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苹果发布M2芯片:5nm,200亿晶体管
【更新日期】: 2022-06-07      【文章来源】:中科物联     【阅读量】: 297 次


虽然主要是一个以软件为中心的活动,但 Apple 的 WWDC 主题演讲通常也是发布一两个有趣的硬件的舞台,今年 Apple 也没有让人失望。

在公司今年最大的与 Mac 相关的主题演讲中,Apple 推出了 M2,这是他们用于 Mac(和 iPad)平台的第二代 Apple Silicon SoC。M2 在多线程 CPU 工作负载和峰值 GPU 工作负载方面比原来的 M1 SoC 性能提升约 18%,在峰值 GPU 工作负载方面性能提升 35%,这是 Apple 第一次有机会迭代其 Mac SoC 以整合更新的技术,并刷新其较低的面对竞争对手的最新更新,升级笔记本电脑。

在发布了 M1 SoC 之王 M1 Ultra后不到 3 个月,苹果带来了Apple Silicon M2 新系列 SoC 中的第一个(当然也不是最后一个)产品。M2 SoC 旨在取代 Apple 产品系列中的 M1,最初是在 13 英寸 MacBook Pro 和 MacBook Air 的更新版本中推出的——在此过程中,MacBook Air 正在进行相当大的重新设计。

M2 的推出也让我们第一次真正了解了 Apple 将如何处理 Apple Silicon 生态系统中的更新。对于 iPhone 系列,Apple 一直保持每年更新 A 系列 SoC 的节奏;相反,传统的 PC 生态系统最近接近 2 年的节奏。M2 似乎将其从中间分开,比最初的 M1 晚了大约一年半——尽管在架构方面它看起来更接近于 A 系列 SoC 的年度更新。

从较高的层面来看,M2 的变化数量有限——或者至少与苹果目前希望披露的一样多——重点在于几个关键领域,而最初的 M1 SoC 则大有作为. 虽然所有这些都是在 Apple 进一步披露或获得硬件本身动手时间之前的初步结果,但 M2 看起来很像 A15 SoC 的衍生产品,类似于 M1 是从 A14 衍生而来的。因此,乍一看,M1 到 M2 的升级看起来与A14 到 A15 的升级非常相似。

根据 Apple 的说法,新的 SoC 由大约 200 亿个晶体管组成,比原来的 M1 多 40亿(25%),比 A15 SoC 多 50亿。该芯片采用 Apple 所称的“第二代 5nm”工艺制造,我们认为这很可能是台积电的 N5P 产品线,与 A15 SoC 使用的产品线相同。与 N5 相比,N5P 提供了改进的性能特征,但没有提高密度。因此,虽然苹果没有透露芯片尺寸,但该公司的并排芯片照片至少是准确的,因为 M2 将是比 M1 更大的芯片。

从顶部开始,在ARM架构的CPU核心方面,M2保留了苹果的4性能+4效率核心配置。Apple 并未在此处披露他们使用的是哪一代 CPU 内核,但根据性能预期和时间安排,我们完全有理由相信这些是在 A15 上首次引入的 Avalanche 和 Blizzard 内核。

在性能方面,Apple 表示 M2 的多线程 CPU 性能比 M1 提高了 18%。该公司没有提供时钟速度与 IPC 增益的细分,但如果我们对 M2 是 Avalanche/Blizzard 的预感是正确的,那么我们已经很好地了解了细分是什么。相对于 A14/M1 中的 Firestorm 核心,Avalanche 仅提供适度的性能提升,因为 Apple 将大部分改进投入到提高整体能效上。因此,那里的大部分性能提升来自时钟速度的提高,而不是 IPC 的改进。

M2 上的高性能 CPU 内核还配备了更大的二级缓存池,这也有助于提高性能。M1 在内核之间共享 12MB 的 L2 缓存,而 M2 将其提升到 16MB,比 M1 和 A15 都增加了 4MB。

根据我们在 A15 上已经看到的情况,这一代中这个更大的更新是在效率核心方面。Blizzard CPU 内核的行为越来越像不那么小的内核,与我们在其他 Arm 效率内核中看到的相比,提供了相对较高的性能和更广泛的后端设计。除其他外,Blizzard 增加了第四个整数 ALU,结合其他更改,使 A15 在这些内核中的性能显着提高(28%)。延续到 M2,期待类似的收益并不是不合理的,尽管通配符因素将是 Apple 的时钟速度。

反过来,这似乎也是为什么 Apple 似乎决定专注于 MT 性能以进行 Apple to Apple 之间的比较。最大的性能提升来自效率核心,在性能受限的情况下,MT 工作负载可以将 E 核心与 P 核心一起使用,从而获得最大的性能提升。总体而言,Avalanche/Blizzard 在 CPU 微架构方面的表现并不理想,而 M2 SoC 似乎也延续了这一趋势。

与此同时,在 GPU 方面,Apple 的规模越来越大。尽管对底层架构一如既往地低调处理——仅将其称为“下一代”GPU——但 M2 内置了 10 个 GPU 内核,而 M1 为 8 个。官方称这款 GPU 为 3.6 TFLOPS,比 8 核 M1 多出 1 TFLOPS。同样,新的 GPU 配备了更大的共享 L2 缓存,尽管 Apple 没有透露缓存大小。

结合更大的核心数量和 GPU 时钟速度似乎增加 10% 左右(基于 TFLOPS),Apple 正在吹捧 M2 的 GPU 的两个性能数据。在等功率 (~12W) 下,M2 的 GPU 性能应该比 M1 快 25%。然而,无论好坏,M2 的 GPU 也可以比 M1 的 GPU 消耗更多的功率。根据 Apple 的说法,在 15 瓦的全功率状态下,性能可以提高 35%。

总体而言,这表明虽然 Apple 已经能够提高其能源效率——GPU 喜欢运行宽且慢——但 Apple 的峰值 GPU 功耗正在上升。这对轻型工作负载的影响应该很小,但看看它对于相对繁重和恒定的工作负载意味着什么将会很有趣,尤其是在无风扇的 MacBook Air 上。与此同时,GPU 的显示控制器似乎保持不变,外接显示器最高为 6K。

与 GPU 更新无关,M2 还配备了更新的视频编码/解码模块,乍一看很像 M1 Pro/Max 上使用的模块的精简版。这些 SoC 增加了对 Apple 的 ProRes 和 ProRes RAW 编解码器的支持,并且这种支持现在已经过滤回基本的 M2 SoC。同样,Apple 现在正式支持 M2 上的 8K 视频解码,而 M1 虽然从未有官方分辨率指定,但本质上是 4K 部件。

最后,在处理方面,M2 继承了 A15 更新的神经引擎。根据 Apple 的说法,这仍然是一个 16 核的设计,并且它恰好具有与 A15 的神经引擎相同的每秒 15.8 万亿次操作 (TOPS) 评级。尽管仅与 A15 不相上下,但仍比 M1 的神经引擎快 40%,后者的最高速度为 11 TOPS。

总而言之,Apple 对其第二代 Apple Silicon 芯片的性能表现出极大的信心,对它与英特尔的竞争力更是充满信心。虽然我们将不得不等待获得硬件以确认其性能,但 M1 确实没有辜负那里的要求。因此,对 M2 的期望也同样高。



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