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泽南报道

苹果M2芯片发布:200亿晶体管,性能提升18%,新笔记本7月上市

虽然是以软件为重点的大会,但 WWDC 主题演讲也是发布有趣硬件的舞台,今年的苹果并没有让人失望。

今天凌晨,苹果 WWDC 大会正式开幕,除了备受期待的新一代操作系统 macOS Ventura、iOS 16,苹果还特别地在本次开发者大会上公布了新硬件:M2 芯片和新 MacBook。

在今天的 keynote 上,苹果推出了 M2,这是用于 Mac、iPad 平台的第二代苹果自研 SoC。M2 在多线程 CPU 工作负载方面比上代性能提升约 18%,峰值 GPU 负载性能则提升了 35%,这是苹果第一次有机会迭代 M 系列芯片以整合更新的技术,从刚刚展示的效果上看,结果似乎还不错。

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M2 相比 M1 芯片晶体管数量增加了 25%。

在 M1 最高端芯片 M1 Ultra 推出不到 3 个月的情况下,苹果就迫不及待地推出了第二代 SoC。M2 旨在取代苹果产品序列中的基础版 M1—— 它们最初被搭载于 13 英寸 MacBook Pro 和 MacBook Air 上,在此过程中,M2 进行了相当程度的重新设计。

M2 的推出也让我们第一次真正了解了苹果是如何迭代其桌面芯片的。对于 iPhone 系列,苹果一直保持每年更新 A 系列芯片的节奏,而在 PC 世界,英特尔AMD 保持 2 年一更。M2 似乎有些不同,比最初的 M1 晚了约一年半 —— 在架构方面它看起来更接近于 A 系列 SoC 的年度更新。

从更高的层面上看,M2 的更新程度有限:重点在于几个关键领域。虽然目前所有评价都是在苹果目前披露消息的基础上看的,但 M2 看起来仍然只是像 A15 的衍生品,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。

苹果称,新的 SoC 由大约 200 亿个晶体管组成,比原来的 M1 多 40 亿(25%),比原生 A15 多 50 亿。该芯片采用所谓的「第二代 5nm」工艺制造,这应该是指台积电的 N5P 产品线,其与 A15 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,虽然苹果没有透露具体尺寸,但 Keynote 上的芯片示意图是准确的,即 M2 是比 M1 更大的芯片。

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在 ARM 架构的 CPU 核心方面,M2 保留了 4 大 4 小的核心配置。苹果并未披露他们使用的是哪一代 CPU 内核,但根据性能预期和推出时间,我们可以猜测这些是在 A15 上首次引入的 Avalanche 和 Blizzard 内核,基于 ARMv8.5-A。

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在性能方面,苹果表示 M2 的多线程 CPU 性能比 M1 提高了 18%,但并没有提供芯片发布时常见的时钟速度与 IPC 提升数字。如果我们对 M2 是 Avalanche/Blizzard 的猜测是正确的,那么结论就非常明显:相对于 A14/M1 中的 Firestorm 核心,Avalanche 仅能提供少量性能提升,因为新架构的大部分改进在整体能效上。因此,大部分性能提升来自时钟速度的提高,而不是 IPC 改进。

M2 上的 CPU 大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,这一代较大的更新是在小核上。与我们在其他 ARM 小核中看到的相比,Blizzard CPU 内核越来越像是不那么小的内核,提供了相对较高的性能和更广泛的后端设计。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著提高(28%)。延续到 M2 上,期待类似的收益是合情合理的,尽管仍需考虑苹果设定的时钟速度。

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苹果还声称同功率下 M2 的性能是配备 16GB 内存的 10 核英特尔酷睿 i7-1255U 处理器的 1.9 倍。

这就是苹果着重于在多线程上作比较的原因。在性能受限的情况下,多线程工作负载可以将大小核一起使用,从而获得最大的性能提升。总体而言,Avalanche/Blizzard 在 CPU 微架构方面的表现不太理想,而 M2 SoC 似乎也延续了这一趋势。

与此同时,在 GPU 方面,苹果提供的规模越来越大。尽管对底层架构一如既往地不公开 —— 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 浮点算力有 3.6 TFLOPS,比 8 核的 M1 多了 1 TFLOPS。同样,新 GPU 配备了更大的共享 L2 缓存,但不知具体大小。

结合更多的核心数量和 GPU 时钟速度的增加(基于 TFLOPS 推测似乎增加了 10%),苹果宣称 M2 在等功率(约 12W)条件下的 GPU 性能比 M1 快 25%。不过 M2 的 GPU 也可以比 M1 消耗更高功率,在 15W 全功率状态下性能比 M1 提高 35%。

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总体而言,这表明虽然苹果能够提高能源效率 ——GPU 喜欢运行多核低频率运行 —— 但其峰值 GPU 功耗正在上升。这对于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,尤其是在现在没有风扇的 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。

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和 M2 芯片一同推出的新一代 MacBook Air 电池从 49.8Wh 增加到了 52.6Wh,但标称续航没有明显提升。

在显示方面,M2 还配备了新版视频编解码模块,其增加了对苹果的 ProRes 和 ProRes RAW 编解码器支持,苹果现在正式支持 M2 上的 8K 视频解码,而 M1 虽然从未有官方宣传,但本质上是 4K 级。

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在 AI 方面,M2 继承了 A15 的神经引擎。据苹果的说法仍然是 16 核设计,并有与 A15 神经引擎相同的每秒 15.8 万亿次操作(TOPS)算力,比 M1 的神经引擎快 40%,后者的最高速度为 11 TOPS。

总而言之,苹果对其第二代自研桌面芯片的性能表现出了极大的信心,对与英特尔的竞争更是充满信心。但我们仍然需要等待具体的硬件评测来确认它的性能。相比之下,上一代 M1 确实没有辜负人们的期望。

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虽然苹果最新 SoC 似乎很大程度上是个 A15 增强版,但它确实有一个非常明显的优势:支持 LPDDR5。

原版 M1 和 A15 仅支持 LPDDR4x 内存,而 M2 支持更新的 LPDDR5 内存标准。其中最大的变化是支持更高的内存时钟速度。根据苹果的数据,M2 运行速度为 6400Mbps/pin(LPDDR5-6400),比原版 M1 的 4266Mbps/pin(LPDDR4x-4266)有显著提升。最终结果是,在 SoC 的 128 位内存总线上,M2 有 100GBcond 的内存带宽可供使用,比 M1 约 68GBc)增加了 50%。

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与笔记本电脑领域的竞争对手相比,苹果非常规的内存技术仍然是其关键优势之一,因此大幅增加内存带宽有助于保持这一地位。内存带宽进一步改善了 SoC 的各个方面能力,尤其是 GPU 性能,这使得 LPDDR5 成为 10 核 GPU 性能提升的关键推动力。虽然需要注意的是,M1 Pro/Max/Ultra 都已支持 LPDDR5。

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在今天的发布会结束时,苹果宣布 M2 将随 2022 MacBook Air 及新一代 2022 13 英寸 MacBook Pro 发货,这些设备将于 7 月上市,今天开始接受预订。

目前的官网价格:国行 M2 版 MacBook Air 起售价 9499 元(8 核 GPU,8G+256G),13 英寸 MacBook Pro 起售价则是 9999 元(8G+256G)。

参考内容:

  • https://www.anandtech.com/show/17431/apple-announces-m2-soc-apple-silicon-updated-for-2022
  • https://www.tomshardware.com/news/apple-introduces-m2-processor-8-core-cpu-10-core-gpu-up-to-18-more-performance
  • https://www.youtube.com/watch?v=q5D55G7Ejs8
产业AppleMacBook AirM2芯片
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