Apple A17 Pro von TSMC - 3-nm-Smartphone-Chip mit 19 Milliarden Transistoren

Apple A17 Pro setzt auf TSMCs 3-nm-Fertigung und integriert rund 19 Milliarden Transistoren bei einer maximalen CPU-Taktfrequenz von bis zu 3,78 GHz. Für anspruchsvolle Smartphone-Nutzer ist vor allem die Kombination aus 6-Core-CPU, 6-Core-GPU und 16-core-Neural-Engine mit 35 TOPS entscheidend.

Apple A17 Pro ist ein System-on-a-Chip für High-End-Smartphones, das im 3-nm-Prozess von TSMC gefertigt wird und rund 19 Milliarden Transistoren auf engem Raum unterbringt.Die Fertigung im N3B-Verfahren von TSMC und die hohe Transistorzahl bilden die technologische Grundlage für die aktuelle iPhone-15-Pro-Generation.Die Architektur kombiniert eine 6-Core-CPU, eine 6-Core-GPU und eine 16-core-Neural-Engine und zielt auf eine deutliche Steigerung von Leistung und Effizienz gegenüber dem A16 Bionic.

Architektur und 3-nm-Fertigung bei TSMC

Der Chip basiert auf einer 64-Bit-Architektur mit sechs CPU-Kernen, die sich in zwei Performance-Kerne mit bis zu 3,78 GHz und vier Effizienz-Kerne mit bis zu 2,11 GHz aufteilen.Die maximale CPU-Taktfrequenz von 3,78 GHz bei zwei Hochleistungskernen und die 2,11 GHz der vier Effizienzkerne ermöglichen eine fein abgestufte Leistungssteuerung zwischen energieintensiven Aufgaben und Alltagsanwendungen.Die Fertigung im 3-nm-Knoten TSMC N3B in Kombination mit 19 Milliarden Transistoren erlaubt eine deutlich höhere Logikdichte gegenüber 5-nm-Chips und senkt den Energiebedarf bei gleicher Leistung.

Zu den Cache-Konfigurationen gehören pro Performance-Kern ein L1-Cache von 192 KB für Instruktionen und 128 KB für Daten sowie pro Effizienz-Kern 128 KB Instruktions- und 96 KB Daten-Cache.Der L2-Cache umfasst 16 MB für die Performance-Kerne und 4 MB für die Effizienz-Kerne, ergänzt durch einen System-Level-Cache von 24 MB, was die Speicherlatenz reduziert und die Gesamtleistung bei komplexen Workloads steigert.Die TDP des Chips liegt im Bereich von etwa 8 Watt bei anhaltender Last, wodurch sich die hohe Rechenleistung mit einem kontrollierbaren Energieverbrauch kombinieren lässt.

GPU, Neural Engine und Speicheranbindung

Auf der Grafikseite nutzt der Chip eine von Apple entwickelte 6-Core-GPU mit einer Frequenz von rund 1.398 MHz, die auf eine Architektur mit 768 Shadern ausgelegt ist.Die GPU erreicht eine theoretische Rechenleistung von etwa 2.147,2 Gigaflops bei voller Auslastung und unterstützt aktuelle Grafikfunktionen inklusive hardwarebasiertem Raytracing.Neben dem Raytracing implementiert die GPU AV1-Hardware-Decoding und ProRes-Encode- und Decode-Funktionen, sodass Videoaufnahmen in hoher Qualität und effiziente Wiedergabe anspruchsvoller Streams möglich werden.

Die Neural Engine des Chips umfasst 16 Kerne und erreicht eine Rechenleistung von rund 35 TOPS bei INT8-Berechnungen.Mit 35 TOPS liegt die Neural Engine etwa doppelt so hoch wie beim A16 Bionic mit 17 TOPS, was komplexe KI-Funktionen wie Bildanalyse, Sprachverarbeitung und lokale Machine-Learning-Modelle unterstützt.Der Chip ist mit 8 GB LPDDR5-Arbeitsspeicher gekoppelt, der eine Bandbreite von rund 51,2 GB/s bei 6.400 MT/s liefert, wodurch sowohl die GPU als auch die Neural Engine mit ausreichend Daten versorgt werden können.

Einsatz im iPhone 15 Pro und Vergleich zum A16 Bionic

Apple setzt den A17 Pro in den Modellen iPhone 15 Pro und iPhone 15 Pro Max ein, sodass die 3-nm-Technologie zunächst exklusiv in der oberen Geräteserie erscheint.Für die 3-nm-Chips von TSMC war Apple zunächst als Hauptkunde vorgesehen, während andere Smartphones bei 5-nm-Technik bleiben.Mit der 3-nm-Fertigung und rund 19 Milliarden Transistoren statt 16 Milliarden beim A16 Bionic steigt die Logikdichte, was eine bessere Energieeffizienz oder höhere Leistung bei ähnlicher Leistungsaufnahme erlaubt.

Im direkten Vergleich zum A16 Bionic profitiert der A17 Pro von einem moderneren Fertigungsprozess und einer stärkeren KI-Einheit.Die Neural Engine mit 35 TOPS verdoppelt die Rechenleistung gegenüber den 17 TOPS des A16 Bionic, sodass KI-Funktionen schneller und mit höherer Präzision ausgeführt werden können.TSMC beziffert für seine 3-nm-Technologie N3 eine Leistungssteigerung von rund 10 bis 20 Prozent bei gleicher Energieaufnahme oder eine Energieersparnis von über 25 Prozent bei gleicher Leistung im Vergleich zu 5-nm-Technik, was sich in längeren Akkulaufzeiten oder höherem Tempo niederschlägt.

Vergleich mit anderen 3-nm-Smartphone-Chips

Während der A17 Pro zu den ersten 3-nm-Smartphone-Chips gehört, tauchen inzwischen weitere SoCs mit ähnlicher Fertigung auf, etwa der XRing O3 von Xiaomi.Der XRing O3 wird im 3-nm-N3P-Verfahren von TSMC produziert und ist mit rund 24 Milliarden Transistoren ausgestattet, was die Transistorzahl des A17 Pro nochmals übertrifft.Der Chip unterstützt LPDDR6-Speicher und setzt auf eine Konfiguration mit zehn CPU-Kernen und einer 16-core-GPU, sodass er im Vergleich zum A17 Pro stärker auf parallele Verarbeitung und hohe Speicherbandbreite ausgelegt ist.

Im direkten Vergleich bleibt der A17 Pro allerdings eng mit dem iOS-Ökosystem verzahnt und nutzt seine 6-Core-CPU und 6-Core-GPU effizient für typische Smartphone-Aufgaben wie Fotobearbeitung, Gaming und Videobearbeitung.Durch die Kombination aus 3-nm-Fertigung, 19 Milliarden Transistoren und der 16-core-Neural-Engine bleibt der Chip auf einem hohen Leistungsniveau, ohne den Energiebedarf drastisch zu erhöhen.TSMC beziffert für die 3-nm-Fertigung eine Energieersparnis von bis zu 32 Prozent bei gleicher Leistung gegenüber 5-nm-Prozessen, was sich bei alltäglicher Nutzung in einer effizienteren Akkunutzung niederschlagen kann.

Einordnung für anspruchsvolle Smartphone-Nutzer

Für Nutzer, die ihr Smartphone intensiv für Grafik- und KI-Anwendungen einsetzen, stellt der A17 Pro eine leistungsfähige Plattform dar.Die 6-Core-CPU mit bis zu 3,78 GHz und die 6-Core-GPU mit rund 2.147,2 GFLOPS liefern ausreichend Reserven für aktuelle mobile Spiele und Bildbearbeitung.Die 16-core-Neural-Engine mit 35 TOPS und die Medienfunktionen einschließlich AV1-Decode und ProRes-Encode adressieren Video- und KI-Anwendungen, die zunehmend zum festen Bestandteil des Smartphone-Alltags werden.

Im Vergleich zu Vorgängergenerationen wie dem A16 Bionic fällt besonders die Kombination aus höherer Transistorzahl, moderner 3-nm-Fertigung und verstärkter KI-Leistung ins Gewicht.Die 3-nm-Strukturbreite erlaubt mehr Effizienz oder höhere Leistung gegenüber 5-nm-Technik, sodass der A17 Pro in der Oberklasse der Smartphone-Chips positioniert ist.Zusammengefasst verbindet der Chip 19 Milliarden Transistoren, eine 6-Core-CPU, eine 6-Core-GPU und eine 16-core-Neural-Engine im 3-nm-Prozess von TSMC und richtet sich damit an Anwender, die hohe Leistung und Energieeffizienz in einem aktuellen Smartphone erwarten.

Technische Eckdaten Apple A17 Pro

• Produkt: Apple A17 Pro SoC
• Hersteller: TSMC
• Kategorie: Smartphone-System-on-a-Chip
• Fertigungsprozess: 3 nm (TSMC N3B)
• Transistorzahl: 19 Milliarden
• CPU-Kerne: 6 (2 Performance-Kerne bis 3,78 GHz, 4 Effizienz-Kerne bis 2,11 GHz)
• GPU-Kerne: 6 mit rund 2.147,2 GFLOPS
• Neural Engine: 16 Kerne, etwa 35 TOPS INT8
• Arbeitsspeicher: 8 GB LPDDR5, Bandbreite rund 51,2 GB/s
• Einsatzgeräte: iPhone 15 Pro und iPhone 15 Pro Max
• Zielgruppe: anspruchsvolle Smartphone-Nutzer mit Fokus auf Grafik-, Video- und KI-Anwendungen