本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察

雖然主要是一個以軟件為中心的活動，但 Apple 的 WWDC 主題演講通常也是發佈一兩個有趣的硬件的舞台，今年 Apple 也沒有讓人失望。

在公司今年最大的與 Mac 相關的主題演講中，Apple 推出了 M2，這是他們用於 Mac（和 iPad）平台的第二代 Apple Silicon SoC。M2 在多線程 CPU 工作負載和峯值 GPU 工作負載方面比原來的 M1 SoC 性能提升約 18%，在峯值 GPU 工作負載方面性能提升 35%，這是 Apple 第一次有機會迭代其 Mac SoC 以整合更新的技術，並刷新其較低的面對競爭對手的最新更新，升級筆記本電腦。

在發佈了 M1 SoC 之王 M1 Ultra後不到 3 個月，蘋果帶來了Apple Silicon M2 新系列 SoC 中的第一個（當然也不是最後一個）產品。M2 SoC 旨在取代 Apple 產品系列中的 M1，最初是在 13 英寸 MacBook Pro 和 MacBook Air 的更新版本中推出的——在此過程中，MacBook Air 正在進行相當大的重新設計。

M2 的推出也讓我們第一次真正瞭解了 Apple 將如何處理 Apple Silicon 生態系統中的更新。對於 iPhone 系列，Apple 一直保持每年更新 A 系列 SoC 的節奏；相反，傳統的 PC 生態系統最近接近 2 年的節奏。M2 似乎將其從中間分開，比最初的 M1 晚了大約一年半——儘管在架構方面它看起來更接近於 A 系列 SoC 的年度更新。

從較高的層面來看，M2 的變化數量有限——或者至少與蘋果目前希望披露的一樣多——重點在於幾個關鍵領域，而最初的 M1 SoC 則大有作為. 雖然所有這些都是在 Apple 進一步披露或獲得硬件本身動手時間之前的初步結果，但 M2 看起來很像 A15 SoC 的衍生產品，類似於 M1 是從 A14 衍生而來的。因此，乍一看，M1 到 M2 的升級看起來與A14 到 A15 的升級非常相似。

根據 Apple 的説法，新的 SoC 由大約 200 億個晶體管組成，比原來的 M1 多 40億(25%)，比 A15 SoC 多 50億。該芯片採用 Apple 所稱的“第二代 5nm”工藝製造，我們認為這很可能是台積電的 N5P 產品線，與 A15 SoC 使用的產品線相同。與 N5 相比，N5P 提供了改進的性能特徵，但沒有提高密度。因此，雖然蘋果沒有透露芯片尺寸，但該公司的並排芯片照片至少是準確的，因為 M2 將是比 M1 更大的芯片。

從頂部開始，在ARM架構的CPU核心方面，M2保留了蘋果的4性能+4效率核心配置。Apple 並未在此處披露他們使用的是哪一代 CPU 內核，但根據性能預期和時間安排，我們完全有理由相信這些是在 A15 上首次引入的 Avalanche 和 Blizzard 內核。

在性能方面，Apple 表示 M2 的多線程 CPU 性能比 M1 提高了 18%。該公司沒有提供時鐘速度與 IPC 增益的細分，但如果我們對 M2 是 Avalanche/Blizzard 的預感是正確的，那麼我們已經很好地瞭解了細分是什麼。相對於 A14/M1 中的 Firestorm 核心，Avalanche 僅提供適度的性能提升，因為 Apple 將大部分改進投入到提高整體能效上。因此，那裏的大部分性能提升來自時鐘速度的提高，而不是 IPC 的改進。

M2 上的高性能 CPU 內核還配備了更大的二級緩存池，這也有助於提高性能。M1 在內核之間共享 12MB 的 L2 緩存，而 M2 將其提升到 16MB，比 M1 和 A15 都增加了 4MB。

根據我們在 A15 上已經看到的情況，這一代中這個更大的更新是在效率核心方面。Blizzard CPU 內核的行為越來越像不那麼小的內核，與我們在其他 Arm 效率內核中看到的相比，提供了相對較高的性能和更廣泛的後端設計。除其他外，Blizzard 增加了第四個整數 ALU，結合其他更改，使 A15 在這些內核中的性能顯着提高（28%）。延續到 M2，期待類似的收益並不是不合理的，儘管通配符因素將是 Apple 的時鐘速度。

反過來，這似乎也是為什麼 Apple 似乎決定專注於 MT 性能以進行 Apple to Apple 之間的比較。最大的性能提升來自效率核心，在性能受限的情況下，MT 工作負載可以將 E 核心與 P 核心一起使用，從而獲得最大的性能提升。總體而言，Avalanche/Blizzard 在 CPU 微架構方面的表現並不理想，而 M2 SoC 似乎也延續了這一趨勢。

與此同時，在 GPU 方面，Apple 的規模越來越大。儘管對底層架構一如既往地低調處理——僅將其稱為“下一代”GPU——但 M2 內置了 10 個 GPU 內核，而 M1 為 8 個。官方稱這款 GPU 為 3.6 TFLOPS，比 8 核 M1 多出 1 TFLOPS。同樣，新的 GPU 配備了更大的共享 L2 緩存，儘管 Apple 沒有透露緩存大小。

結合更大的核心數量和 GPU 時鐘速度似乎增加 10% 左右（基於 TFLOPS），Apple 正在吹捧 M2 的 GPU 的兩個性能數據。在等功率 (~12W) 下，M2 的 GPU 性能應該比 M1 快 25%。然而，無論好壞，M2 的 GPU 也可以比 M1 的 GPU 消耗更多的功率。根據 Apple 的説法，在 15 瓦的全功率狀態下，性能可以提高 35%。

總體而言，這表明雖然 Apple 已經能夠提高其能源效率——GPU 喜歡運行寬且慢——但 Apple 的峯值 GPU 功耗正在上升。這對輕型工作負載的影響應該很小，但看看它對於相對繁重和恆定的工作負載意味着什麼將會很有趣，尤其是在無風扇的 MacBook Air 上。與此同時，GPU 的顯示控制器似乎保持不變，外接顯示器最高為 6K。

與 GPU 更新無關，M2 還配備了更新的視頻編碼/解碼模塊，乍一看很像 M1 Pro/Max 上使用的模塊的精簡版。這些 SoC 增加了對 Apple 的 ProRes 和 ProRes RAW 編解碼器的支持，並且這種支持現在已經過濾回基本的 M2 SoC。同樣，Apple 現在正式支持 M2 上的 8K 視頻解碼，而 M1 雖然從未有官方分辨率指定，但本質上是 4K 部件。

最後，在處理方面，M2 繼承了 A15 更新的神經引擎。根據 Apple 的説法，這仍然是一個 16 核的設計，並且它恰好具有與 A15 的神經引擎相同的每秒 15.8 萬億次操作 (TOPS) 評級。儘管僅與 A15 不相上下，但仍比 M1 的神經引擎快 40%，後者的最高速度為 11 TOPS。

總而言之，Apple 對其第二代 Apple Silicon 芯片的性能表現出極大的信心，對它與英特爾的競爭力更是充滿信心。雖然我們將不得不等待獲得硬件以確認其性能，但 M1 確實沒有辜負那裏的要求。因此，對 M2 的期望也同樣高。

Apple 首次：LPDDR5 內存

雖然 Apple 最新 SoC 的核心邏輯在很大程度上似乎是 A15 的增強版，但它確實有一個非常值得注意的 Apple SoC 設計：LPDDR5 支持。

M1（甚至 A15）僅支持 LPDDR4x 內存，而 M2 是第一款支持更新的 LPDDR5 內存標準的 Apple SoC。其中最大的變化是支持更高的內存時鐘速度；根據 Apple 的數據，M2 的運行速度為 6400Mbps/pin (LPDDR5-6400)，顯著高於 M1 的 4266Mbps/pin (LPDDR4x-4266) 內存時鐘速度。最終結果是，在 SoC 的 128 位內存總線上，M2 有 100GB/秒的內存帶寬可供使用，比 M1 增加了 50%（約 68GB/秒）。

與筆記本電腦領域的競爭對手相比，Apple 非常規地使用內存技術仍然是其關鍵優勢之一，因此內存帶寬的顯着增加有助於 Apple 保持這一地位。內存帶寬的改進進一步改善了 SoC 的各個方面，尤其是 GPU 性能，其中內存帶寬通常是一個瓶頸因素，這使得添加 LPDDR5 成為更大的 10 核 GPU 的關鍵推動力。儘管如此，蘋果在某些方面還是在追趕——他們在推出支持 LPDDR5 的處理器方面落後於英特爾和 AMD。

除此之外，Apple 再次將其 LPDDR5 內存包與處理器芯片本身放在芯片上。因此，每個 M2 芯片都需要提前配備內存，並且設備供應可能會根據內存容量而有所波動，具體取決於最流行的配置，尤其是早期配置。

M2 設備提供 8GB、16GB 或 24GB 內存。鑑於 Apple 仍然只使用兩種內存，看起來該公司終於利用了 LPDDR 對非二次方芯片尺寸（例如 12Gb 芯片）的支持，這允許他們將 12GB 內存放入一個單一封裝，沒有任何進一步的惡作劇。假設 Apple 為強制性 Pro/Max/Ultra SoC 複製了這一點，我們應該會看到所有 Apple SoC 的最高內存容量比上一代增加了 50%。

其餘的：更新的 ISP，相同的 USB

在今天的 M2 公吿中，還有一些需要快速調用的項目。

首先，M2 正在獲得更新的 ISP 以及更新的 Secure Enclave。與 M2 的其他方面一樣，這些方面很可能繼承自 A15，A15 也收到了類似的更新。

同時，查看新 MBA 和 MBP 的規格表明，新 SoC 的 USB 或其他 I/O 支持沒有任何顯着變化。M1 在 2020 年推出支持 USB4 時已經處於曲線的頂端，因此這裏沒有任何變化。然而，這確實意味着 SoC 似乎仍僅限於對 Thunderbolt 3 的支持，儘管 Thunderbolt 4 現已推出一年多。MBA 和 MBP 都附帶兩個 USB 端口，因此這似乎仍然是 SoC 的本機限制。

蘋果也完全沒有談論 PCIe 功能。一旦我們掌握了硬件，我們就會知道更多，但至少目前沒有理由相信 Apple 已經增加了 PCIe 5 支持或改變了可用通道的數量。I/O 一直是整個 Apple Silicon 系列的一個限制因素，所以我確實想知道這對最終的 Apple Silicon Mac Pro 意味着什麼。

七月上市

在今天的公吿結束時，M2 將在新的 2022 MacBook Air 以及更新的 2022 12 英寸 MacBook Pro 中發貨。據蘋果稱，這些設備將於 7 月上市，今天開始接受預訂。

與此同時，M1 不會去任何地方。除了作為 Mac Mini 的核心——它今天沒有收到更新——蘋果還在保留基於 2020 M1 的 MacBook Air。因此，入門級 M 系列 SoC 的兩個版本都將繼續存在一段時間。