Apple A CPUs – Das Herzstück der iPhones & iPads

Alle SoC der Apple-Mobilgeräten in der Übersicht


Im Sommer 2007 sorgte Apple für eine Revolution auf dem Handy-Markt – die Geburtsstunde des ersten iPhones und der Beginn des Smartphone-Booms. Zu diesem Zeitpunkt war Nokia noch Marktführer und Samsungs Mobiltelefone bei weitem nicht so populär, wie es heute der Fall ist. Apple stand durch seine Lifestyle-Produkte, allen voran dem iPod, jedoch schon länger im Fokus der Öffentlichkeit und hatte eine entsprechend große Fangemeinde vorzuweisen. Ein Erfolg des iPhones war also quasi vorprogrammiert und bis heute hält der Hype an. Das Ökosystem hat einen großen Anteil an der Beliebtheit der iPhones und iPads, denn Mobilgerät, Betriebssystem und auch Chipsatz kommen aus einer Hand. Die Komponenten können dadurch bestmöglich aufeinander abgestimmt werden. Wir zeigen, welche CPU-Generation was leistet und vergleichen zudem alle Prozessoren.

Apple A – Die Messlatte im Mobile-SoC-Segment

Beim ersten iPhone tastete sich das Unternehmen noch an den mobilen Sektor heran, die Ausstattung und der Chipsatz (Apple APL0098) waren nicht ganz auf dem Niveau der Konkurrenz. Ein ARMv6 Single-Core kam als CPU und eine PowerVR MBX Lite als GPU zum Einsatz. Die Käuferschaft nahm das Smartphone dennoch wohlwollend an. Die UMTS-Variante iPhone 3G folgte ein Jahr später und basierte auf demselben SoC. Mit dem Wechsel auf die Architektur Cortex A9 beim Apple A5 zeigte der Hersteller 2011, dass er effiziente und schnelle Chipsätze zur Verfügung stellen kann. Mittlerweile hält Apple meistens die Leistungskrone im Mobilfunksektor, was der effizienten CPU-Architektur und den rasanten GPUs zu verdanken ist.

Apple iPhone – Funkstandards im Wandel der Zeit

Im September 2012 wurde dann hierzulande erstmals, anhand des iPhone 5 (Apple A6), eine LTE-Konnektivität ermöglicht. In Deutschland kam jedoch nur das Band 3 (1.800 Megahertz) zum Einsatz. Seit dem iPhone 5s, das auf dem Apple A7 fußt, können die kalifornischen Smartphones ohne Einschränkung im deutschen 4G-Netz genutzt werden. VoLTE ist seit dem Apple iPhone 5 möglich. Bei der verwendeten LTE-Kategorie hinkte Apple der Android-Konkurrenz allerdings bisweilen hinterher. Das Modem des iPhone 7 und iPhone 8 stemmen Bandbreiten bis zu CAT 9, was 450 MBit/s im Download entspricht. Die neusten Modelle, also das X und XS sind sogar Gigabitfähig.


Apple Prozessoren in der Entwicklung


Apple APL0098

Das erste SoC Apples wurde im 90-Nanometer-Verfahren gefertigt, zum damaligen Zeitpunkt (Mitte 2007) war keine effizientere Produktion möglich. Die Taktrate der Single-Core-CPU – übrigens noch von Samsung hergestellt – lag bei 412 Megahertz. Für die Grafikberechnung zeichnete sich eine PowerVR MBX Lite verantwortlich. Immerhin kam schon der für Mobilgeräte optimierte Arbeitsspeicher-Standard LPDDR zum Einsatz. Die CPU war zwar 32-Bit-fähig, der RAM konnte allerdings lediglich mit 16 Bit angebunden werden. Mit mehr als Edge-Geschwindigkeit via Quadband-GSM, konnte das Modem nicht dienen. Ergänzend gab es noch WLAN 802.11 b/g und Bluetooth 2.0 bei den drahtlosen Schnittstellen.

Apple A5X (APL5498)

Dieser Apple-Chipsatz vom März 2012 treibt nur ein einziges Mobilgerät an, nämlich das iPad der dritten Generation. Es ist zeitgleich auch der erste LTE-fähige SoC des Unternehmens. Das brachte uns Europäern aber nichts, da das Modem bis dato lediglich eine in Nordamerika heimische 4G-Frequenz (700 Megahertz) unterstützte. Es handelt sich um Apples letztes SoC auf Basis der ARM-Architektur, bei diesem Chipsatz Cortex-A9. Der Dual-Core-Prozessor taktet mit bis zu 1 Gigahertz, als GPU findet die PowerVR SGX543MP4 Verwendung. Eine Wi-Fi-Schnittstelle ist in Form von 802.11n vertreten, Bluetooth 4.0 komplettiert den Funkfuhrpark.

Apple A6 (APL0598)

Mit dem A6 brach endlich das LTE-Zeitalter bei den iPhones ein. Der Chipsatz wurde zusammen mit dem iPhone 5 im September 2012 auf den Markt gebracht. Nachdem Samsung die CPU im iPhone, iPhone 3G, iPhone 3Gs und iPhone 4 beisteuerte, nahm Apple das Ruder nun selbst in die Hand. Heraus kam ein Dual-Core-Prozessor mit dem Codenamen „Swift“, der mit bis zu 1,3 Gigahertz taktet. Ihm zur Seite, steht mit der PowerVR SGX543MP2 eine potente GPU Der Arbeitsspeicher ist mit LPDDR2 angebunden. Enttäuschung machte sich jedoch aufgrund des verbauten Modems breit, denn dieses unterstützte hierzulande nur eine einzige LTE-Frequenz. Wer kein Band 3 (1.800 Megahertz) in seiner Region hatte, musste schlicht und einfach auf 4G verzichten.

Iphone Familie | Bild: Apple



Apple A6X (APL5598)

Wie sich schon am Kürzel „X“ erahnen lässt, ist dieses Modell ein iPad-SoC. Im Oktober 2012 erblickte die Plattform als Bestandteil des iPads der vierten Generation das Licht der Welt. Deutschland wurde allerdings abermals stiefmütterlich bezüglich des LTE-Funks behandelt. So gewährt der A6X zwar auch hierzulande eine 4G-Verbindung – doch ausschließlich bei der Deutschen Telekom. Es wurde lediglich das Band 3 (1.800 Megahertz) verwendet. Die CPU nennt sich „Swift“, kommt mit zwei Kernen und einer Taktrate von bis zu 1,4 Gigahertz daher. Als GPU wird ein PowerVR SGX554MP4 verbaut. Dual-Band-WLAN können Nutzer über 802.11n mit 2,4 Gigahertz und 5 Gigahertz einsetzen.

Apple A7 (APL0698)

Der September 2013 ließ mit der Einführung des iPhone 5s und dessen Apple A7 den LTE-Frust des Vorgängers vergessen. Dank LTE Cat. 4, sind bis zu 150 Mbit/s im Download und maximal 50 Mbit/s im Upload machbar – und das bei 800 Megahertz, 1.800 Megahertz und 2.600 Megahertz. Der Chipsatz an sich bringt vor allem Änderungen bei der GPU (PowerVR G6430) und beim RAM (64-Bit LPDDR3). Die „Cyclone“ getaufte CPU kann hingegen mit ihrem großen L3-Cache von 4 MB punkten. Die Taktrate des Dual-Cores blieb jedoch bei 1,3 Gigahertz. Das drahtlose Heimnetzwerk ist Dual-Band-fähig (2,4 Gigahertz + 5 Gigahertz) und funkt im n-Standard.

Apple A7 (APL5698)

Das iPad und das iPad Mini waren Apple nicht genug Tablets im Portfolio, weshalb im Oktober 2013 das iPad Air mit einem leicht modifiziertem A7-SoC folgte. Die Taktrate des „Cyclone“-Prozessor bekam einen kleinen Geschwindigkeitsschub von 1,3 Gigahertz auf 1,4 Gigahertz. Ansonsten blieben die Spezifikationen unangetastet. Das SoC gewährt auch diesem Tablet eine LTE-Verbindung.

Apple A8 (APL1011)

Während im September 2014 ein Großteil der Konkurrenz – allen voran Samsung mit dem Galaxy S5 – verstärkt auf Quad-Core-CPUs setzten, blieb Apple mit dem A8 seinem Dual-Core-Konzept treu. Mit bis zu 1,5 Gigahertz kann der „Typhoon“ getaufte Prozessor takten. Für die Grafikberechnung wird eine PowerVR GX6450 verwendet, der RAM-Standard ist LPDDR3. Bezüglich der LTE-Spezifikation herrscht indes Stillstand. Auch dieses SoC muss sich mit der Kategorie 4 bezüglich der maximalen Bandbreite begnügen. Eine Steigerung ist hingegen beim drahtlosen Heimnetzwerk zu verzeichnen. Dank WLAN-ac können lassen sich Übertragungsraten jenseits der 1000 MBit (brutto) erreicht werden.

Apple A8X (APL1012)

Da das iPad Air ein voller Erfolg wurde, war ein Nachfolger nur eine Frage der Zeit. Das iPad Air 2 kam im Oktober 2014 auf dem Markt, samt integriertem Apple A8X. Diesmal nahm Apple beim Tablet-SoC aber deutlich mehr Modifikationen vor. Der mit 1,5 Gigahertz taktende Prozessor hatte nun drei Kerne zur Verfügung, der L2-Cache wurde von 1 MB auf 2 MB vergrößert. Mit der PowerVR GXA6850 verrichtet zudem eine deutlich schnellere GPU ihren Dienst. Dank dem Einsatz von Dual-Channel, konnte Apple die Bandbreite des LPDDR3-RAMs verdoppeln. Alle in Deutschland wichtigen LTE-Frequenzen, also 800 Megahertz, 1.800 Megahertz und 2.600 Megahertz, werden unterstützt. Bei der Bandbreite ist gemäß LTE Cat. 4 jedoch bei maximal 150 Mbit/s im Download Schluss.

iPad Pro | Bild: Apple



Apple A9 (APL0898)

Auch im September 2015 blieb das Unternehmen seiner Vorliebe zu Wirbelstürmen bei der Produktbezeichnung der hauseigenen Prozessorkerne treu. Das Dual-Core-Gespann des Apple A9 hört auf den Namen „Twister“. An der Taktrate hatte der Hersteller aus Cupertino diesmal ordentlich geschraubt und auf 1,85 Gigahertz erhöht. Mit dem neuen LPDDR4-RAM-Standard und der GPU PowerVR GT7600 zeigte sich Apple erneut am Puls der Zeit. Für den LTE-Chipsatz gilt das jedoch nicht. Zwar ist die Einführung von LTE-Advanced löblich, die Konkurrenz bot diesen Standard jedoch schon früher. Nach LTE der Kategorie 6 spezifiziert, erreicht das Modem des A9 bis zu 300 Mbit/s im Download und maximal 50 Mbit/s im Upload, sofern der eigene LTE-Tarif entsprechend gerüstet ist..

Apple A9X (APL1021)

iPhone 7 | Bild: Apple

Im November 2016 kam Apple mit einem Tablet-Duo in Form des iPad Pro 12.9“ und des iPad Pro 9.7“ daher. Diese Mobilgeräte bekamen den überarbeiteten A9X-SoC spendiert. Mit 2,26 Gigahertz kann „Twister“ hier aufwarten, zudem kommt eine deutlich schnellere GPU zum Einsatz. Die PowerVR 7XT punktet mit noch größeren Leistungsreserven für aufwändige Grafikberechnungen, dank LPDDR4 Dual-Channel gibt es zudem eine verdoppelte Bandbreite des Arbeitsspeichers. Der Chipsatz ermöglicht eine LTE-Advanced-Konnektivität bis zu Cat. 6. Im WLAN wird über Dual-Band im ac-Standard gefunkt.

Apple A10 Fusion (APL1W24)

Die Marketingabteilung empfand es wohl als eine gute Idee, dieses SoC erstmals mit einem Beinamen zu versehen. Der A10 Fusion kommt seit dem September 2016 sowohl im iPhone 7 als auch im iPhone 7 Plus zum Einsatz. Apple verdoppelte die Kernanzahl und führt nun ebenfalls einen Quad-Core-Prozessor. Dieser nennt sich „Hurricane“ und hat eine nicht näher spezifizierte Hexa-Core-GPU an der Seite. Der Arbeitsspeicher wird mit LPDDR4 angebunden. Beim 4G zündet Apple den Datenturbo und verleiht dem A10 Fusion ein Modem, das mit Bandbreiten bis zur Kategorie 9 umgehen kann. Es sind also maximal 450 Mbit/s im Download möglich.

Apple A11 Bionic

Neues iPhone, neues SoC – der A11 Bionic ist das Herzstück des 2017er-Gespanns iPhone X, iPhone 8 und iPhone 8 Plus. An der LTE-Geschwindigkeit hat sich nichts geändert. Der Chipsatz kommuniziert abermals mit einem Modem aus dem Hause Qualcomm oder Intel, beide Varianten haben eine maximale 4G-Bandbreite von 450 Mbit/s (LTE Cat. 9). Gespräche können dank VoLTE in hoher Qualität über das LTE-Netz erfolgen. Die größte Neuerung zeigt sich im Bereich GPU, denn Apple hat einen eigenen Grafikchip mit drei Kernen entwickelt. Im Vergleich zum Apple A10 Fusion ergibt sich eine um 30 Prozent höhere Grafik-Performance. Den eigentlichen Prozessor hat der kalifornische Hersteller ebenfalls überarbeitet. Es gibt zwei Kerne mit Monsoon-Architektur (bis zu 2,39 GHz) und vier Stromspar-Kerne (Mistral). Der Hersteller gibt eine Leistungssteigerung von 25 Prozent an. Der Apple A11 Bionic wird übrigens im effizienten 10-nm-Verfahren konstruiert. Für die neue 3D-Gesichtserkennung Face ID integrierte der Konzern eine Neural Engine.

Apple A12 Bionic

Bei der 12. Generation arbeitet der Hersteller aus Cupertino kräftig an der Optimierung seiner SoC-Architektur. Ein wichtiger Schritt zur Steigerung der Leistung und Verringerung des Energiehungers ist die Umstellung auf das 7 nm Fertigungsverfahren. Die Anzahl der Transistoren liegt nun bei 6,9 Milliarden und ist damit um 60% gegenüber dem Vorgänger gestiegen. Weiterhin bleibt es bei der CPU bei 6 Kernen. Der Performance-Cluster mit zwei Prozessoren taktet nominell mit 2,49 GHz um einhundert MHz höher als im A11. Man blieb dabei der Linie treu, die Prozessoren nach Stürmen zu benennen. Die schnellen wurden dabei Vortex getauft, die stromsparenden vier Kerne hören auf auf den Namen Tempest. Als Speicher kommt nun LPDDR4X zum Einsatz, wobei der SoC samt RAM erstmals im iPhone Xr sowie Xs und seinem größeren Pendant Xs Max verbaut wird. Bei hoher Belastung steigt die Performance um rund 15%. Die stromsparenden Kerne legen sogar um 50% zu. Die seit dem A11 im eigenen Hause entwickelte GPU, hat einen weiteren Kern erhalten und zählt derer nun vier. Auch hier ist die gesteigerte Performance in Höhe von 50% durchaus beachtlich.

Ein besonderes Augenmerk liegt diesjährig auf der Neural Engine. Ganze acht Kerne kümmern sich um Aufgaben rund um die künstliche Intelligenz. Diese sind in der Lage bis zu 5 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde zu bewältigen. Diese Rechenpower wird bei jedem geknipsten Bild ausgeschöpft. Abseits fotografischer Funktionen soll die “Next-Generation Neural Engine“ auch die notwendige Hardware für gänzlich neue Apps bieten. Bei der Präsentation des SoC wurde dies anhand von HomeCourt demonstriert, welches in der Lage ist ein Basketball-Training genau zu analysieren. Hierbei kann die künstliche Intelligenz in Echtzeit dem geworfenen Ball folgen und fast schon nebenbei den Wurfwinkel, die Geschwindigkeit und Zeit bis zum versenken erfassen.


Vergleich der Generationen im Überblick

Wir haben für Sie eine Tabelle eingebettet, die die Weiterentwicklung bei den wichtigsten Apple-SoCs listet. Da Apple mehr auf eine effiziente Architektur und eine rasante GPU, anstatt auf eine hohe Taktrate und viele Kerne setzt, sind die Taktraten und Prozessorkerne nicht direkt mit denen von Android-Mobilgeräten vergleichbar. Beim LTE-Modem gibt es bei Apple nur in kleinen Schritten eine Steigerung. Klicken zum Vergrößern!

alle Apple Prozessoren im Vergleich

Alle Apple CPUs im Überblick | Klicken zum Vergrößern


Weitere Apple-A-Chipsätze folgen

Jährlich gibt es neue iPhones und iPads, die auch immer ein neues SoC mit sich bringen. Wir halten Sie nicht nur über die neuen Mobilgeräte aus dem Hause Apple, sondern auch über die Feinheiten der neuen Prozessoren auf dem Laufenden. Dieser Bericht wird bei Erscheinen kommender Apple-A-SoCs stets erweitert.

Weiterführendes

» alles über Qualcomm Smartphone CPUs erfahren
» Ratgeber Prozessoren in mobilen Endgeräten
» alles Wichtige über China-Smartphones
» LTE Tarife vergleichen und wechseln




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