Apples erster 2-nm-Smartphone-Chip wurde vorgestellt und kommt mit einer brandneuen Chip-Packaging-Technologie.

Apple hat einen brandneuen Top-System-Chip für Smartphones vorgestellt – den A20 Pro. Dieser neue Prozessor wurde heute auf der Apple iPhone-Vorstellung erstmals vorgestellt, zugleich war dies die erste Vorstellung, die der neue Chief Executive Officer John Ternus leitete. Zugleich wurde auch ein brandneues, eigenentwickeltes Modem (C2) veröffentlicht.

Der A20 Pro ist Apples erster 2-Nanometer-Chip, der auf dem iPhone zum Einsatz kommt. (Apples erster 2-Nanometer-Chip ist der M6, den das Unternehmen im August veröffentlicht hat und der später in diesem Monat erstmals im Mac Mini zum Einsatz kommen wird.) Wie der M6 ist auch der A20 mit einer doppelten neuronalen Engine sowie brandneuen CPU- und GPU-Kernen ausgestattet.

Der A20 Pro wird das neue klappbare iPhone Duo sowie das iPhone 18 Pro und Pro Max mit Leistung versorgen.

Dieser brandneue SoC-Chip ist mit einer 6-Kern-CPU ausgestattet, darunter zwei Superkerne von Apple (die 20 % schneller sind als die Vorgängergeneration), sowie vier energieeffiziente Kerne mit neuronalen Beschleunigern. Apple bezeichnet ihn als „desktop-klassigen“ Prozessor und zugleich als „schnellste CPU in einem Smartphone“.

Die Leistung dieser 7-Kern-GPU wurde um 40 % gegenüber der Vorgängergeneration verbessert, zudem wurde die Bandbreite erhöht. Darüber hinaus ist ein neuer neuronaler Beschleuniger verbaut, der laut Unternehmen die FP8-Berechnungsgeschwindigkeit verdoppelt.

Der A20 Pro ist zudem mit einer brandneuen doppelten 16-Kern-neuronalen Engine ausgestattet, die KI-Modelle auf dem Gerät und rechnergestützte Fotografie beschleunigt. Insgesamt verfügt er über 32 Kerne, sodass die KI-Verarbeitungsleistung doppelt so hoch ist wie die des A19 Pro. Die Speicherbandbreite des Chips wurde um 50 % verbessert, was laut Apple der Chip mit der breitesten Speicherschnittstelle in der Geschichte des iPhone ist.

Apple hat zudem die Gehäusetechnologie verbessert, indem der Silizium-Chip so platziert wurde, dass er sich außerhalb des Wärmeabfuhrpfades des SoC befindet, sodass der Silizium-Chip direkt mit der Dampfkammer verbunden werden kann. Im Vergleich zum 17 Pro wurde die Oberfläche dieser Dampfkammer verdreifacht, zudem wurden mehr Graphit und Kupfer sowie 80 % recycelter Edelstahl verwendet.

Apple erläuterte, dass das neu gestaltete Wärmeabfuhrsystem auf einer neuartigen Dampfkammer als Kernstück basiert, deren Oberfläche dreimal so groß ist wie die der Vorgängergeneration.

Die brandneue Dampfkammer zirkuliert ständig entionisiertes Wasser, was die Wärmeabfuhrleistung erheblich verbessert und es dem A20 Pro-Chip ermöglicht, über einen längeren Zeitraum eine höhere Leistung unter hoher Belastung aufrechtzuerhalten.

Apple hat das Silizium-Gehäuse neu gestaltet und eine „maßgeschneiderte, von M-Serie-Chips inspirierte Gehäusetechnologie“ verwendet, bei der Silizium-Chip und Speicher nebeneinander statt gestapelt angeordnet werden. Dadurch wird der Speicher aus dem Wärmepfad des Chips entfernt, sodass der A20 Pro direkt mit der Dampfkammer verbunden werden kann.

Um diese Verbesserungen zu erreichen, musste Apple die physische Gehäusestruktur des A20 Pro neu entwerfen. Die alte InFO_PoP-Gehäusetechnologie wurde aufgegeben und durch eine neue Technologie namens WMCM (Wafer-Level Multi-Chip-Modul) ersetzt. Einfach ausgedrückt: Der DRAM-Chip wird nicht mehr über dem A20 Pro-Chip gestapelt, sondern seitlich nebeneinander angeordnet.

Dieses Design lässt ausreichend Platz für die Wärmeabfuhr des SoC, wodurch die Dauerleistung verbessert wird, während gleichzeitig verhindert wird, dass der DRAM-Chip zu einer Überhitzung des SoC führt. Wie üblich hat Apple bei der offiziellen Vorstellung keine weiteren spezifischen Parameter des A20 Pro offengelegt.

Laut Apple führt die Kombination aus neuem Gehäuse, neuen Wärmeabfuhrmaterialien und größerer Dampfkammer zu einer um 40 % höheren Dauerleistung des iPhone im Vergleich zur Vorgängergeneration, was das Unternehmen als die höchste Dauerleistung bezeichnet, die das iPhone je erreicht hat.

Das Unternehmen behauptet, dass dies zu einer um bis zu 40 % höheren Dauerleistung als beim iPhone 17 Pro und einer zweifach höheren Dauerleistung als beim iPhone 16 Pro führt.

Laut Apple sorgen die effiziente Leistung des A20 Pro und das brandneue Batteriedesign für eine längere Akkulaufzeit. Das Unternehmen behauptet, dass das iPhone 18 Pro 36 Stunden Videowiedergabe und das iPhone 18 Pro Max 45 Stunden Videowiedergabe erreichen kann. Auf Basis von Daten zur tatsächlichen Nutzung der Geräte durch Nutzer behauptet Apple zudem in einem proprietären Test, dass das iPhone 18 Pro 24 Stunden und das iPhone 18 Pro Max 30 Stunden mit einer Akkuladung auskommt.

Neben dem System-on-Chip (SoC) hat Apple auch ein brandneues C2-Mobilmodem eingeführt, das das entsprechende Produkt von Qualcomm ersetzt. Apple behauptet, dass das C2-Modem „im Vergleich zum C1X eine deutlich höhere Upload-Geschwindigkeit bei gleichzeitig um 15 % geringerem Energieverbrauch“ bietet und in den USA zusätzlich Unterstützung für Millimeterwellen hinzufügt. Beide Geräte sind mit dem N1-Netzwerkchip ausgestattet, der Wi-Fi 7, Bluetooth 6 und die Thread-Technologie unterstützt.

Ein weiterer neuer Chip von Apple ist der S11, der für die Apple Watch Series 12 und die Ultra 4 entwickelt wurde. Er ist mit zwei energieeffizienten Kernen, einem Single-Core-Grafikprozessor und einem vierkernigen KI-Beschleuniger ausgestattet.

Brandneues C2-Basisband

Apple hat heute die neuen iPhone 18 Pro-Modelle und das iPhone Duo vorgestellt, das erste klappbare iPhone des Unternehmens. Sowohl das iPhone 18 Pro als auch das iPhone Duo sind mit Apples brandneuem, eigenentwickeltem C2-Modem ausgestattet, das 5G-Verbindungen unterstützt.

Vor der heutigen Ankündigung gab es Gerüchte, dass das von Apple eigenentwickelte C2-Modem keine Unterstützung für Millimeterwellen-5G-Netze auf dem US-Markt bieten würde und das Unternehmen erneut auf Qualcomm angewiesen sein würde, um diese Lücke bei US-Mobilfunkanbietern zu schließen. Offenbar ist dies nicht der Fall, zumindest was die Unterstützung für Millimeterwellen betrifft.

Die Pressemitteilung von Apple zu den iPhone 18 Pro und Pro Max sowie die Seiten mit den technischen Spezifikationen beider Modelle scheinen darauf hinzudeuten, dass das C2-Modem nur auf dem kleineren iPhone 18 Pro-Modell zum Einsatz kommt, während das iPhone 18 Pro Max ein Modem von Qualcomm verwendet. Angesichts der Tatsache, dass die Funktionen von iPhone 18 Pro und Pro Max fast identisch sind, ist der Grund für diesen Unterschied unklar.

Laut Apple nutzt der C2-Chip künstliche Intelligenz, um die Qualität und Zuverlässigkeit des Mobilfunknetzes zu verbessern, und unterstützt nun in den USA die Millimeterwellentechnologie. Das Unternehmen behauptet, dass die Upload-Geschwindigkeit des C2 im Vergleich zum C1X ebenfalls deutlich beschleunigt wurde, während der Energieverbrauch um 15 % gesenkt wurde.

Was die Unterstützung für Millimeterwellen betrifft, listet die US-Spezifikation von Apple die Bänder n258, n260 und n261 sowie Sub-6-GHz-5G mit 4×4-MIMO auf, während die britische Spezifikation nur Sub-6-GHz aufführt.

Zugleich sind beide Modelle mit dem N1 ausgestattet, einem von Apple entworfenen Drahtlosnetzwerkchip, der Wi-Fi 7, Bluetooth 6 und die Thread-Technologie unterstützt.

Einführung der neuartigen Gehäusetechnologie WMCM

Wir haben zuvor erwähnt, dass Apple die neueste Gehäusetechnologie WMCM für seine neuen Chips eingeführt hat – was ist das eigentlich für eine Technologie?

Laut Angaben wird die WMCM-Gehäusetechnologie die MUF (Molded Underfill)-Technologie verwenden, die den Unterfüll- und den Formprozess integriert.

Diese Gehäusetechnologie soll eine Weiterentwicklung von TSMCs InFO-PoP (Integrated Fan-Out Package-on-Package)-Technologie sein und fortschrittliche Gehäusetechnologien wie CoW (Chip-on-Wafer) und RDL (Redistribution Layer) integrieren. Indem Logikchip und DRAM horizontal angeordnet werden, ersetzt sie die herkömmliche vertikale Stapelung und erzielt erhebliche Verbesserungen bei Wärmeabfuhr und Leistung. Dies ist zudem eine fortschrittliche Gehäusetechnologie, die von TSMC und Apple gemeinsam entwickelt wurde, speziell für Apple entworfen wurde und neben dem 2-nm-Fertigungsprozess ein weiteres Highlight des A20-Prozessors darstellt.

Branchenkenner weisen darauf hin, dass WMCM nicht nur ein dünneres Gehäuse ermöglichen, sondern auch mehr Speicher integrieren kann, was entscheidend ist, um die strengen Anforderungen zukünftiger Edge-KI-Anwendungen an Rechenleistung und Energieeffizienz zu erfüllen. Analysten der Chip-Branche sind der Ansicht, dass dieses Upgrade ein notwendiger Schritt ist, um den Anforderungen der Hochleistungsrechentechnik im KI-Zeitalter gerecht zu werden.

Analysten weisen darauf hin, dass WMCM eine der ersten Gehäusetechnologien ist, die die Grenzen herkömmlicher Gehäuse verwischt. Es wird angenommen, dass diese Technologie in Zukunft auch für die Gehäusetechnik von iPhones verwendet werden könnte, wobei die zugrunde liegende Logik der von Hochleistungsrechnen (HPC) sehr ähnlich ist: Der Übergang von gestapelten Gehäusen zu intelligenterer Integration, der Engpässe reduziert, die Ausbeute verbessert und verhindert, dass die Wärmeabfuhr zu einem Flaschenhals wird.

WMCM ist keine „einzelne Technologie“, sondern ein hybrides Denkmodell.

Eine weitverbreitete, aufschlussreiche Beschreibung dieser Technologie lautet, dass WMCM nach einem hybriden Ansatz arbeitet, der Konzepte von InFO und CoWoS kombiniert. Dies könnte darauf hindeuten, wie TSMC möchte, dass die Branche diese Technologie wahrnimmt:

• Mit InFO hat die Welt gesehen, wie leistungsfähig die Fan-Out-Funktionalität sein kann.
• Mit CoWoS hat die Welt gelernt, wie man die Integration erweitert, um die Leistung zu steigern.
• WMCM versucht, die Vorteile beider zu kombinieren: Eine engere Integration, ohne die volle Komplexität (und die Kosten) der herkömmlichen, auf Interposer basierenden Verfahren in Kauf zu nehmen.

Aus Sicht der Gehäusetechnologie weist WMCM mehrere strukturelle Vorteile auf. Indem der Speicher direkt in das Modul integriert wird, reduziert es den Bedarf an separaten Komponenten und macht herkömmliche Zwischenschichten oder Substrate überflüssig. Die Verwendung von Formmassen als Unterfüllmaterial vereinfacht zudem die Stapelstruktur, reduziert den Materialverbrauch und die Prozessschritte und kann gleichzeitig internen Raum freisetzen, um andere Komponenten wie beispielsweise einen größeren Akku unterzubringen.

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