Pourquoi les processeurs d’Apple sont-ils les plus rapides ?

Tous les ans, Apple présente un nouveau système-sur-puce (SoC) mobile comprenant notamment un processeur maison. Et tous les ans, le constructeur améliore encore les performances de ce composant essentiel. La Pomme a encore battu des records cette année, à tel point que l’Apple A11 Bionic des iPhone 8 et de l’iPhone X vient titiller les MacBook Pro sur certaines mesures de puissance.

Cet Apple A11 creuse encore davantage l’écart avec les meilleurs smartphones Android concurrents. Le processeur qui équipe les iPhone 8 et le futur iPhone X est le plus puissant jamais créé par Apple, et c’est aussi le plus puissant tout court dans un appareil mobile. Pourtant, le Snapdragon 835 de Qualcomm que l'on retrouve dans les meilleurs smartphones Android du moment présente de meilleures caractéristiques techniques sur le papier : huit cœurs au lieu de six et une fréquence plus élevée. Or, à l'arrivée, c'est bien le SoC d'Apple qui fait mieux.

Comment expliquer une telle différence et surtout une telle avance ? On fait le point !


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Les processeurs d’Apple ont plusieurs avantages techniques

Commençons avec un constat : les processeurs conçus par Apple ont plusieurs avantages techniques à faire valoir par rapport à ceux de Qualcomm, Samsung et les autres. Et le premier avantage est visible à l'œil nu : ils sont plus grands que les autres. En 2016, une étude indiquait que les Hurricane, les deux cœurs puissants à l’intérieur de l’Apple A10, mesuraient 4,18 mm2 soit deux fois plus environ que ce qui se faisait dans le monde Android.

La finesse de gravure différente justifie parfois un écart, mais pas aussi important. La vraie différence est technique et elle tient dans la quantité de cache processeur utilisée par Apple. Pour faire (très) simple, la mémoire vive (RAM) est trop lente pour ne pas ralentir les processeurs modernes et on utilise de la mémoire extrêmement rapide et directement intégrée aux processeurs pour accélérer les traitements.

Cette mémoire coûte très cher à produire, mais Apple a toujours eu tendance à en utiliser davantage que ses concurrents. L’Apple A11 intègre 8 Mo de mémoire processeur au total, contre seulement 3 Mo pour le Snapdragon 835, le processeur haut de gamme du moment chez Qualcomm. L’écart ne s’est pas creusé récemment, c’est une tendance ancienne : l’Apple A7 sorti en 2013 intégrait à l’époque 5 Mo de mémoire cache, soit plus que les meilleurs processeurs Android actuels.


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La différence est encore plus grande quand on distingue les types de mémoire processeur. En plus du cache L2, Apple utilise depuis plusieurs années du cache L3, un petit peu moins cher, un petit peu moins rapide, mais qui permet d’augmenter la quantité de mémoire totale. En comparaison, aucun autre processeur ARM n’est compatible à ce jour avec le cache L3 ! Cela devrait changer en 2018, mais en attendant, Apple a toujours pu compter sur ce surplus de mémoire pour augmenter ses performances.

Au passage, le constructeur a fait un choix très différent avec l’Apple A11. La dernière génération est dépourvue de cache L3, mais dispose d’une énorme quantité (8 Mo, un record sur un processeur mobile) de cache L2, plus rapide et plus chère, à la place. Cela ne veut pas nécessairement dire que les processeurs d’Apple n’utiliseront plus de cache L3 à l’avenir, mais ce choix a sans doute permis d’améliorer encore un petit peu les performances.

En contrepartie, le coût des SoC conçus par Apple est bien plus élevé que ceux que l’on retrouve dans tous les smartphones Android. Ce choix s’explique simplement : le constructeur de l’iPhone ne cherche pas vraiment à économiser sur ce composant, parce que son prix n’a pas autant d’importance qu’ailleurs.

Le coût de production du SoC n’est pas aussi crucial pour Apple que pour tous ses concurrents. La différence, c’est que l’Apple A11 n’est pas un produit vendu à d'autres constructeurs et soumis à la concurrence du marché, c’est le processeur des iPhone de 2017 et exclusivement ceux-là. Le prix de ce composant est noyé dans le prix du smartphone complet et le constructeur peut se rattraper sur un autre élément pour encaisser le surcoût.

Un tel scénario n’est pas envisageable dans la majorité des cas pour les constructeurs Android en raison de la multiplicité des acteurs. Sans parler des coûts de recherche et développement qui sont énormes, Apple doit payer quelqu’un d’autre pour fabriquer ses puces (TSMC ou Samsung en général), ainsi qu’ARM qui fournit la plateforme de base des processeurs mobiles.

En comparaison, LG, par exemple, doit acheter un processeur prêt à l’emploi, fabriqué par un tiers, mais aussi conçu par un tiers. Ce dernier doit pour sa part payer la licence ARM, mais il doit aussi être rentable, et ses frais de recherche et développement sont uniquement compensés par la vente du processeur. Pour rester compétitif, il fera des choix différents et économisera sur certains éléments, comme le cache mémoire. Une autre possibilité est de reprendre les processeurs conçus par ARM sans les modifier, comme le fait Apple.

Qualcomm, par exemple, avait créé son propre processeur pour la génération précédente, le Snapdragon 820. En revanche, pour le 835, son plus récent modèle, l'entreprise s'est contentée d'un processeur « semi-custom », probablement pour économiser sur les coûts de recherche et développement.


Sources : igen.fr


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