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Apples A9X: Weniger Cache, Custom-GPU und mehr Speicherbandbreite

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apple logoSoft- und Hardware aus einem Guss – das ist sicherlich eine der Domänen bei Apple. Seit geraumer Zeit entwickelt Apple auch seine eigenen SoCs, was dem iPhone und iPad einen deutlichen Schub verschaffte. Im aktuellen iPad Pro verbaut Apple den bisher leistungsstärksten Prozessor – den A9X. Dieser stellt nicht nur alle anderen bisher verbauten SoCs in diversen Smartphones und Tablets in den Schatten, sondern erreicht inzwischen auch die Leistung, die man zuvor nur in Notebooks erwarten konnte.

Nun haben sich Chipworks und diverse Analysten den A9X etwas genauer angeschaut und haben ihm einige technische Details entlockt, über die Apple selbst nicht sprechen möchte. Anders als der A9 im iPhone 6s und iPhone 6s Plus wird der A9X ausschließlich von TSMC gefertigt und nicht zusätzlich noch von Samsung. Auf der Aufnahme des Chips sind zudem zwei CPU-Kerne und 12 GPU-Cluster zu erkennen. Apple fährt schon länger die Schiene des Dual-Core-Designs, das aber hinsichtlich der Leistung keinem Multi-Core-Design mit vier, sechs oder acht Kernen nachsteht. Allerdings hat Apple offenbar im Vergleich zum A9 große Bereiche an L3-Cache eingespart – auf die Gründe gehen wir noch genauer ein.

Die zwölf GPU-Cluster sind in Paaren zu sechs zusammenhängenden Bereichen aufgeteilt. Apple arbeitet bei der GPU-IP seit geraumer Zeit mit Imagination Technologies zusammen. Deren aktueller Produktkatalog sieht die Series 7XT-Serie mit 2, 4, 6, 8 oder 16 Clustern vor. Es ist aber auch keine Besonderheit, dass Apple hier ein eigenes Design verwendet, welches so vom Hersteller, in diesem Fall Imagination Technologies, so eigentlich nicht angeboten wird. Dies war auch schon beim Vorgänger A8X der Fall.

Chipshot des Apple A9X (Bild: Chipworks)
Chipshot des Apple A9X (Bild: Chipworks)

Der A9X wird wie gesagt bei TSMC in 16 nm gefertigt und kommt auf eine Chipgröße von 147 mm2. Damit ist der A9X rund 40 Prozent größer als der A9 des iPhone 6s und iPhone 6s Plus. Entsprechend groß dürfte die Anzahl der Transistoren sein und damit wird der A9X zum komplexesten Chip, den Apple jemals hat fertigen lassen. Damit dürfte auch TSMC bei der Fertigung so seine Schwierigkeiten haben.

Bereits angesprochen haben wir einen offenbar fehlenden L3-Cache, der auf dem Bild des A9X einfach in der Größe wie er auf dem A9 zu sehen war eben nicht zu sehen ist. Allerdings dürfte es dafür einen Grund geben, denn der A9X verwendet ein doppelt so breites Speicherinterface im Vergleich zum A9. Damit dürfte auch die Speicherbandbreite entsprechend höher sein, was letztendlich dafür sorgt, dass der L3-Cache kleiner sein darf, ohne dabei Leistung einzubüßen. Es dürfte sich dabei aber auch um eine Abwägung zwischen Leistungsplus und Fertigung gehandelt haben, bei der letztendlich zu Gunsten der einfacheren Fertigung entschieden wurde.

Die bisherigen Leistungsvergleiche zeigen vor allem eines: Apple verbaut mit dem A9X den derzeit schnellsten SoC – diese Einschätzung ist natürlich immer abhängig von der jeweiligen Anwendung. Bei der GPU-Leistung dürfte ihm NVIDIAs Tegra X1 noch Konkurrenz machen. In allen anderen Bereichen setzt Apple einmal mehr Maßstäbe.

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