Cela fait plusieurs années maintenant qu’Apple a creusé significativement l’écart avec les processeurs mobiles concurrents. Son équipe chargée du système-sur-puce qui concentre processeur, puce graphique et d’autres composants essentiels est toujours à la tête du domaine et l’Apple A13 Bionic des iPhone 11 ne fait pas exception. AnandTech a publié son test des nouveaux iPhone et fidèle à sa réputation, le site a longuement testé les nouveaux CPU et GPU de l’appareil.

L’occasion de vérifier les promesses du constructeur, qui a annoncé pendant sa présentation des nouveaux iPhone des gains de l’ordre de 20 % dans tous les domaines, le processeur, la puce graphique ou encore le moteur neuronal. Ce n’est pas autant que certaines années passées, mais comme la firme n’a pas manqué de le rappeler à de multiples reprises, ses puces étaient déjà en avance par rapport à la concurrence.

Et puis les gains en termes de performances brutes n’étaient pas la seule promesse d’Apple. Cette année, l’accent a été mis tout particulièrement sur l’économie d’énergie : il est question d’une baisse de la consommation énergétique qui varie entre 30 et 40 % selon les cas. L’Apple A13 est-il en effet plus rapide tout en consommant moins ? La réalité est plus compliquée.

Comme l’A12 l’an dernier, le CPU de l’Apple A13 est composé de six cœurs : deux rapides, surnommés « Lightning » (oui, comme la prise) et quatre économes, surnommés « Thunder ». La gravure reste à 7 nm et même si le constructeur a indiqué que c’était un nouveau procédé, AnandTech rappelle que les changements sont en fait minimes dans ce domaine. La puce dans son ensemble est environ 18 % plus grosse que le modèle de l’an dernier, ce qui est logique quand on sait qu’elle intègre plus de composants — 8,5 milliards de transistors, soit 1,5 de plus que dans l’A12 — et que la finesse de gravure n’a pas évolué.

Pour améliorer les performances de son processeur, Apple a légèrement poussé la fréquence de fonctionnement des six cœurs. Les deux Lightning peuvent désormais monter autour de 2 666 MHz, contre 2 514 au maximum sur l’A12. Les quatre Thunder passent au maximum à 1 728 MHz contre 1 587 l’an dernier, mais leur plus gros avantage sur l’A13 est de toujours bénéficier de ce maximum. Sur l’ancien processeur, la fréquence maximale de ces cœurs économes diminuait un petit peu quand ils fonctionnaient en même temps.

De fait, les changements les plus significatifs cette année ne sont pas à chercher dans les cœurs les plus puissants de l’Apple A13, qui évoluent assez peu. Il y a quelques différences subtiles entre les deux générations, mais les détails sont trop techniques pour les évoquer ici. La nouveauté la plus importante est l’ajout d’instructions AMX, spécifiques à Apple. On ne sait pas à quoi elles servent exactement, les développeurs n’y ont pas accès et pour l’heure, il semble que leur usage soit strictement interne. Quoi qu’il en soit, ce n’est pas quelque chose qui devrait changer les performances du processeur au quotidien, du moins pas pour le moment.

Les quatre cœurs économes ont davantage évolué, avec des changements très pointus que je ne vais pas m’aventurer à expliquer ici ; si les ALU, FP et autres TP vous intéressent, tous les détails sont disponibles dans le test d’AnandTech. Les cœurs Thunder sont en tout cas nettement plus puissants que les équivalents de l’Apple A12 et le site explique qu’Apple a opté pour une approche différente de Qualcomm. Ainsi, ils sont désormais deux à trois fois plus performants que les cœurs économes du Snapdragon 855, tout en étant plus économes par rapport à l’an dernier.

Le cache, de la mémoire dédiée au processeur, est essentiel pour obtenir de bonnes performances. L’Apple A12 avait doublé la quantité de mémoire intégrée à la puce par rapport à l’année précédente et ce changement avait contribué en partie aux progrès nets de cette génération. Rien d’aussi significatif cette année, l’A13 Bionic reste à 16 Mo de cache, mais il y a quand même des changements. Et encore une fois, ce sont surtout les cœurs économes qui en profitent. Le cache dédié aux quatre cœurs Thunder est plus grand et surtout plus rapide, ce qui participe à ses bonnes performances.

Toutes ces observations théoriques sont intéressantes, mais quelles sont les conséquences pratiques de ces changements ? AnandTech a essayé d’évaluer les performances en usage réel de l’Apple A13 et le site ne s’est pas contenté d’un benchmark dans Geekbench. Le test spécialisé SPEC CPU2006 a été utilisé à nouveau, parce qu’il permet de mettre en avant des détails plus précis sur le fonctionnement d’un processeur, et aussi parce qu’il tient compte de la consommation électrique du composant.

Les deux graphiques générés font un petit peu peur, mais ils sont en fait assez simples. Sur le côté gauche, il y a la consommation énergétique et plus la barre est petite, mieux c’est ; à droite, c’est la performance et cette fois, plus elle est longue, mieux c’est. Il y a deux graphiques, car les tests se font avec des nombres entiers (SPECint) et sur des nombres en virgule flottante (SPECfp). Chaque test permet de tester des aspects différents des performances d’un processeur.

Le site a utilisé ce même test sur l’Apple A13, sur deux générations antérieures de processeur Apple ainsi que sur quatre processeurs de smartphone Android : le Snapdragon 855, les deux derniers processeurs Kirin de Huawei et le dernier processeur Exynos de Samsung. Que conclure de tout cela ? Qu’Apple n’a pas menti sur les gains en matière de performances, mais que le bilan est plus compliqué qu’escompté sur le plan énergétique.

Côté performances en effet, entre l’A12 et l’A13, on observe des gains sur tous les tests. Selon les cas, ces gains sont plus ou moins significatifs, mais la moyenne s’approche des 20 % promis par Apple. Par contre, en poussant le processeur dans ses derniers retranchements, comme les mesures de performances le font, AnandTech note que la consommation énergétique est en hausse. Dans plusieurs tests, la nouvelle puce d’Apple a consommé plus que l’ancienne, et pas qu’un peu : sur l’un des tests, le processeur a nécessité un watt de plus. C’est énorme pour un processeur mobile et le test a été mené avec un refroidissement actif pour que le smartphone ne surchauffe pas et bride la puce.

Apple avait pourtant promis des gains énergétiques de l’ordre de 30 % et le constructeur n’a pas menti, mais sa formulation laissait volontairement entendre que l’on avait de meilleures performances et une consommation en baisse, ce qui n’est pas le cas. Comme le note le test, c’est en fait un ou qu’il faut lire entre les deux. L’Apple A13 est 20 % plus rapide à son maximum, ou alors il est 30 % plus économe à puissance égale. Pour atteindre la performance maximale de l’A12, on consommera bien environ 30 % d’énergie en moins. Mais pour dépasser ce niveau et bénéficier des gains supplémentaires par contre, il faudra compter sur une consommation en nette hausse.

À l’usage, ce choix n’est pas forcément gênant, puisque l’on n’utilise jamais le processeur d’un smartphone à 100 % de sa capacité sur une longue période. De ce fait, en usage courant, l’Apple A13 devrait consommer moins que l’A12 et l’excellente autonomie des iPhone 11 prouve que ce n’est pas un problème. En outre, la dissipation thermique est suffisamment bonne sur les iPhone 11 Pro pour éviter un bridage des performances trop rapide. C’est moins vrai pour l’iPhone 11, qui a une conception interne différente et apparemment moins efficace pour refroidir le processeur.

C’est le même topo pour la puce graphique, qui est 20 % plus performante quand elle tourne au maximum de ses capacités, ou bien 40 % plus économe quand elle fonctionne au même niveau que celle de l’Apple A12. Dans ce domaine, plus encore que pour le processeur, c’est la gestion thermique qui est essentielle et cela explique pourquoi l’iPhone 11 Pro Max s’en tire le mieux des trois et l’iPhone 11 est le moins bon du lot. Dans l’ensemble, Apple offre d’excellentes prestations dans ce domaine, le GPU prend la tête de certains tests et reste légèrement en retrait sur d’autres, uniquement parce que le constructeur est plus agressif sur le maintien de températures basses.

Sur la partie graphique, les 20 % de progrès annoncés par Apple ne sont pas les plus importants. C’est en performances prolongées que les améliorations de l’Apple A13 sont les plus franches, avec des progrès de l’ordre de 50 à 60 %. Et l’essentiel du gain ne vient pas du GPU lui-même, largement inchangé par rapport à l’an dernier, mais bien du refroidissement bien meilleur sur les iPhone 11. Le journaliste d’AnandTech a d’ailleurs noté que ses exemplaires de test n'avaient pas dépassé 41° pendant tous les benchs, ce qui est impressionnant.

À l’heure des bilans, l’Apple A13 n’est pas une puce aussi impressionnante que les générations antérieures. Apple sait bien qu’elle a une bonne longueur d’avance dans le domaine, que la concurrence ne va pas combler son retard de sitôt et qu’augmenter encore la puissance n’a pas forcément beaucoup d’intérêt sur les smartphones. Ce n’est pas pour autant une génération où il ne s’est rien passé.

Les performances sont bien en hausse cette année encore, à tel point que l’Apple A13 fait quasiment aussi bien que les meilleurs processeurs pour ordinateurs d’Intel et d’AMD. Pour le plaisir, AnandTech a opposé le CPU d’Apple aux meilleurs processeurs du moment chez les deux fondeurs historiques et il est au même niveau sur les tests SPECint et en retrait de 15 % sur les tests SPECfp.

Naturellement, la comparaison atteint très vite ses limites, tant les usages diffèrent et les processeurs d’ordinateurs de bureau peuvent maintenir une charge élevée beaucoup plus longtemps. Mais année après année, Apple continue de réduire l’écart entre son processeur mobile et ceux qui sont taillés pour les ordinateurs et c’est encore le cas en 2019. Le tout, en optimisant la consommation énergétique en usage courant : pas si mal pour une « petite » mise à jour…