neue iPhone Air dieses Jahres besser auf einige AI-Aufgaben reagieren, die hohe Anforderungen an die GPU stellen, wie das lokale Ausführen von Large Language Modellen, das Spielen von Spielen mit hohen Anforderungen an die Grafikverarbeitung, das Erreichen von hardwarebeschleunigtem Raytracing und höhere Bildwiederholraten.

Stellen wir uns einmal vor, wenn das Ergebnis dieses "Experiments" von Apple bestätigt wird, besteht die Möglichkeit, dass der M5-Chip, der möglicherweise im vierten Quartal dieses Jahres vorgestellt wird, einen ähnlichen Entwurf haben könnte. Dies würde bedeuten, dass die AI-Rechenleistung des M5 auf der GPU auf ein bisher nie dagewesenes Niveau gebracht würde.

Der im März dieses Jahres vorgestellte M3 Ultra von Apple hat die Bandbreite des vereinheitlichten Speichers auf 819 GB/s erhöht. Wenn der zukünftige M4 Ultra oder M5 Max mit einem schnelleren LPDDR 6-Speicher kombiniert werden kann und die Bandbreite auf über 900 GB/s erhöht wird, zusammen mit den experimentellen Ergebnissen von Apples GPU-Neuralen Accelerator im A19 Pro, wird die Endseiterechenleistung auf zukünftigen Macs nicht zu unterschätzen sein.

Der Wechsel von Titan zu Aluminium - ein Wager von Apple

Das Design des iPhone 17 Pro ist zum heiß diskutierten Thema geworden, vor allem weil Apple den Titanrahmen durch Aluminium ersetzt hat und das Pro-Modell auf die gleiche Ebene wie das Standardmodell gebracht hat.

Hinter diesem "Downgrade" steckt die Vorbereitung für das neue aktive Kühlsystem - die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist das 20-fache von Titan, was es besser für die Kühlanforderungen macht.

Obwohl aktive Kühlung in der Android-Camp schon weit verbreitet ist, ist die VC-Heatpipe erstmals auf einem iPhone zu sehen. Apple hat sie auf der Rückseite der Hauptplatine verbaut und direkt mit dem Rahmen verbunden. Das entionisierte Wasser im Inneren transportiert die Wärme effizient durch Verdampfen und Kondensieren, speziell für den A19 Pro-Chip.

Die VC-Heatpipe, die in der iPhone 17 Pro-Serie dieses Jahres verwendet wird (Bildquelle: Apple Herbst-Neuheitenvorstellung)

Bis dieses Jahr hat Apple traditionellerweise Graphit als Kühlsystem für den Chip verwendet. Das Upgrade auf die VC-Heatpipe zeigt, dass Apple höhere Anforderungen an die kontinuierliche Hochleistungsausgabe des A19 Pro hat.

Kaiann Drance sagte, dass Tests gezeigt haben, dass der A19 Pro mit VC-Heatpipe in einer extremen kontinuierlichen Arbeitsumgebung die Arbeitsdauer um 40 % im Vergleich zum A18 Pro ohne VC-Heatpipe gesteigert hat.

Dies bedeutet, dass Apple seit diesem Jahr wirklich die Kühlherausforderungen in drei Hochlastszenarien in der täglichen Nutzung ernst nimmt:

● Verbesserung der Spielleistung: Der GPU-Neurale Accelerator des A19 Pro hat die Renderleistung verbessert, aber auch den Kühlaufwand erhöht.

● Upgrade der Bildverarbeitung: Das neue Linsensystem und die Bildpositionierung der Pro-Serie führen zu stärkerer Erwärmung beim Fotografieren.

● Zunahme von AI-Aufgaben: Das Gerät hat mehr Inferenz- und Generierungs-AI-Aufgaben unter den bestehenden Hardwarebedingungen übernommen.

Die erstmals integrierte Anzeigetreibereinheit auf dem A19-Chip (Bildquelle: Apple Herbst-Neuheitenvorstellung)

Außer der Kühlung hat Apple auch auf das Standardmodell des iPhone 17 gesetzt. Der A19-Chip integriert erstmals die Anzeigetreibereinheit und bringt endlich dem Standardmodell einen 120Hz-Hochfrequenzbildschirm.

Als gefragt wurde, warum diese Anpassung am Standardmodell vorgenommen wurde, sagte Kaiann Drance, dass dieses Jahr der beste Zeitpunkt sei. Dass die Anzeigeeinheit auf dem A19 erscheint, sowie die Änderung des Bildschirmmaterials dieses Jahr, haben die gleiche Überlegung.

Aber diese Antwort ist offensichtlich nicht überzeugend. Die Daten der ersten drei Wochen der iPhone 16-Serie, die von Counterpoint im Oktober letzten Jahres veröffentlicht wurden, zeigten, dass der Verkauf der iPhone 16-Serie auf dem chinesischen Markt stark startete. Im Vergleich zum iPhone 15 im Jahr 2023 stieg der Verkauf in den ersten drei Wochen nach der Veröffentlichung um 20 %. Insbesondere die Verkaufszahlen der High-End-Modelle Pro und Pro Max des iPhone 16 waren gut, während die Wachstumsraten der iPhone 16 und 16 Plus weit hinter denen der beiden 16 Pro-Modelle zurückblieben.

Ähnliche Daten erschienen im Juni letzten Jahres. Ein Bericht von Counterpoint zeigte, dass Apple im Mai einen jahresübergreifenden Verkaufszuwachs erzielte, dank der Promotion der iPhone 16-Serie vor dem 618-Shoppingfestival, insbesondere der erhöhten Verkaufszahlen des iPhone 16 Pro und iPhone 16 Pro Max.

All diese Anzeichen zeigen, dass die Standardmodelle des iPhone in den letzten mindestens zwei Marktkonkurrenzzyklen in einer schwachen Position waren. Dies wurde zu einem der Antriebskräfte für Apples Anpassung des iPhone-Designs und der Produktreihe.

Diese Strategieanpassung hatte sofortige Wirkung. Bei der Vorkaufsaktion des iPhone 17 in China war das Standardmodell erstmals beliebter als das Pro-Modell, was dem Hochfrequenzbildschirm zu verdanken ist.

Apple hat durch die Designanpassung von "Titan zu Aluminium" und das Schlüsselupgrade des Standardmodells seine Flexibilität in der Produktstrategie gezeigt. Es hat sowohl die Leistungsfreisetzung der Pro-Serie gewährleistet als auch die Marktkonkurrenzfähigkeit des Standardmodells erfolgreich verbessert.

Das iPhone Air - ein besseres Produkt?

Als Tim Millet gefragt wurde, ob das "iPhone Air theoretisch ein besseres Produkt sei", lächelte er verständnisvoll. Dieses Telefon trägt tatsächlich viele "Ersts" von Apple: Es ist das erste iPhone-Produkt, das nach einem neuen Leicht- und Dünnheitskonzept entworfen wurde. Die N1- und C1X-Chips, die es trägt, tauchen erstmals auf. Es ist das erste Modell von Apple, das vollständig auf die physische SIM-Karte verzichtet.

Beim Thema Chip sagte Tim Millet: Das iPhone Air trägt den A19 Pro-Chip, was die Flaggschiffleistung gewährleistet. Die Unterstützung der N1 und C1