苹果发布M2芯片5nm，200亿晶体管

　　来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自anandtech，谢谢。
　　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。
　　Apple 首次：LPDDR5 内存
　　虽然 Apple 最新 SoC 的核心逻辑在很大程度上似乎是 A15 的增强版，但它确实有一个非常值得注意的 Apple SoC 设计：LPDDR5 支持。
　　M1（甚至 A15）仅支持 LPDDR4x 内存，而 M2 是第一款支持更新的 LPDDR5 内存标准的 Apple SoC。其中最大的变化是支持更高的内存时钟速度；根据 Apple 的数据，M2 的运行速度为 6400Mbps/pin (LPDDR5-6400)，显著高于 M1 的 4266Mbps/pin (LPDDR4x-4266) 内存时钟速度。最终结果是，在 SoC 的 128 位内存总线上，M2 有 100GB/秒的内存带宽可供使用，比 M1 增加了 50%（约 68GB/秒）。
　　与笔记本电脑领域的竞争对手相比，Apple 非常规地使用内存技术仍然是其关键优势之一，因此内存带宽的显着增加有助于 Apple 保持这一地位。内存带宽的改进进一步改善了 SoC 的各个方面，尤其是 GPU 性能，其中内存带宽通常是一个瓶颈因素，这使得添加 LPDDR5 成为更大的 10 核 GPU 的关键推动力。尽管如此，苹果在某些方面还是在追赶——他们在推出支持 LPDDR5 的处理器方面落后于英特尔和 AMD。
　　除此之外，Apple 再次将其 LPDDR5 内存包与处理器芯片本身放在芯片上。因此，每个 M2 芯片都需要提前配备内存，并且设备供应可能会根据内存容量而有所波动，具体取决于最流行的配置，尤其是早期配置。
　　M2 设备提供 8GB、16GB 或 24GB 内存。鉴于 Apple 仍然只使用两种内存，看起来该公司终于利用了 LPDDR 对非二次方芯片尺寸（例如 12Gb 芯片）的支持，这允许他们将 12GB 内存放入一个单一封装，没有任何进一步的恶作剧。假设 Apple 为强制性 Pro/Max/Ultra SoC 复制了这一点，我们应该会看到所有 Apple SoC 的最高内存容量比上一代增加了 50%。
　　其余的：更新的 ISP，相同的 USB
　　在今天的 M2 公告中，还有一些需要快速调用的项目。
　　首先，M2 正在获得更新的 ISP 以及更新的 Secure Enclave。与 M2 的其他方面一样，这些方面很可能继承自 A15，A15 也收到了类似的更新。
　　同时，查看新 MBA 和 MBP 的规格表明，新 SoC 的 USB 或其他 I/O 支持没有任何显着变化。M1 在 2020 年推出支持 USB4 时已经处于曲线的顶端，因此这里没有任何变化。然而，这确实意味着 SoC 似乎仍仅限于对 Thunderbolt 3 的支持，尽管 Thunderbolt 4 现已推出一年多。MBA 和 MBP 都附带两个 USB 端口，因此这似乎仍然是 SoC 的本机限制。
　　苹果也完全没有谈论 PCIe 功能。一旦我们掌握了硬件，我们就会知道更多，但至少目前没有理由相信 Apple 已经增加了 PCIe 5 支持或改变了可用通道的数量。I/O 一直是整个 Apple Silicon 系列的一个限制因素，所以我确实想知道这对最终的 Apple Silicon Mac Pro 意味着什么。
　　七月上市
　　在今天的公告结束时，M2 将在新的 2022 MacBook Air 以及更新的 2022 12 英寸 MacBook Pro 中发货。据苹果称，这些设备将于 7 月上市，今天开始接受预订。
　　与此同时，M1 不会去任何地方。除了作为 Mac Mini 的核心——它今天没有收到更新——苹果还在保留基于 2020 M1 的 MacBook Air。因此，入门级 M 系列 SoC 的两个版本都将继续存在一段时间。
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