古爾曼表示,蘋果M3 Ultra處理器將最高配備32核CPU、高達80核GPU,此外還將支持256GB統(tǒng)一內(nèi)存,這三項指標(biāo)均是M3 Max芯片的兩倍。
與上一代的旗艦型號M2 Ultra芯片相比,其GPU核心數(shù)量從最大76個提升至80個,CPU核新數(shù)從24提升至32核。
從爆料可以看出下一代M3 Ultra在CPU核心數(shù)上遠超M2 Ultra,而在GPU核心數(shù)上的提升幅度則比較小,但得益于全新的架構(gòu),其性能的提升幅度有望明顯高于GPU核心數(shù)的增加。
此外值得注意的是,M3 Ultra芯片的CPU核心增加主要集中在性能核心,而非效率核心,這也是M3 Ultra芯片將能夠更好地應(yīng)對高負載任務(wù)。
目前已經(jīng)發(fā)布的M3 Max芯片,在Geekbench 6 的GPU測試中超越了M2 Ultra,預(yù)計M3 Ultra的性能將更加強大,堪稱蘋果史上最強大PC處理器。
不過由于這款處理器尚未正式發(fā)布,因此其參數(shù)、性能等還需進一步確認。
果的產(chǎn)品向來不會著重的強調(diào)參數(shù)規(guī)格,而是把它們轉(zhuǎn)化為人們?nèi)菀桌斫獾脑~匯。
單說 300ppi,大眾可能并沒有明確的概念,但標(biāo)榜出視網(wǎng)膜屏(Retina),可能就有了幾分輪廓。
而這種模棱兩可的認知到了芯片上就更容易讓人迷惑,不同于 Intel 復(fù)雜迷惑的產(chǎn)品線,蘋果的芯片就簡單很多,每年隨著 iPhone 更新一代,A 字母附帶一個數(shù)字,統(tǒng)一的規(guī)格,統(tǒng)一的表現(xiàn),清晰明了。
再加上蘋果 A 芯片一向的躍進式升級,以及讓對手汗顏的功耗比,一年一枚芯片足夠傲視群雄。
iPhone 13 Pro Max 搭載的才是滿血 A15.
只是 A 系列芯片到了第十五個年頭,也就是 A15 上,卻衍生了三個版本,分別由不同的產(chǎn)品所演繹。
iPhone 13、13 mini 的 A15 在 GPU 上縮水了一個核心,為 4 核心。iPad mini 6 的 A15 在 CPU 大核心最高頻率有所縮水,為 2.9GHz。只有 iPhone 13 Pro、13 Pro Max 的 A15 為滿血版本(主頻 3.2GHz,5 核心 GPU)。
蘋果罕見的把 A15 分成了三款配置不同的 SoC,這是根據(jù)產(chǎn)品定位的刻意行為,還是另有隱情?
早在三年前,蘋果在 A12 上就做出了兩個衍生版本,為 iPad Pro(2018)配備的 A12X,以及為 iPad Pro (2020)配備的 A12Z。
A12X、A12Z 是 A 系芯片越級的存在,現(xiàn)在已被 M 芯片所替代,而 A15 表現(xiàn)已經(jīng)超越了 A12Z.
A12X、A12Z 與 A12 在 CPU、GPU 核心數(shù)上完全的不同,幾乎可以算作全新型號的 SoC。但 A12X 與 A12Z 卻僅差 1 個 GPU 核心,甚至在 TechInsights 的相關(guān)分析中表示它們的裸片幾乎相同。
左:A12Z、右:A12X,二者模塊排列一模一樣。圖片來自:TechInsights
A12Z 上的每個功能模塊的位置與 A12X 如出一轍,A12Z 只是把 A12X 未開啟的第八顆 GPU 開啟了。
分析至此,TechInsights 猜測「開核」的行為更像是臺積電在 7nm 工藝上的成熟,有著更高的良率,甚至可以大膽的說 18 個月后,臺積電制造的 A12X「芯片體質(zhì)」更好。
「芯片體質(zhì)」其實并非是個新鮮詞匯,在傳統(tǒng)的芯片行業(yè),這已不是個秘密。
猶如生化實驗室的現(xiàn)代芯片制造廠。圖片來自:Intel
芯片制造過程需要數(shù)百道工序,十分的精密。在不斷地刻蝕、氧化、清洗流程中,一片晶圓上的不同區(qū)域有著物理特性的差別,算是一種工藝偏差。
而把這些晶圓再分割成不同的芯片,工藝偏差會導(dǎo)致功耗表現(xiàn)的不同,有的快一點省一點,有的慢一點廢一點,有的加電壓后能夠維持很高的頻率,有的一加電就宕機。
制造 Intel 第九代處理器的 11.8 英寸晶圓
一整塊晶圓的制造成本大概數(shù)千美元,同時也會耗時幾個月的時間,為了能夠充分利用這來之不易的芯片,傳統(tǒng)芯片廠商便會根據(jù)「體質(zhì)」來具體劃分為不同的處理器型號。
生產(chǎn) i9-10900 處理器的同一塊晶圓可能產(chǎn)出的處理器型號。圖片來自:Techspot
拿我們熟悉的 Intel 桌面級處理器舉例,這塊晶圓按計劃是生產(chǎn) i9-10900,它有 10 核心 CPU 與集成的 GPU,但由于工藝、溫度等等因素,再除去邊緣 5%~25% 的廢料,剩余的部分可能只有 10% 的面積能夠達到 i9-10900K 的芯片設(shè)計要求,另外一大部分可以以 i9-10900 型號出廠,也有一些被封閉核心以 i7、i5 出廠。
14nm 工藝巔峰的 Intel 第十代酷睿 i9-10900K.
簡單來說,芯片生產(chǎn)并非像其他電子產(chǎn)品一般,按照具體的型號去制定生產(chǎn)計劃,它更像是開「盲盒」,一整塊晶圓具體能生產(chǎn)多少片 i9、多少片 i7 或 i5 都難以確認。
而同一塊晶圓,相同型號的處理器,具體的「體質(zhì)」也不相同。這個「體質(zhì)」具體的實用價值就是超頻,其余性能幾乎相同。
CPU 超頻對于普通用戶來說,其實就是一個娛樂項目。在眾多 Intel 處理器中,K 后綴表示并未鎖頻,是 DIY 圈子里超頻的主力型號。
即使市場小眾,依然有提供挑選 CPU 體質(zhì)的機構(gòu),國外工作室 Silicon Lottery 就是這么一家。
驗過身包超的 i9 全部售罄。圖片來自:Silicon Lottery
同樣的 i9-10900K,也被它們挑選為 4 檔,包超 4.9GHz、5.0GHz、5.1GHz 以及 5.2GHz,價格也水漲船高,平均比 Intel 官方售價高出 100 美元,而 Silicon Lottery 也提供單獨的篩選體質(zhì)服務(wù)收費約為 40 美元。
另外,Silicon Lottery 透露,經(jīng)過篩選的 i9-10900K 均能夠超頻到 4.9GHz,其中 73% 可以達到 5.0GHz,而只有 24% 能夠維持 5.1GHz 以上的水準(zhǔn),也基本能看出「王中王」i9-10900K 大概去了兩成半。
Intel 與微星溝通的可超頻范圍,i5 31% 不及格、i7 有 32%、i9 有 27%. 圖片來自:微星
再橫向?qū)Ρ任⑿撬嫉牡谑?i9、i7、i5 處理器體質(zhì)比例,可以看出 i9 的體質(zhì)要遠好于 i5、i7。
當(dāng)然,主動挑選處理器體質(zhì),本質(zhì)上就是為了超頻準(zhǔn)備,對于普通用戶的常規(guī)使用來說,意義不大。
芯片生產(chǎn)過程中,根據(jù)芯片的體質(zhì)不同去區(qū)分型號十分常見。到了芯片面積小很多的移動端,這種情況依然存在。
高玩的超頻
芯片面積小,很難確保芯片僅一個核心出現(xiàn)「體質(zhì)」問題,更多的可能是切割后的芯片而成為廢料。
另外,由于移動芯片的出貨量遠大于 PC 端,像 Intel 一樣分等級顯然不太現(xiàn)實,廠商會傾向于「按差分配」,也就是向體質(zhì)差的看齊,統(tǒng)一調(diào)成較低的頻率,以保證整批芯片的良率。
只是,隨著移動端處理器的面積、核心數(shù)不斷增加,體質(zhì)不佳的芯片數(shù)量增加,再按照此前的調(diào)校就有些得不償失,這就好像把 i9 封裝成了 i5 賣出去。
移動芯片廠商也開始追尋 Intel、AMD 傳統(tǒng)芯片廠商分級賣處理器的步伐。比如說高通現(xiàn)在的 Plus 版本,以及麒麟的 9000 和 9000e、900 和 900e,甚至上文的 A12X、A12Z 都是同樣的道理。
蘋果此次把 A15 分出三款不同的 SoC 也更像是芯片行業(yè)的一個通用做法。在生產(chǎn) A15 的過程中,體質(zhì)最佳的留給 iPhone 13 Pro 系列,GPU 體質(zhì)不佳的分給 iPhone 13、13 mini,CPU 體質(zhì)不佳的留給 iPad mini 6。
如同 Intel 把 14nm 工藝打磨的足夠成熟后,超頻的潛力較為一般,尤其是 i7、i5。而蘋果這邊其實也較為類似,今年的 A15 仍然是基于臺積電的 5nm 工藝,CPU 提升有限,但滿血版的 A15 在 GPU 表現(xiàn)卻判若兩人,向前邁進了一大步,不排除是因為核心數(shù)的增加。
今后 A16、A17 想要繼續(xù)拔高性能表現(xiàn),更新的制程、更高的頻率、更好的工藝、更大的面積都是改進方向,由此來說后續(xù)這種移動端處理器分級(少個 CPU、少個 GPU)的現(xiàn)象應(yīng)該更為普遍。
不過,桌面級處理器的體質(zhì)辨別,更多是影響「超頻」,面向的是核心玩家,在 DIY 過程中可以自行(或加錢)選擇更好體質(zhì)的處理器。
而在移動端這里,你買到的是一整套已經(jīng)挑選完畢并經(jīng)過統(tǒng)一調(diào)校的產(chǎn)品,即使 Root 后通過三方軟件超頻,最終可能會影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及續(xù)航水準(zhǔn)。
更別說在手機 ARM 架構(gòu)的處理器中,提升 0.1GHz 是否會得到相同的增益。這里的反例是高通驍龍 888+ 之于高通驍龍 888,具體可以查看《高通驍龍 888 對比高通驍龍 888+》的文章。
M1 芯片可能是蘋果硬件大一統(tǒng)的最后一塊拼圖.
蘋果的產(chǎn)品線相較以往已經(jīng)有了足夠的擴展,iPhone、iPad、Mac 三大硬件產(chǎn)品線幾年間在不斷擴充調(diào)整。蘋果自研芯片也不僅限于面向移動端的 A 系列,為了對產(chǎn)品有更全面的掌控,開始逐步涉及桌面級芯片,而剛發(fā)布的 M1 就展現(xiàn)了足夠的競爭力。
M2、M1X 或許有更多的衍生型號出現(xiàn)以區(qū)分不同的產(chǎn)品定位.
并且,M1 也有著相應(yīng)的分級,同樣有缺少一個核心 GPU 的版本和標(biāo)配版本,而在傳聞之中的 M1X 會有更多的 CPU 核心與 GPU 核心。如此來說,這種芯片的分級像極了傳統(tǒng)廠商 Intel。
或許,將來對于蘋果產(chǎn)品來說,不同等級的 SoC 也會成為不同等級產(chǎn)品的一個重要區(qū)分,對于日常體驗來說可能區(qū)別不大,但對一些高能進階的功能,或許一個 GPU 核心就會是一個門檻。
天凌晨,蘋果正式發(fā)布了一系列的新品,包含搭載A15芯片的新款iPhone SE、搭載M1芯片的新款iPad Air,集成A13芯片的Studio Display顯示器、iPhone 13系列推出了全新的“蒼嶺綠”配色以及首發(fā)M1 Ultra芯片的Mac Studio主機。
其中,最值得咱們關(guān)注的,無疑就是Apple M1 Ultra,這顆芯片擁有最多20核CPU+64核GPU+32核神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎核心。搭載這顆芯片的Mac Studio被蘋果譽為“造夢引擎”,在性能方面甚至超越了采用英特爾至強處理器+Radeon Pro W6800X Duo顯卡,售價接近40萬元的Mac Pro,但價格卻只有后者的1/10。
下面,咱們就來簡單了解一下Apple M1 Ultra的特色。
Apple Silicon家族后繼有人
10多年前,蘋果自Apple A4開始便走上了自主研發(fā)的道路,從基于Cortex-A8原生架構(gòu)的優(yōu)化再到基于ARM指令集的原創(chuàng)設(shè)計,蘋果設(shè)備鳥槍換炮,無論iPhone還是iPad就好像坐上了火箭,性能一路領(lǐng)先同期的Android陣營,到了Apple A15 Bionic時代更是讓競爭對手羨慕嫉妒恨。
2020年6月,蘋果在WWDC 2020大會上正式宣布將在PC產(chǎn)品中全面棄用英特爾X86處理器,改用自研Apple Silicon芯片的消息,并給出了2年的過渡期。
11月,第一批搭載Apple M1處理器的MacBook Air 13、MacBook Pro 13和Mac Mini正式登臺,2021年4月Apple M1還拿下了iMac一體機,在MacOS Big Sur操作系統(tǒng)和Universal、Rosetta 2等編譯工具的加持下已經(jīng)可以承擔(dān)其部分生產(chǎn)力任務(wù),無疑是在長期被X86芯片制霸的PC領(lǐng)域投下了一枚重磅炸彈。
2021年10月,蘋果終于發(fā)布了Apple Silicon的后繼型號,也就是全新的Apple M1 Pro和M1 Max,它們將被用于性能級的14英寸和16英寸的MacBook Pro身上,正式向高端X86 PC和工作站發(fā)起挑戰(zhàn),將Mac系列PC的ARM化進行到底。
誰能想到,已經(jīng)不弱的Apple M1在M1 Pro和M1 Max面前就是個“弟弟”,而在X86領(lǐng)域堪稱皇帝的酷睿i9也變成了方便果粉參考的“計量單位”。
風(fēng)水輪流轉(zhuǎn),M1 Max在最新的Apple M1 Ultra面前也淪落成了“弟弟”,而且這回的“計量單位”甚至換成了英特爾至強處理器。
Apple M1家族對比
大家還記得蘋果Apple M1芯片的基本規(guī)格嗎?它采用5nm制程工藝,擁有160億個晶體管,采用4大核+4小核共計8個CPU核心,集成最多8個核心的GPU和16個神經(jīng)引擎的AI核心,支持統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)。這顆芯片內(nèi)還包含雷電/USB4控制器、PCIe 4.0控制器、Secure Enclave安全模塊、機器學(xué)習(xí)加速器、高質(zhì)量ISP、高性能NVMe存儲、高效音頻處理器、HDR視頻處理器、高級顯示引擎、性能控制器、加密加速器和Apple T2在內(nèi)的諸多功能模塊,是一顆超高集成度的SoC芯片。
在CMOS傳感器領(lǐng)域有一句名言:“底大一級壓死人”。在處理器(SoC)領(lǐng)域也有這么一句話:“晶體管數(shù)量壓死人”——在相同制程工藝的情況下,芯片面積越大意味著晶體管數(shù)量越多,也代表著性能和功能越強。
和最初的Apple M1處理器相比,Apple M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra同樣5nm制程工藝,但芯片面積卻分別提升了2倍~8倍,晶體管數(shù)量也達到了337億、570億和1140億,在消費級處理器領(lǐng)域堪稱“嚇人”。而這些多出來的晶體管,就是Apple M1 Ultra的競爭底蘊。
Apple M1 Ultra詳細解讀
從本質(zhì)來看,Apple M1 Ultra并不是什么新品,它其實就是由2顆Apple M1 Max“縫合”而來的怪獸。
2顆Apple M1 Max芯片之間通過蘋果創(chuàng)新定制的多晶粒架構(gòu)“連在一起”,官方將這種連接架構(gòu)命名為“UltraFution”,該架構(gòu)擁有1萬多個信號點,芯片相互之間的數(shù)據(jù)傳輸速率高達2.5TB/s,延遲和功耗都非常低。
1顆Apple M1 Max的晶體管數(shù)量就是570億,由2顆M1 Max縫合而來的M1 Ultra晶體管數(shù)量也首次突破千億大關(guān),達到了1140億,整顆芯片上的統(tǒng)一內(nèi)存最高可以達到128GB,內(nèi)存帶寬也進一步提升至800GB/s。
在這里做下科普。所謂的“統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)”,就是指M1系列芯片基板上的LPDDR5芯片即可用當(dāng)做內(nèi)存,也能扮演GPU顯存的角色,而且速度和延遲表現(xiàn)更好,類似技術(shù)也常見于游戲主機領(lǐng)域,比如索尼PS5的CPU和GPU就共享16GB GDDR6內(nèi)存。
Apple M1 Ultra的CPU部分包含16個性能核心,4個能效核心,共計20核心。其中,每個性能核心都擁有192KB指令緩存、128KB數(shù)據(jù)緩存,總計48MB二級緩存。每個能效核心擁有128KB指令緩存、64KB數(shù)據(jù)緩存,總計8MB二級緩存。
Apple M1 Ultra的GPU核心也翻番到了最多64個,包含8192個執(zhí)行單元,最多196608個并發(fā)線程,最大算力21TFlops,紋理填充率每秒6600億,像素像素填充率每秒3300億。
與此同時,Apple M1 Ultra的神經(jīng)引擎核心翻番至32個,算力每秒22萬億操作。還集成2個視頻解碼引擎、4個視頻編碼引擎、4個ProRes編解碼引擎,支持硬件加速H.264、H.265、ProRes、ProRes RAW,雷電/USB4控制器、PCIe 4.0控制器等諸多功能模塊自然也是全部繼承了下來。
借助Apple M1 Ultra強大的視頻輸出能力,搭載這顆芯片的Mac Studio主機支持5路視頻輸出,其中通過USBC接口支持4個6K@60Hz顯示輸出,通過HDMI接口支持1個4K@60Hz顯示輸出,而且都支持10億色彩,在生產(chǎn)力方面做到了極致。
接下來就是蘋果通過PPT吊打競爭對手的時間了。
根據(jù)蘋果的官方數(shù)據(jù),Apple M1 Ultra相比桌面16核心處理器在相同功耗下性能領(lǐng)先90%。
Apple M1 Ultra相比桌面16核心處理器在相同性能時可節(jié)省100W功耗。
在GPU方面,Apple M1 Ultra相比高端獨顯在同性能時可節(jié)省200W功耗,相比主流GPU在同性能時也能節(jié)省2/3的功耗。
在Mac Studio主機的官網(wǎng)宣傳頁面,蘋果還給出了在專業(yè)生產(chǎn)力軟件下Apple M1 Ultra的性能情況,總之就是上秒至強i9,下秒Radeon Pro W專業(yè)獨顯的節(jié)奏。
按照官方的描述匯總,在Mac Studio產(chǎn)品中,Apple M1 Ultra的CPU性能相比16核英特爾至強處理器提升了90%,相比32核至強提升了60%。GPU性能相比27英寸iMac中的AMD Radeon Pro 5700XT獨立顯卡提升高達4.5倍,相比Mac Pro中的AMD Radeon Pro W6900X性能提升幅度也達到了80%。
當(dāng)然,Mac Studio主機的價格也并不便宜,搭載滿血版Apple M1 Ultra的配置需要41999元起。但即便如此,這個價格也遠遠低于搭載至強處理器的Mac Pro。
來自蘋果的啟示
如果說前年的Apple M1只是蘋果自研PC芯片的初試啼聲,隨后的Apple M1 Pro/Max則屬于一鳴驚人,最新的Apple M1 Ultra更是讓傳統(tǒng)X86深感恐懼。
在它們的幫助下,新Mac設(shè)備可為“上得廳堂,下得廚房”,MacOS Monterey系統(tǒng)及各類APP也能將M1系列芯片的性能發(fā)揮至極致,Mac PC的ARM化勢不可擋。
Apple M1系列芯片之所以能在Mac領(lǐng)域取得成功,源于蘋果特色的封閉生態(tài),其硬件和系統(tǒng)是深度綁定的,開發(fā)者想要開發(fā)MacOS的應(yīng)用就必須適配Mac的硬件生態(tài)。當(dāng)英特爾和AMD還在為兼容歷史指令集而頭疼時,蘋果已經(jīng)丟掉了歷史包袱,全面取消了32位指令集,因而可以輕裝前行,用省下來的晶體管和芯片面積布置更多的功能單元,還能將統(tǒng)一架構(gòu)的內(nèi)存直接封裝在CPU芯片的基板上,無需考慮與任何第三方硬件(如內(nèi)存條,M.2 SSD)的兼容問題。
作為普通消費者,一方面是感覺新Mac PC真的好強,一方面也會感嘆它們真的好貴,希望Windows設(shè)備中也能出現(xiàn)與其抗衡的競品。可惜,就現(xiàn)在來看,Apple M1系列ARM芯片在Mac PC領(lǐng)域的成功很難復(fù)制,需要微軟、谷歌、高通等上下游廠商甩下歷史包袱重新出發(fā)。但是,不能運行我們熟悉老舊軟件的Windows還是Windows嗎?
Windows陣營至今也沒有完成對ARM架構(gòu)生態(tài)的建設(shè),唯二的好消息就是Windows 11可以直接運行部分Android APP,但在體驗上依舊不夠完美。高通發(fā)布的驍龍G3x Gen1計算平臺由4顆Cortex-X1超大核和4顆Cortex-A78大核組成,具備和第一代Apple M1芯片金競爭的資本,2022年旗艦級驍龍本在性能上會有明顯提升。
話又說回來,雖然Apple M1 Ultra在PPT上各種碾壓X86處理器,但在擴展性、虛擬化游戲這些需求面前,X86 PC依然有著不可替代優(yōu)勢。只能說,在某些專業(yè)的生產(chǎn)力應(yīng)用領(lǐng)域,蘋果M1系列芯片的優(yōu)勢將越來越大,短期內(nèi)X86陣營毫無逆轉(zhuǎn)的可能。