M1系列芯片终于走到了尽头,M1 Ultra的出现让人一瞥(Peek),这也预示着M系列芯片将继续走向巅峰。
面对物理工艺节点即将达到物理极限,苹果芯片设计师用简单的“1+1”解决了一系列芯片设计问题。
1 Ultra = 2 Max,M1 成了计量单位在M1 Ultra发布之前,苹果官网的M1 Max架构图并没有显示“高速总线”。
而是被民间DIY爱好者发现,大胆猜测是为后续的芯片“拼接”预留的。当时的猜测是用高速总线串联多个M1 Max。
M1超也是如此,这是通过保留区拼接在一起。同样,两个芯片之间的数据通信也是通过拼接的硅介质。
苹果也以苹果命名为UltraFusion。依稀记得上次提到Fusion这个词,还是iMac上的Fusion Drive,只不过上次是和硬盘结合,这次是芯片,有点超。
▲连接两片M1 Max的UltraFusion架构其实是无数的硅介质通道。
其实在一个设备中使用多个芯片,有点类似于双路泰坦和四路泰坦,并不是苹果的首创。
不过,苹果做了一些小工作。UltraFusion架构和统一内存一样,摆脱了通过主板连接的数据的读写性能和能效损失。
▲M1超规格简介。
M1 Ultra中的两个M1 Max可以实现2.5TB/s的低延迟互联带宽。
与M1 Pro和M1 Max的规格不同,M1 Ultra有两种规格,采用简单的芯片加倍。
相应的是M1麦克斯,被切成两半。
从这个角度来看,M1 Ultra的出现应该归功于封装技术,而不是芯片生产。可以很容易地说,苹果在设计M1 Max的时候,就预留了“胶水”和“一拍即合”的位置。
从M1的出现,到M1 Pro、M1 Max再到M1 Ultra,苹果的M系列芯片都是基于ARM架构的高能效比,加入了令人惊艳的“统一内存”和“UltraFusion架构”,诞生的SoC足以颠覆传统的芯片设计。
这种创新的想法,正如苹果架构师蒂姆·小米(Tim Millet)曾经在接受采访时所说,都是靠着苹果十几年来自主研发A芯片的“巨人”的肩膀。但是,自然是从乔布斯对完美产品的追求出发,决定投入巨大的资源自行研发芯片。
▲蒂姆·小米,苹果芯片架构师兼副总裁。图片来自:苹果
今天凌晨,蒂姆·小米(Tim Millet)肯定了M1 Ultra是最后一颗M1芯片,但距离两年内从X86转投ARM阵营的最后期限还有几个月,Mac系列缺少最后一块“一举多得”的拼图。
Mac Studio不是从英特尔版本的Mac Pro继承而来,M1 Ultra也不会是过渡期最后一个也是最强大的M芯片。
两年之约,M1 Ultra 并非是终章苹果有过芯片阵营转换的经验,但从X86到ARM的过渡如此顺利,实属罕见。
似乎没有出路,未来越来越不确定?
M1系列芯片彻底解放了产品形态,苹果可以用Pro Workflow团队的一些具体要求来解决Mac产品的形态。Mac的产品定义和形式不再受芯片能效的约束。
M1 Ultra的性能是M1 Max的两倍,但对于苹果来说,对于Pro来说还不够,只能达到录音室水平。
在Mac Studio公布之后,M1 Ultra的跑分也出现在了Geekbench数据库中。单核1793的成绩接近M1 Max,但多核性能直接来到24055,和AMD锐龙3960X线程撕裂者差不多。
至于苹果口中的M芯片Mac Pro,或许只有M2 Ultra能解决。
▲等待更新的Intel版Mac Pro。
在M1 Ultra和后续更强的M芯片不断开拓工作室级和Pro级市场,增加行业影响力的同时,M1芯片也开始向iPad放权,不断增加市场份额。
除了“双通道M1 Max”的M1 Ultra,M1也被放入iPad Air产品线,无形中降低了M芯片的入门门槛。平板电脑市场的回暖也让iPad获得收益,夺得2021年全球平板电脑市场冠军,市场份额比第二第三的三星和联想加起来还高34.2%,数据来自IDC。
搭载M1芯片的iPad Air 5也将是iPad的出货量主力,M芯片的市场份额自然会大增,继续强化M芯片的认知度。
临近两年左右的节点,苹果明显加快了M芯片的布局频率。iPad Air,iPad Pro,MacBook Air,MacBook Pro,Mac mini,Mac Studio,能放M芯片的都更新了一遍,符合从Power到Intel的历史进程。
▲2020年12月,Adobe发布了Lightroom的ARM版本。
另一方面,运营了十几年的Apple Eco也有pre空的吸引力。除了一些工业软件和游戏,流行的和专业的软件在过渡期几乎整齐划一的开发出了原生ARM版本,甚至微软的office套件都一一进行了适配。
凌晨的M1 Ultra可以说是M1系列最后的筹码,但加上“两年左右”的过渡期,M1 Ultra可能只是高潮,而不是结束。
最后的话一定是Mac Pro。
M 芯片的巨型恐龙化只是个表象由两块M1 Max芯片拼接而成的M1 Ultra,面积早已超过英伟达顶级GPU GA100芯片(826mm),成为目前最大的消费级芯片。
▲面积可观的M1 Max。
其实单个M1 Max芯片432mm的面积已经很可观了,几乎无限接近500mm。面积再大,芯片设计良率也会直线下降。比如700mm的设计良品率只有30%左右,缩小到150mm的时候良品率会飙升到80%
另一方面,越来越先进的工艺流程也使得芯片生产成本飙升。根据IBS公布的数据,3nm芯片的设计估计需要5.9亿美元,而5nm只有4.16亿美元,7nm是2.17亿美元,28nm只有4000万美元。如果苹果M芯片全面转入3nm,设计成本可能会增加50%。
似乎没有出路,未来越来越不确定?
虽然它只是两个芯片的拼接封装,但M1 Ultra molding的概念有点类似于AMD的小芯片技术。然而,苹果使用两个非常大的芯片。
▲基于Zen 2的AMD EPYC 2(罗马)处理器。图片来自:AMD
与苹果不同的是,Chiplet多采用旧工艺(如7nm芯片)、小型化芯片(CPU)、先进封装技术进行混合封装,灵活性高。
小芯片的优势是降低成本,摆脱对先进工艺节点的依赖,甚至可以弯道超车。然而,小芯片堆叠了2D和3D芯片,这使得热管理设计和热功耗的控制更加严格。
▲基于3D小芯片封装的AMD锐龙9 5900X CPU。
但这些缺点似乎是在功耗比优秀的M芯片上进入Chiplet的一个优点。
当确定M1 Ultra将是M1系列的最后一款芯片时,也让M1 Max之前猜测的四款巨型芯片自然停留在猜测阶段。
▲M1 Ultra发布前,民间大神猜测M1芯片升级之路。图片来自:推特
相对而言,在保证高速数据传输和统一内存的约束下,四个M1 Max的组合对UltraFusion架构的设计提出了更高的要求,但不排除苹果已经有了相应的芯片思路和实验室的配套平台。
只是在现阶段,传统的流程节点升级仍然是相对安全的选择。继续依靠4nm和3nm的先进工艺,不断增加晶体管数量,完成相应的处理器升级。
同样,后续的M芯片也很有可能向M1系列看齐,一代四个芯片,最高水平停留在Ultra上。但不排除苹果在某个时间节点拿出一个M系列和A系列芯片的超级SoC,插入到一个带Pro后缀的产品中。
让行业叹息、消费者惊叹的芯片壁垒谈到苹果产品,我们更倾向于“生态”优势。我们被它的软件生态所束缚,设备间工作流的无缝切换,通过iCloud的无缝数据流,在使用iPhone、Mac、iPad时不想换阵营。
▲搭载M系列芯片的MAC(除了左四的Studio Display,它搭载的是A13)。
是什么造就了苹果完美、紧凑、优秀的生态?不是封闭的,优秀的设计或者强大的硬件,而是一颗布局了十几年的芯片。
苹果可以在Studio Display中插入A13芯片,用于前置摄像头居中、空音频和唤醒Siri等功能。即使是现在,A13芯片依然可以和安卓阵营的主流SoC打个来回。
你也可以把A15插到iPhone SE 3上,这就像把V8插到五菱洪光上一样。
在苹果产品中,自研芯片几乎无处不在。
无论是史无前例的M1系列芯片,还是逐渐向IoT发布的A系列芯片,苹果的硬件都有着近乎一致的体验,并在此基础上建立了所谓的生态。
A系列和M系列芯片壁垒是苹果产品最强也是最大的优势,是同类产品难以企及的。