Apple M1 vs Apple A16 Bionic vs Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2

Apple M1

Der Apple M1 ist ein System on a Chip (SoC) von Apple, der im Late 2020 MacBook Air und MacBook Pro 13 verbaut wird. Er integriert 8 Prozessorkerne in zwei Cluster. Vier schnelle Performance-Kerne mit 192 KB Instruction-Cache, 128 KB Data-Cache und 12 MB geteilten L2-Cache und vier Effizienz-Kerne mit 128 KB Instruction-Cache, 64 KB Data-Cache und 4 MB geteilten L2-Cache. Weiters integriert der SoC 16 MB Sstem Level Cache (geteilt mit der GPU).

Laut Apple sind die Performance-Cores die aktuell schnellsten der Welt und die Energieeffizienz deutlich besser als derzeitige Laptop-Chips. Die Stromsparkerne takten mit 600 - 2064 MHz, die Performance mit 600 - 3204 MHz.

Der M1 wird in zwei TDP Bereichen ausgeliefert. 10 Watt für das MacBook Air mit passiver Kühlung und wahrscheinlich wieder um die 28 Watt im MacBook Pro 13 und Mac Mini mit Lüfter.

Die integrierte Grafikkarte bietet 8 Kerne (im Einstiegs MacBook Air sind nur 7 aktiviert). Wenn alle 8 genutzt werden, bietet die GPU 128 Ausführungseinheiten mit einer theoretischen Leistung von 2,6 Teraflops. Dadurch soll sie die schnellsten iGPUs von Intel und AMD schlagen können (laut Apple).

Weiters bietet der Chip eine 16-Kern-Neural-Engine für AI-Beschleunigung mit bis zu 11 TOPS Rohleistung, die Secure Enclave, Unified Memory Architecture, Thunderbolt / USB 4 Controller, ISP und Media De- und Encoder.

Der Chip wird im modernen 5nm Prozess bei TSMC gefertigt und soll sehr energieffizient sein. Mit 16 Milliarden Transistoren ist der Chip sehr groß (doppelt so viele Transistoren wie die Tiger Lake U-Serie).

Apple A16 Bionic

Der Apple A16 Bionic ist ein System on a Chip (SoC) von Apple, der in der iPhone 14 Pro Serie verbaut wird. Er integriert sechs 64-Bit-fähige ARM-Kerne (2 Performance Kerne namens Everest mit bis zu 3,46 GHz und 4 Stromsparkerne namens Sawtooth mit bis zu 2,02 GHz). Laut Apple wurden vor allem die Stromsparkerne überarbeitet. Einen größeren Sprung gab es bei der Speicherbandbreite (laut Apple +50% für die GPU), da Apple von LPDDR4X auf LPDDR5 umstieg. Nach ersten Analysen von angstonomics bleibt der L2 Cache der E-Cores bei 4MB, die P-Cores haben nun aber 16 MB L2 Cache. Dafür wurder der SLC (System Level Cache) von 32 auf 24 MB anscheinend verringert.

Auch die integrierte Neural Engine für AI-Berechnungen wurde nur leicht schneller (von 15,8 auf fast 17 TOPS) und bietet weiterhin 16 Kerne. Die integrierte Grafikeinheit des A16 bietet weiterhin 5 Kerne und profitiert am meisten von der höheren Speicherbandbreite. Die neue Display Engine ermöglicht die neuen Features wie das Always On Display, die adaptive Bildwiederholungsrate von 1 bis 120 Hz und verbessertes Antialiasing (genutzt in der dynamic Island).

Die CPU-Performance erhöhte sich im iPhone im Vergleich zum A15 Bionic nur leicht. Trotzdem ist der Chip die schnellste CPU für Smartphones und lässt z.B. den Snapdragon 8+ Gen 1 sowohl in Einzelkern- als auch im Multikerntests deutlich hinter sich.

Mit knapp 16 Milliarden Transistoren erhöht sich die Anzahl auch nur leicht im Vergleich zum A15 Bionic, bleibt im Vergleich zu anderen Smartphoneprozessoren aber riesig.

Laut Apple wurde beim A16 großer Wert auf die Effizienz gelegt und in Verbindung mit dem neuen 4nm Prozess (bei TSMC) ist dies anscheinend auch gelungen. Die beiden großen CPU Kerne sollen 20% stromsparender sein als beim A15. 

Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2

Die mobile Plattform Qualcomm Snapdragon 8 Gen. 2 wurde für Android-basierte Smartphones beziehungsweise Tablets konzipiert, ist das Spitzenprodukt des US-amerikanischen Herstellers für das Jahr 2023 und wurde im November 2022 vorgestellt. Das SoC (System-on-a-Chip) ist im High-End-Bereich anzusiedeln und basiert auf ARMs v9-Architektur. 

Die Kryo-CPU besteht aus vier Clustern mit unterschiedlichen Architekturen. Ein schneller Prime-Core (Cortex-X3) mit bis zu 3,2 GHz für 64-Bit-Anwendungen und eine schnelle Single-Thread-Performance. Zwei weitere ARM Cortex-A715 Kerne sind ebenfalls für moderne 64-Bit-Anwendungen und takten bis zu 2,8 GHz. Zwei weitere ältere Cortex-A710-Performance-Kerne sollen auch ältere 32-Bit Anwendungen beschleunigen. Die restlichen drei ARM Cortex-A510 sind zum Stromsparen gedacht.

Die CPU-Performance kann durch die neuen Kerne und hohen Taktraten überzeugen und setzt sich an die Spitze bei Android-SoCs. Vergleichen mit den Apple-Chips, bleibt der Snapdragon aber noch zurück (Single-Core noch hinter Apple A14, Multi-Core zwischen A15 und A16).

Der Hexagon Prozessor werden verschiedene Beschleuniger für AI-Anwendungen integriert (Tensor-, Scalar-, und Vector-Berechnungen). Qualcomm streicht hier den INT4-Support und die bis zu 4,35x Performance.

Der integrierte "cognitive 18-bit triple Spectra ISP" unterstützt Fotos mit bis zu 200 MP und kann Videos mit 8k30 aufnehmen (inklusive Support für 10-Bit, HDR10+, HLG und Dolby Vision). Der FastConnect 7800 WLAN Chip ist bereits für Wi-Fi 7 vorbereitet und unterstützt auch Bluetooth 5,3 (inklusive aptX Lossless). Das Snapdragon X70 5G-Modem unterstützt Sub6 und mmWave Netzwerke.

Auch der integrierte Speicherkontroller wurde beim Gen 2 verbessert und unterstützt nun 16 GB LPGDDR5x mit bis zu 4200 MHz.

Das SoC wird bei TSMC im aktuellen 4-nm-Prozess hergestellt (N4P).