1073
點擊【免費獲取】《2021年全球智能手機競爭格局趨勢預(yù)測》
前往【技術(shù)文檔】專區(qū)，獲取更多 相關(guān)資料
Apple繼發(fā)布M1 SoC一年后，前不久隨著新款MacBook Pro的發(fā)布，推出了M1 Pro和M1 Max SoC。
由于多年來為手機和平板設(shè)計RISC SoC的經(jīng)驗，Apple已經(jīng)掌握了軟件（OS和APP）和硬件系統(tǒng)架構(gòu)。M1是Apple首個適用于入門級Mac的高性能SoC，成功促使該公司加快了更先進的SoC的開發(fā)。
與Intel的通用處理器不同，蘋果的M1系列SoC是一種ASIC，只能用于Apple設(shè)計的PC。M1 Pro和M1 Max擁有更多的性能核，但能效核從M1的4個減少到2個。兩者基于TSMC的5nm技術(shù)。
M1 Pro、M1 Max、M1和A15的比較
Apple沒有透露有關(guān)新CPU內(nèi)核或頻率的信息。根據(jù)TSMC在第26屆技術(shù)研討會上提供的信息，N5P比N5快5%，能效高10%，盡管晶體管密度沒有提高。據(jù)Apple稱，M1 Pro和M1 Max的晶體管分別為33.7億和57億個。因此，M1 Pro和M1 Max的芯片尺寸將分別接近251.3mm²和425.1mm²。兩者都打破了過往Apple芯片的尺寸和晶體管數(shù)量記錄。
M系列芯片的這種演變符合Apple處理器的發(fā)展戰(zhàn)略。通過與TSMC密切合作，每兩年Apple的芯片會有一次重大的改進。除了手機的Ax芯片外，蘋果在2020年為PC推出了M系列芯片，目標是在兩年內(nèi)取代所有Intel芯片。iPhone、iPad和Mac中的SoC架構(gòu)相似，但Mx芯片的內(nèi)核更多，cache內(nèi)存更大。換句話說，Apple最新和最先進的處理器將是PC的Mx，而不是手機的Ax。Ax將繼承Mx的功能和創(chuàng)新，并成為其定制版本。
SLC（system-level cache）
從M1 Pro和M1 Max的die shot來看，SLC估計達到了48MB和96MB，遠大于A15的32MB和M1的24MB。Apple提高了cache容量，以提高系統(tǒng)性能，同時犧牲了芯片尺寸以降低功耗。為了提高系統(tǒng)效率，SLC可以在多個SoC子系統(tǒng)（如CPU和GPU）之間共享。此外，更大的cache可以降低SoC訪問DRAM的頻率，降低系統(tǒng)功耗，降低對DRAM的要求，進而降低BOM。
Apple一直在擴展其新應(yīng)用的API，包括游戲、ray tracing和AR/VR。所有這些應(yīng)用都需要SoC具有多個相互通信和協(xié)作的內(nèi)核，以及巨大的SLC來提高響應(yīng)能力。
強大的GPUGPU是新款芯片性能的關(guān)鍵。M1 Pro和M1 Max分別有16個和32個GPU內(nèi)核。與CPU不同，GPU由大量微型核構(gòu)成。最初，GPU旨在加快特定的3D圖形操作，但現(xiàn)在它們能夠渲染越來越逼真的3D視覺效果，如light tracing。自3D圖形學(xué)引入以來，light tracing一直是圖形技術(shù)領(lǐng)域最重要的進步之一。這也是設(shè)計AR/VR/XR場景的關(guān)鍵技術(shù)。light tracing可用于移動、可穿戴設(shè)備、游戲和汽車等嵌入式領(lǐng)域，現(xiàn)在對任何3D環(huán)境的真實性都至關(guān)重要。
M1 Pro的GPU有16個內(nèi)核，只有5.2 TFLOP。然而，Apple聲稱，M1 Pro的GPU在某些功耗范圍內(nèi)提供與獨立GeForce RTX 3050 Ti 4GB相當(dāng)?shù)男阅?，同時功耗低70%。這可能是由于SoC在L2 cache和SLC中都有大量的共享cache。此外，GPU可以使用共享的32GB LPDDR5，這大大高于RTX 3050的4GB GDDR6。
Ray tracing是在2020年和2021年WWDC上重點強調(diào)的技術(shù)。在2021年WWDC上，與將其納入游戲相關(guān)的培訓(xùn)占所有技術(shù)培訓(xùn)課程的32.4%，成為了最熱門的培訓(xùn)主題。為了充分實現(xiàn)ray tracing的能力，這些API需要GPU支持。
GPU也可以用作更靈活的并行處理器，支持廣泛的AI應(yīng)用。在2017年WWDC上，Apple宣布了Core ML，允許開發(fā)人員為Apple設(shè)備創(chuàng)建捆綁的應(yīng)用。Core ML需要GPU支持。AR、游戲和成像等特定應(yīng)用是Apple當(dāng)前和近期將聚焦的應(yīng)用。
內(nèi)存架構(gòu)
M1 Pro和M1 Max都采用了LPDDR5，帶寬分別為200GB/s和400GB/s，明顯快于M1的68.2GB/s。Apple的內(nèi)存架構(gòu)無疑是其最大的優(yōu)勢之一。M1 Pro和M1 Max共享相同的UMA，將高帶寬和低延遲DRAM嵌入定制包中的單個池中。因此，所有核都可以同時檢索內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以動態(tài)排列寶貴的內(nèi)存資源。這極大地提高了系統(tǒng)性能，減少了功耗大的DRAM的使用，從而延長了電池壽命。
M1 Pro和M1 Max的目標群體
內(nèi)容創(chuàng)作者無疑是M1 Pro和M1 Max的最大目標群體。大多數(shù)Mac視頻/照片編輯軟件都可以支持M1系列Mac。大多數(shù)第三方軟件，如Adobe Photoshop和Lightroom，在Rosetta2兼容性下性能更快，同時在M1 Pro和M1 Max上功耗更低。
游戲開發(fā)人員是M1 Pro和M1 Max的潛在客戶。如前所述，Apple Store服務(wù)的主要收入來源之一是游戲。然而，之前基于Intel的Mac曾被認為不適合玩高質(zhì)量的游戲，因為它們的硬件無法滿足游戲的需求，更不用說AR/VR/XR游戲了。由于M1 Pro和M1 Max大幅改進的GPU，經(jīng)典游戲?qū)⒁浦驳皆?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/530604.html">ARM架構(gòu)中，這將鼓勵更多開發(fā)人員也這樣做。Apple還為最近的WWDC中的light tracing等3D情況提供了API和培訓(xùn)。這些是游戲制作以及AR/VR/XR場景構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。
結(jié)論
Apple的M1 Pro和M1 Max滿足了該公司對多任務(wù)處理、高性能和高能效的中高端筆記本電腦的要求。目前Apple的芯片大概已覆蓋了93%的Mac產(chǎn)品，未來這一比例肯定會繼續(xù)增長。
Apple的新Mac旨在吸引廣泛的客戶，包括內(nèi)容創(chuàng)作者、游戲設(shè)計師、游戲玩家和早期用戶。Apple的下一次芯片升級可能包括額外的高性能CPU內(nèi)核，改進多任務(wù)處理，更多的GPU內(nèi)核來提高視頻編輯和游戲的性能，以及AI訓(xùn)練的能力。
[參考文章]
M1 Pro, M1 Max Give Definitive Push to Apple’s M1 Journey — Brady Wang
