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

2022 年 6 月 7 日 机器之心

机器之心报道

编辑：泽南

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。

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，英特尔和 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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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%。

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。