解密A19 与 A19 Pro 芯片最新工艺、GPU 张量核心、内存安全技术及更多亮点
作者：RYAN SMITH
日期：2025年9月13日
苹果本周正式揭晓了新一代 iPhone 17 系列，与之相伴的，是新一代业界领先的智能手机片上系统：A19 与 A19 Pro。
得益于台积电最前沿的 3 纳米制造工艺，并对多个内部功能模块的架构进行了重大升级，苹果再次承诺将带来稳健的代际性能飞跃。
多年来，智能手机行业以其极高的芯片更迭速度独树一帜。在其他几乎所有领域，从独立 CPU 到 GPU，供应商通常需要两年甚至更长时间，才会用新设计取代高端产品。
智能手机和相关移动设备，成了我们唯一能看到芯片年度更新的领域。尤其是苹果，每年九月都雷打不动地推出一款新芯片，近几年更是演变为同时发布两款配置微调的芯片。
这充分说明了高端芯片领域的竞争是何等激烈，利润又是何等丰厚。要做到每年迭代数款设计，需要投入无法估量的工程资源。
这也意味着，无论外界对摩尔定律的看法如何，苹果的工程师们都必须年复一年地拿出颠覆性的创新。
A19 的制造工艺：增益有限的又一年
A19 是 A 系列芯片中，第三代采用台积电 3 纳米家族工艺节点的产品。作为台积电最亲密的伙伴和最大的客户，苹果总能率先获得其最新工艺的大规模产能。
苹果确认，A19 系列使用的是最先进的 3 纳米技术。我们解读，这是指在 A18 所用的 N3E 工艺基础上，转向了性能更强的 N3P 节点。
N3P 本质上是 N3E 的一次光学微缩，通过对台积电光刻设备的精细调整实现。它能带来约 4% 的晶体管密度提升，或在硬件不变的情况下，实现 5% 的性能增长或 5-10% 的功耗降低。
虽然 A19 的硬件并非一成不变，但这些实实在在的工艺红利，都为苹果提升最终芯片性能提供了宝贵的资本。
目前，我们尚不清楚两款芯片的裸片尺寸或晶体管数量，因此无法进行直接比较。但即便只是小幅度的节点更新，N3 工艺的良率在过去一年里也应有显著改善，让苹果有底气把芯片做得更大。
不过，A 系列芯片的功耗墙始终是一个根本性的限制。考虑到缓存和 GPU 架构的变动，我预计 A19 Pro 的裸片尺寸和晶体管数至少有适度增加，但这仍需证实。
而标准版 A19 若有同等规模的提升，则有望最终突破自 A15 以来，长久停滞在 150-160 亿晶体管的平台期。
A19 CPU：更强的性能核心、更大的缓存与重磅安全升级
从宏观架构来看，A19 的 CPU 部分与 A18 乃至过去数代 A 系列芯片都非常相似。苹果再次沿用了其成熟可靠的 2 个性能核心 + 4 个能效核心的经典组合。
标准版和 Pro 版均采用此配置，因此在理论原始吞吐能力上，两款芯片几乎没有差别。
苹果通常会在产品临近发售、媒体拿到评测机时，才会透露更多架构细节。在此之前，我们只能根据官方有限的信息，一窥这一代 CPU 架构的进化之处。
对于性能核心，苹果称其提升了前端带宽。苹果的 CPU 架构本就以其超宽的前端闻名，此举意在进一步为这头性能野兽提供源源不断的数据。
同时，苹果也再次优化了其分支预测单元。精准的分支预测能有效避免无效计算，是提升 CPU 性能一条久经考验的路径。
对于能效核心，苹果此次没有提及任何架构上的改进。
但出人意料的是，苹果宣称 A19 Pro 的末级缓存增大了 50%。这意味着 A19 Pro 的末级缓存已从 A18 Pro 的 24MB 暴增至 36MB。
末级缓存不仅服务于 CPU 核心，它的增大是一项通用性改进，能显著提升整颗芯片的综合性能，因为访问缓存远比访问相对缓慢的系统内存要快得多。
在能效方面，更大的缓存也能减少对高功耗内存的访问，从而带来收益。当然，这部分收益会被维持更大缓存自身所需的功耗所部分抵消。
性能方面，苹果并未直接比较 A19 和 A18 的峰值 CPU 性能。最接近的说法是，iPhone 17 Pro 的持续性能比 iPhone 16 Pro 高出 40%，这可能更多得益于新的均热板散热设计。
其他比较则更有趣：iPhone 17 Pro 的 CPU 比两年前的 iPhone 15 Pro 快 20%。而标准版 iPhone 17 的 CPU 性能，则比搭载更老旧 A16 芯片的 iPhone 15 大幅提升了 40%。
除了常规性能提升，苹果本代 CPU 的另一项重大投入是内存安全，旨在抵御基于 CPU 和内存的各类攻击。这项技术被称为内存完整性强制执行。
它是一套多层次的安全方案，其硬件层面的核心是苹果终于引入了增强型内存标记扩展技术，即 EMTE。
该技术通过给内存区域“加锁”，阻止“流氓指针”访问其不该访问的区域。一旦发生非法访问，系统将直接崩溃，从而从根源上阻止潜在攻击。
Arm 多年前就已提供内存标记技术，但苹果选择等待更完善的 EMTE，因为它能更好地保护未标记的内存区域。
苹果还从硬件底层进行了加固，确保这些内存标签不会通过侧信道攻击被窃取，从而构建了一个更完整的安全闭环。
在发布会当天，苹果罕见地发布了一篇安全技术博客。这足以说明其重视程度。为开发者提供从硬件层面终结主流内存漏洞的工具，对于维护整个 iOS 生态安全，无疑是釜底抽薪的一大步。
A19 GPU：Apple10 架构、更快的浮点运算与张量核心
在 GPU 方面，A19 带来了一颗采用全新 Apple10 架构的图形处理器。
硬件配置上，A19 搭载 5 个 GPU 核心，A19 Pro 则为 6 核，与上一代数量保持一致。苹果选择的路径是：不做数量的堆砌，而是做深度的革新。
图形方面，最大的变化是 FP16 (半精度浮点) 性能翻倍。这意味着 Apple10 架构的 FP16 吞吐率重回 FP32 (单精度浮点) 的两倍。
这一改变修正了早期 Apple7 架构的策略，将直接为图形渲染带来显著的性能提升，同时继续保持在功耗和带宽上的优势。
此外，Apple10 架构还集成了新一代的动态缓存技术，以及被称为统一图像压缩的新功能，旨在进一步提升内存效率和整体性能。
性能指标上，苹果宣称标准版 iPhone 17 的 GPU 性能比 iPhone 16 快 20%。而相较于两年前，iPhone 17 的 GPU 性能比 iPhone 15 提升高达 80%，iPhone 17 Pro 则比 iPhone 15 Pro 提升 50%。
本代 GPU 另一项里程碑式的升级，是对 GPU 计算领域影响深远的张量核心，苹果称之为神经加速器。
与英伟达、AMD 的类似单元一样，张量核心是为执行海量矩阵运算而生的专用硬件，在机器学习领域是绝对的主力。
其设计理念，如同一个被极致放大的 SIMD (单指令多数据流) 引擎，能在一个周期内处理成百上千个数字，以最小的控制开销，换取最大的算力。
值得注意的是，GPU 内的神经加速器与芯片上独立的神经引擎是两个不同的单元。前者追求极致的峰值性能，后者则专注于低功耗高效推理。
苹果承诺，A19 Pro 的峰值 GPU 计算吞吐量将是 A18 Pro 的 4 倍。这也解释了为何 Pro 和标准版 Air 机型的性能增幅（4倍 vs 3倍）有所差异——为这些强大的计算单元散热，是极具挑战性的。
其他亮点：更快内存、升级的神经引擎与 ProRes RAW
在其他方面，A19 确认将拥有更高的内存带宽，极有可能采用了速度超过 8000 MT/sec 的新一代 LPDDR5X 内存。
16 核的神经引擎也得到了升级，拥有更高的带宽和整体性能，但苹果此次并未公布具体的 TOPS 算力值。
新的显示引擎将更好地支持新款 iPhone 的屏幕，尤其是让 ProMotion 高刷新率技术首次登陆标准版 iPhone 17。
更重要的是，A19 Pro 独家支持了 ProRes RAW 视频录制，这进一步巩固了苹果在专业视频创作领域的领先地位，也拉大了 Pro 与标准版芯片的功能差距。
最后，USB 传输速率依然是区分高低的标志。A19 Pro 支持 10 Gbps 的高速 USB，而标准版 A19 依然被限制在 480 Mbps 的 USB 2.0 速率。
苹果自研无线芯片 N1 首次亮相
本代 iPhone 还带来了一款苹果自研的全新产品：N1 无线网络芯片。
这是苹果首款自研的短距离无线通信芯片，整合了 Wi-Fi、蓝牙和 Thread 网络功能。这意味着苹果向着核心组件的全面自研又迈进了一大步，减少了对博通等外部供应商的依赖。
规格上，N1 支持 Wi-Fi 7 和蓝牙 6.0。后者引入的信道探测功能，将有助于提升苹果“查找”功能的距离感知精度。
博通的无线芯片在业界向来口碑卓著。苹果的 N1 能否超越前者，还是说此举的战略意义大于实际体验提升，将是后续值得关注的看点。
一键三连「点赞」「转发」「小心心」
欢迎在评论区留下你的想法！
