Waarom de iPhone sneller is en blijft dan zijn concurrenten

Door: Raymon Mens - 14 reacties

Apple weet ieder jaar weer te verrassen met een enorm snelle iPhone. Dat is allemaal te danken aan de chips die in de toestellen zitten. Iedere nieuwe iPhone krijgt krijgt een nieuwe, eigen chip. In de iPhone X zit bijvoorbeeld een A11-chip die officieel een system-on-a-chip-processor (SoC) heet. Elk jaar verbetert Apple de prestaties van dit essentiële onderdeel van de iPhone en iPad. Inmiddels evenaart de A11 Bionic van de iPhone 8 en iPhone X de MacBook Pro op sommige punten.

De kloof met Android-smartphones is helemaal groot. Chips zoals de Snapdragon 835 van Qualcomm hebben op papier meer cores en betere specificaties, maar komen in de praktijk niet in de buurt. Apple’s SoC doet het altijd beter. Waar komt dat verschil vandaan? Wij nemen een diepe duik in de wereld van de chips.

A11-chip was een grote stap vooruit

De iPhone was altijd al snel, maar met de A11-chip van de iPhone 8 en iPhone X heeft Apple een nieuwe, grote stap gezet. De chip bestaat uit 6 cores en om precies te zijn uit 2 snelle cores en 4 langzame maar zuinige cores. De A11-chip is de eerste chip waarbij Apple alle cores individueel kan aansturen. Eerst was het alleen mogelijk om de snelle en langzame cores allemaal tegelijk aan en uit te zetten. Nu kunnen alle cores individueel geschakeld worden. Dat zorgt voor een beter gedoseerde snelheid en betere accuduur.

iPhone X Apple A11 chip
Klik/tap voor groter.

Meer cache in iPhone

Een gedoseerde snelheid wil nog niet zeggen dat er altijd meer snelheid is. Apple heeft behalve de ruwe snelheid van de chip namelijk nog een troef achter de hand en dat is de hoeveelheid cachegeheugen voor de processor. Heel simpel gezegd is het gewone RAM-geheugen te traag voor moderne processoren. Om te voorkomen dat de processor constant op het geheugen staat te wachten, wordt extreem snel geheugen direct op de processor geplaatst om de verwerking te versnellen.

Dit geheugen is erg duur om te produceren, maar Apple heeft altijd de neiging gehad om meer te gebruiken dan zijn concurrenten. De Apple A11 bevat 8 MB L2-cache, terwijl de Snapdragon 835 slechts 3 MB heeft. De kloof is de laatste tijd niet kleiner geworden. De in 2013 uitgebrachte Apple A7-chip bevatte 5 MB cachegeheugen. Dat is meer dan de beste huidige Android-processors.

  • A7 en A8-chip hebben 1MB L2 cache en 4MB L3 cache (5MB totaal)
  • A9 en A10-chip hebben 3MB L2 cache en 4MB L3 cache (7MB totaal)
  • A11-chip heeft 8MB L2 cache en geen L3 cache (8MB totaal)
  • Snapdragon 835 heeft 3MB L2 cache en geen L3 cache (3MB totaal)

Het verschil is nog groter wanneer je onderscheid maakt tussen de verschillende typen cache-geheugen. Naast L2 cache, heeft Apple een aantal jaren ook L3-cache gebruikt. Dit geheugen is wat goedkoper en langzamer, maar nog altijd sneller dan gewoon RAM-geheugen. Apple is de enige fabrikant die L3 cache bij zijn mobiele ARM-chips ondersteunt, al moet daar dit jaar verandering in komen. De 8 MB L2 cache in de A11 is een record.

Qualcomm
Klik/tap voor groter.

Kosten spelen (bijna) geen rol

Waarom gebruiken Android-fabrikanten niet gewoon meer cache-geheugen? Simpel: prijs. De productiekosten van processors zijn niet zo cruciaal voor Apple als voor zijn concurrenten. Het verschil is dat de Apple A11 geen product is dat wordt verkocht aan andere fabrikanten. De kosten zijn verwerkt in de prijs van de iPhone en Apple hoeft geen rekening te houden met de marge van derden. Bovendien betaalt de investering zich bij iedere verkochte iPhone terug. Apple ontwerpt chips zelf en laat alleen ze door externe fabrikanten vervaardigen.

Ter vergelijking: LG moet een kant-en-klare processor kopen. Die is niet alleen vervaardigd door een derde partij, maar ook ontworpen door een derde partij. Die partij moet ARM een licentie betalen, maar zelf ook winstgevend zijn. De kosten voor onderzoek en ontwikkeling worden alleen gecompenseerd door de verkoop van de processor. Om concurrerend te blijven, wordt op sommige items bespaard, zoals het cachegeheugen.

Een andere optie is besparen op onderzoek en ontwikkeling en een standaard-ontwerp van ARM te gebruiken. De Snapdragon 820 van Qualcomm was bijvoorbeeld een compleet zelf ontworpen processor, maar het nieuwste model, de 835, is een “semi-custom” processor. Er is waarschijnlijk voor een besparing op onderzoeks- en ontwikkelingskosten gekozen.

ARM CHIP LAPTOP
Klik/tap voor groter.

Apple beheert hardware en software

Je weet het ongetwijfeld af, maar toch moet het niet worden onderschat. Apple beheert zowel de software als hardware, waardoor het een aanzienlijk prestatievoordeel heeft. Omdat alles intern wordt gedaan, is de communicatie tussen verschillende teams eenvoudiger en vooral sneller. Ingenieurs die werken aan processors kunnen communiceren met ontwikkelaars die iOS maken en al vroeg gaan optimaliseren.

Om een ​​voorbeeld te geven, de Apple A10 was de eerste die twee sets cores gebruikte (twee krachtige cores en twee zuinige cores). Het iOS-team kon al vroeg beginnen met optimaliseren, omdat het korte lijntjes heeft met Apple’s chip-team. Ter vergelijking: SoC’s die op Android worden gebruikt, zijn producten die worden verkocht door een derde partij. Qualcomm kijkt natuurlijk wel naar de de behoeften van Android-fabrikanten, maar bij Apple blijft het binnenshuis. Bovendien moet Android geoptimaliseerd worden voor verschillende soorten processors, terwijl Apple alleen met zijn eigen chips rekening hoeft te houden.

Klik/tap voor groter.

iPhone blijft voorop lopen

De integratie van hardware en software, verklaart grotendeels waarom de Apple iPhone de snelste telefoon is. Op het gebied van snelle chips heeft Apple het voortouw genomen en gehouden. Om te begrijpen hoe, moeten we een paar jaar teruggaan.

Apple kocht in april 2008 (een jaar na de introductie van de iPhone) het bedrijf PA Semi. Dat specialiseerde zich in het ontwikkelen van zuinige chips. Het was toen al duidelijk dat Apple standaard ARM-processors wilde vervangen door intern ontwikkelde chips. Tijdens dit proces heeft de fabrikant een volledige licentie verkregen van ARM, het bedrijf dat alle patenten op deze mobiele processors bezit. Minder dan twee jaar later was het eerste resultaat zichtbaar: de eerste iPad had een Apple A4, de eerste SoC die volledig door Apple werd ontworpen.

Destijds was iedereen verbaasd. Hoe kan Apple 10 uur accuduur in zo’n dunne tablet krijgen? We wisten het toen nog niet, maar de fabrikant had de leiding over de hele branche genomen, met een processor die krachtiger en zuiniger was dan iedere andere mobiele chip.

Sindsdien heeft Apple zijn voorsprong bij elke update gehandhaafd en zelfs versneld. De iPhone was in 2013 bijvoorbeeld de eerste telefoon die een 64-bits-chip kreeg. Qualcomm volgde pas een jaar later en Android zou er nog enkele maanden over doen om compatibel te zijn met een 64-bits-systeem. Voor het grote publiek werden de eerste Android-telefoons met 64 bits uitgebracht in 2015, twee jaar na de iPhone 5s.

iPhone 5s
Klik/tap voor groter.

Tot slot

Het is eigenlijk heel simpel. Apple had het besef dat het ontwerpen van eigen processors een concurrentievoordeel zou opleveren en heeft een van de beste engineeringteams ter wereld gebouwd. De acquisitie van PA Semi was een kritische eerste stap en het team trok al snel andere belangrijke medewerkers aan.

Mobiele processors zijn zo krachtig dat ze nauwelijks worden gebruikt door standaard smartphones. Dit betekent natuurlijk niet dat de voortgang op dit gebied zal stoppen. Er zullen steeds meer gespecialiseerde componenten worden toegevoegd, zoals de neurale netwerken die worden gebruikt voor kunstmatige intelligentie en gezichtsherkenning. Dit is het geval bij de Apple A11, maar ook bij de Kirin 970, een chip ontworpen door Huawei voor zijn Mate 10.

De conclusie is niet dat alleen Apple weet hoe je goede ARM-chips moet maken, maar om eerlijk te zijn boeken andere fabrikanten maar mondjesmaat vooruitgang. Daardoor kan de iPhone-maker zijn voorsprong behouden. Een concurrent, of het nu Samsung, Qualcomm of een ander is, zal op een dag misschien de koppositie overnemen, maar er is op dit moment niets dat daar concreet op wijst. De race om de snelste chip heeft bovendien zijn limiet wel bereikt. Een zuinige chip is ook belangrijk en daar zet de A12-chip weer volop op in. (Zie ook ➝ ‘iPhone 2018 is door nieuwe chip concurrentie minimaal jaar voor’)

Reacties

14 reacties
  • Profielfoto
    defores

    Maar ondertussen zijn de Macs trager dan de PC

  • Profielfoto
    Ruud Ravenhorst

    defores op 10 september 2018 18:29
    Maar ondertussen zijn de Macs trager dan de PC

    Binnenkort komen de eerste Macs met 6 iPhone chips ipv Intel. Dan praten we verder!

  • Profielfoto
    Tee Loo

    Leuk artikel!

  • Profielfoto
    kasuja

    Ruud Ravenhorst op 10 september 2018 18:43

    defores op 10 september 2018 18:29
    Maar ondertussen zijn de Macs trager dan de PC

    Binnenkort komen de eerste Macs met 6 iPhone chips ipv Intel. Dan praten we verder!

    hahahah

     

  • Profielfoto
    mrbaantjer

    En toch is de iPhone nog steeds 2x zo duur dan een snapdragon concurrent, terwijl als ik het artikel lees (eigen productie etc) het een stuk goedkoper had kunnen zijn…

  • Profielfoto
    Vilscon

    Ruud Ravenhorst op 10 september 2018 18:43

    defores op 10 september 2018 18:29
    Maar ondertussen zijn de Macs trager dan de PC

    Binnenkort komen de eerste Macs met 6 iPhone chips ipv Intel. Dan praten we verder!

    Ik durf er een iPhone X op te verwedden dat de iPhone chips in Macs nog altijd verre van de snelheid van de Intel i7 e.d. chips kunnen evenaren. De A11 chip lijkt geweldig en voor hetgeen ie doet is ie ook geweldig. Er zit echter een heel verschil in een smartphone toepassing en een desktop applicatie.

    Tuurlijk, in de benchmark van een tijd terug had de iPad een hogere benchmark score dan een Macbook, maar dat is natuurlijk geen eerlijke vergelijking. De applicaties zijn totaal verschillend.

    De beste vergelijking om dit verschil uit te leggen is een heftruck en een mier. De mier kan vele malen vaker zijn eigen lichaamsgewicht tillen dan een heftruck, maar een mier krijgt daarentegen geen 100kg omhoog en een heftruck wel.

    Dat smartphone chips (ARM) een toekomst hebben in laptops, dat is al bewezen en zal ik ook niet ontkennen. Virtualisaties en complexe berekeningen laat ik echter nog altijd liever door een desktop chip uitvoeren:)

  • Profielfoto
    defores

    Ruud Ravenhorst op 10 september 2018 18:43

    defores op 10 september 2018 18:29
    Maar ondertussen zijn de Macs trager dan de PC

    Binnenkort komen de eerste Macs met 6 iPhone chips ipv Intel. Dan praten we verder!

    En 10x zo duur dan de PC? dan heb je er nog bar weinig aan

  • Profielfoto
    Cenobyte

    Ik vraag me af wat het nou eigenlijk voor zin heeft om een smartphone te hebben die sneller is dan de concurrent. Dan laadt Facebook 20 microseconden sneller? Je gaat er niet vlugger van mailen, watsappen of bellen. En gamen op een smartphone heb ik nooit gesnapt…

  • Profielfoto
    koen

    Ik ga er in ieder geval niet sneller van praten.

  • Profielfoto
    Q-collective

    Cenobyte op 10 september 2018 22:12
    Ik vraag me af wat het nou eigenlijk voor zin heeft om een smartphone te hebben die sneller is dan de concurrent. Dan laadt Facebook 20 microseconden sneller? Je gaat er niet vlugger van mailen, watsappen of bellen. En gamen op een smartphone heb ik nooit gesnapt…

    Ik kan me een paar redenen bedenken.

    – Het is mooie marketing en dat verkoopt. Onder meer daardoor kan Apple ook hogere prijzen blijven vragen (even als reactie op mrbaantjer) en kan dat geld weer worden ingezet voor verdere ontwikkeling.

    – Het is een verzekering op de toekomst. Het is nu echt wel duidelijk dat Apple uiteindelijk af wil van de afhankelijkheid van Intel. De T2 chip is bog lang niet in staat om een i7 te vervangen, maar hoe zit dat met een T7 over een paar jaar?

    – Het biedt Apple de flexibiliteit om diverse afgeleiden te maken voor Watch, AirPods en Mac, en het is dan beter om een goed fundament te hebben dan voor alles te beginnen vanaf nul.

    Top artikel trouwens! 🙂

  • Profielfoto
    KR1275

    Raymon moet even de honderden real time youtubes filmpjes bekijken. Ik vrees dat hij van een koude kermis thuis komt. Bijvoorbeeld de Sony XZ2 is op vrijwel alle punten sneller dan een iPhone. Juist in iOs lijkt het OS niet lekker samen te werken met de hardware.

  • Profielfoto
    KR1275

    De snapdragon 835 is van 2016! Oh oh oh… we hebben al bijna een jaar de veel snellere 845.

  • Profielfoto
    ernst.

    Vroeger voordat OMT verkocht was of tenminste anders gerund werd was de voorpagina nog interessant met de laatste nieuwtjes e.d. Nu is het gewoon een verlengstuk van Apple met met name pro- Apple nieuwtjes waar ook vaak een luchtje aanzit om vooral de echte waarheid ten voordele van Apple te laten uitpakken en zo het imago hoog te houden. Zo ook dus met dit artikel (en anderen) waarbij het bevooroordeelde duidelijk naar voren komt gezien de berichtgeving dat de nieuwe en komende iPhones superieurer zijn dan welke ander mobiel, van welk merk, ook. A: Dat weet je niet want je hebt nog geen neutrale vergelijking kunnen maken B: Alvast vooruit lopen om vooral “oh wat zijn we toch weer goed bij Apple.. kijk eens Apple hoe wij positief jullie in het licht zetten…ah gossie wij zijn liev…” op de feiten is gewoon reclame maken op grond van here say/ marketing verhalen van de PR afdeling en dus aannames in de basis en geen feiten. C: ik daarom de serieusheid van de voorpagina allang niet meer serieus neem dan hooguit een korte blik om te zien wat er eventueel nu weer aan ‘nieuws’ is als ik het al niet via andere wegen in de media heb gelezen (veelal Amerikaanse)

  • Profielfoto
    Zweef

    Beste Raymon,

    Leuk artikel, maar ruil alsjeblieft de schaamteloze, niet te pruimen “Praise the Big Apple”‘advertorial stijl eens in voor een wat meer nuchtere, objectieve stijl. Dat eeuwige minzame toontje over Android is ook al zo flauw, zoals deze quotes wel duidelijk maken:

    “De kloof met Android-smartphones is helemaal groot. Chips zoals de Snapdragon 835 van Qualcomm hebben op papier meer cores en betere specificaties, maar komen in de praktijk niet in de buurt. Apple’s SoC doet het altijd beter.”

    “Sindsdien heeft Apple zijn voorsprong bij elke update gehandhaafd en zelfs versneld. De iPhone was in 2013 bijvoorbeeld de eerste telefoon die een 64-bits-chip kreeg. Qualcomm volgde pas een jaar later en Android zou er nog enkele maanden over doen om compatibel te zijn met een 64-bits-systeem.”

    “De conclusie is niet dat alleen Apple weet hoe je goede ARM-chips moet maken, maar om eerlijk te zijn boeken andere fabrikanten maar mondjesmaat vooruitgang.”

    Het zijn vaak zeer vooringenomen, niet of slecht onderbouwde en beargumenteerde stellingen, je probeert niet eens de schijn van objectiviteit op te houden. Dit had in potentie een goed artikel kunnen zijn, met de punten waar Apple in voorop loopt, maar ook de zaken waar Android goed in is.

    De integratie van hard en software is bijvoorbeeld zeker een goed punt, maar het gebrek aan openheid bij Apple (waar bij iOS wel open source software wordt gebruikt, en de voorwaarden vervolgens met voeten wordt getreden, maar daar hoor je hier niemand over)

    Gemiste kans, het kan zoveel meer zijn dan een slecht verhulde advertorial.

    En de reden dat ik de afgelopen jaren steeds minder hier kom.