iPhone 6s und das „Chipgate“ [Kommentar]

Ben Miller
23

In den letzten Tagen wurden ein paar Nutzerberichte und Videos veröffentlicht, die unterschiedliche Akku-Laufzeiten bei den neuen iPhone 6s und iPhone 6s Plus aufzeigen, je nach dem welcher A9-Chip verbaut ist. Aus diesen Meldungen keimte wenig überraschend ein kleines „Gate“, auf welches Apple nun reagierte.

iPhone 6s und das „Chipgate“ [Kommentar]

Zunächst Apples Statement im Original:

“With the Apple-designed A9 chip in your iPhone 6s or iPhone 6s Plus, you are getting the most advanced smartphone chip in the world. Every chip we ship meets Apple’s highest standards for providing incredible performance and deliver great battery life, regardless of iPhone 6s capacity, color, or model. Certain manufactured lab tests which run the processors with a continuous heavy workload until the battery depletes are not representative of real-world usage, since they spend an unrealistic amount of time at the highest CPU performance state. It’s a misleading way to measure real-world battery life. Our testing and customer data show the actual battery life of the iPhone 6s and iPhone 6s Plus, even taking into account variable component differences, vary within just 2-3% of each other.”

Ein Chip, zwei Hersteller.

Apple lässt den A9 im Verhältnis von 60 zu 40 von TSMC und Samsung Semiconductor in Auftrag fertigen. 60 Prozent der verkauften iPhone 6s und iPhone 6s Plus sind also mit einem A9 bestückt, der von TSMC gefertigt wurde, 40 Prozent mit einem von Samsung gefertigten Chip. Die A9-Chips von TSMC werden im 16-Nanometer-Verfahren und jene von Samsung im 14-Nanometer-Verfahren gefertigt. Wie ein paar Benchmark-Ergebnisse zeigen, können sie sich auch in der Leistung voneinander unterscheiden. So scheint der Samsung-A9 in ein paar Tests unter permanenter Belastung etwas stromhungriger als jener von TSMC. Dafür war der Samsung-A9 beispielsweise beim Rendern von 4K-Video auch etwas flotter als der TSMC.

Benchmarks spiegeln nicht den Alltag wieder.

Nun ist es so, dass Apple (im Gegensatz zu einigen Konkurrenten) seine Chips nicht für Benchmarks optimiert, sondern für die Benutzung durch Menschen im Alltag. Ein-Chip-Systeme, die in unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden, agieren und reagieren auch unterschiedlich. Besonders deutlich werden etwaige Unterschiede dann, wenn Benchmarks eine künstliche und dauerhafte Vollast über mehrere Stunden erzeugen, die so im Alltag nie stattfindet.

In einem Alltagsszenario sind die Unterschiede zwischen TSMC- und Samsung-A9 weit weniger dramatisch, wie die zwei Videos hier und hier zeigen. Wir reden hier von einstelligen Prozentpunkten im normalen Gebrauch.

Unterschiede innerhalb des Toleranzbereichs.

Die Anzahl der in den Videos verglichenen iPhones ist auch zu gering, um wirklich aussagekräftige Daten zu generieren. Bei der Massenproduktion von Computerchips gibt es immer kleinere Schwankungen und Toleranzen. Da können sich auch durchaus Chargen desselben Herstellers voneinander unterscheiden, also beispielsweise zwei TSMC-Chips. Wer sich schon einmal einen PC selbst zusammengebaut hat, dürfte auch gemerkt haben, dass die gekaufte CPU durchaus eine etwas höhere oder auch niedrigere Taktfrequenz aufweisen kann, als auf der Verpackung angegeben.

Man kann auch nicht ausschließen, dass eine Produktionscharge von Samsung am unteren Limit der Toleranz kratzt. Das sind aber alles nur Vermutungen. In den Kommentarbereichen finden sich auch genügend Nutzer eines Samsung-A9, die keine Probleme mit ihren Geräten haben, und umgekehrt.

Es haben ja auch noch viel mehr Faktoren im Alltag Einfluß auf die Akkulaufzeit eines Smartphones. Unter anderem die Signalstärke der Mobilfunk- und WLAN-Netze, wie viele E-Mail-Accounts man eingerichtet und wie man diese konfiguriert hat, welche Apps installiert sind und genutzt werden, und so weiter.

Was unter dem Strich zählt, ist, ob die neuen iPhones, ungeachtet welcher Chip verbaut ist, die von Apple angegebenen und beworbenen Werte für Leistung und Akkulaufzeit erreichen. Alles andere ist unnötiges Drama.

Es ist aber natürlich nicht ausgeschlossen, dass einzelne iPhones einen Hardware-Defekt aufweisen. Das kommt durchaus vor. Wenn der iPhone-Akku unerwartet früh in die Knie geht, sollte man eine Wiederherstellung in Betracht ziehen, denn oft schleusen sich auch Softwarefehler beim Einspielen eines alten Backups ein. Solche Bugs können sich auch negativ auf die Akkulaufzeit auswirken. Das war auch bei mir der Fall. Bei mir war aber nicht der Akku betroffen, sondern teilweise die 3D-Touch-Funktionalität. Eine Wiederherstellung hat das Problem gelöst.

Folgend ein paar Antworten auf Fragen, die ich die letzten Tage besonders häufig gelesen habe.

Ist der A9 gar kein Apple-Chip?

Der A9 im iPhone 6s und iPhone 6s Plus ist sehr wohl ein Apple-Chip, auch wenn er von Samsung Semiconductor und TSMC in Auftrag gefertigt wird. Apple hat den A9 entwickelt, so wie auch alle A-Chips zuvor. Man kann es sich vorstellen wie ein Architekt, der ein Hochhaus entwirft, aber jetzt nicht selbst mit Mörtel und Spachtel anfangen kann Stein auf Stein zu setzen.

Apple ist der Architekt, hat aber selbst nicht die nötigen Ressourcen in Form von Fabriken, um diese eigenentwickelten Ein-System-Chips in so kurzer Zeit und in so großer Zahl herstellen zu können. Es ist jetzt auch nicht so, dass Samsung einfach selbst einen A9 fertigen kann. Der A9 ist, wie alle anderen A-Chips, Apples Entwicklung und gehört Apple.

Warum Chips von TSMC und Samsung und nicht nur von TSMC?

Die Entwicklung eines eigenen ARM-Chips, nehmen wir den A9 als Beispiel, dauert Jahre. Es ist ein irrsinnig aufwendiger Prozess.

Sehr grob heruntergebrochen fängt alles am sprichwörtlichen Reißbrett an. Zunächst wird das Chip konzipiert. Man legt die Spezifikationen fest und was er können soll. Ein System-on-a-Chip (SoC) wie der A9 besteht aus einer CPU, einer Grafikeinheit, Speicher, Bildsignalprozessor, einem Motion-Co-Prozessor (M9) und anderen Komponenten.

Ein paar Schritte weiter werden dann die einzelnen Komponenten des System-on-Chip simuliert, was nicht in Echtzeit geschieht, da man Millionen Schaltungen simulieren muss. Dann werden die einzelnen Komponenten (CPU, GPU, etc) zusammen simuliert, was noch länger dauert. Irgendwann, nach Jahren der Entwicklung, Simulation und Validierung, ist man dann soweit um einen oder vielleicht eine Hand voll Chips in einem Testlauf in Kleinstserie Realität werden zu lassen und zu „backen“.

Jedoch ist einer der ersten Schritte überhaupt festzulegen, wer den Chip in millionenfacher Ausführung in so kurzer Zeit in Auftrag herstellen kann. Nun braucht Apple nicht 1 bis 2 Millionen A9-Chips, sondern 50-100 Millionen in einem relativ kurzen Zeitraum, maximal Monate. Das ist eine Mammutaufgabe, die selbst die größten Chip-Auftragshersteller nur schwer stemmen können. In diesem Falle ist TSMC Apples primärer Chip-Fabrikant, jedoch hat TSMC nur Kapazitäten für rund 60 Prozent der benötigten A9-Chips. Die restlichen 40 Prozent lässt Apple von Samsung Semiconductor fertigen.

Natürlich ist Apple, wie auch jeder andere Hersteller, sehr bemüht die Produktionsverfahren seiner Zulieferer anzugleichen, besonders wenn ein Bauteil von mehreren Zulieferern gefertigt werden muss. Im Falle des A9 haben TSMC und Samsung Semiconductor aber unterschiedliche Herstellungsverfahren, die sich zumindest im Nanometerbereich voneinander unterscheiden.

Was ist ARM?

ARM ist die Bezeichnung für eine Mikroprozessor-Architektur des gleichnamigen Chip-Herstellers, welcher 1989 von Apple und dem Unternehmen Acorn gegründet wurde. Beinahe jedes Smartphone und Tablet heutzutage wird von einem ARM-Prozessoren angetrieben. Apple ist eines der wenigen Unternehmen, welches eine ARM-Architektur-Lizenz besitzt und das ist die allumfassenste und auch teuerste Lizenz, die ARM anbietet. Mit so einer Lizenz kann man sich schlicht gesagt seine eigenen ARM-Chips entwerfen, was Apple auch tut.

 

Weitere Themen: iPhone 6s, Apple Event am 9. September 2015: iPhone 6s, Apple TV und Co. (Live-Ticker & Live-Stream), Apple