Apple M1 Ultra:Chiplet技術「超能揭秘」

作者 : Brian Dipert,EDN專欄作者

Apple今年度的春季產品發表會主題命名為「超能揭秘」(Peek Performance),最大亮點就是推出‘M1 Ultra’小晶片(Chiplet)技術...

Apple在今年三月舉辦例行的年度春季產品發表會,這次主題命名為「超能揭秘」(Peek Performance),最大亮點就是推出‘M1 Ultra’小晶片(Chiplet)技術:

這一次的發表會再度採用完全預錄的方式;很顯然,與新冠肺炎(COVID-19)疫情有關的感染、住院治療以及死亡率的下降,還沒有到足以讓Apple能安心地親自上場。但奇怪的是,整場活動內容並未提到在烏克蘭令人心碎的戰況。鑑於Apple宣佈此發表會的時間相對較晚(與過去幾年相較),我還一度開始覺得全球所發生的各種不幸可能迫使Apple今年完全放棄舉辦該活動。

在談這款Chiplet之前,按例先來看看此次活動中值得注意的一些發佈,一如往常地,按照其公佈的順序加上我的分析(以及在某些情況下提出的評論)吧!

美國職棒大聯盟登上AppleTV+

當然了,這一切都是基於實際上會有一個賽季的前提假設…

松嶺青色iPhone 13登場

該提早祝大家聖派翠克節(Saint Patrick’s Day;一年一度的染綠活動)快樂嗎?

第三代iPhone SE來了!

2022年版iPhone SE來自2020年第二代機型的強化功能包括:

  • 從A13Bionic (首見於iPhone 8中使用)升級至A15 Bionic的6核心變化版SoC,之前首度用於iPhone 13。
  • 支援5G行動通訊,但僅限於Sub-6頻段,而無毫米波(mmWave)頻段。
  • 支援無線充電,並搭載用於無線充電功能的玻璃後蓋(同樣源於iPhone 13)。

其他方面與其SE2前身基本相同,包括支援舊型但仍好用的Touch ID指紋讀取器等。請注意,這些真的都還不賴喔!(那個還保存著兩台2016年第一代iPhone SE的人表示)

第五代iPad Air

Apple已將原始iPad平板電腦分成(?)三個平行的產品線了:

  • iPad Pro:採用最新且最優質的SoC、顯示器、音訊和無線子系統、攝影機、連線選項和配件等,價格當然也相匹配。
  • iPad Air:更加輕薄,並搭載前一代iPad Pro系列首度亮相的接收功能。
  • iPad:在整個系列產品發展到新一代時,最後才傳承來自前一代的遲來功能。

大約在一年前,Apple將M1 SoC (以前僅限於該公司的電腦)移植到iPad Pro。這一次,iPad Air帶來了一點樂趣,再次配備M1的全8核心繪圖處理器(GPU)變化版,還包括選配的5G行動網路支援(同樣地僅支援sub-6GHz),以及具有「人物置中」(Center Stage)、虛擬跟隨(Follow Me)模式以及經升級的前置攝影機。該模式運用超廣角光學與人工智慧(AI)強化的數位變焦功能組合。

M1 Ultra SoC鏡像M1 Max

去年十月,在介紹M1 Pro和Max SoC變化版(以及採用該SoC的系統)時,我曾經寫了關於‘M2’的文章…

新的M1 ProM1 Max SoC晶片尺寸已經比想像中要來的「巨大」,下一代的半導體製程也不會很快到來(至少在Apple所需的時程內)。因此筆者的最佳猜測是,從現在到明年底間,Apple將會發佈‘M2SoC,粗略從CPUGPU核心數來看,跟現在的M1差不多,但採用衍生自A15的微架構,並以系統級增加核心數和系統記憶體配置來實現多個SoC互連,大概就有點像AMD在其最新一代CPU中所採用的‘Chiplet(小晶片技術)。如此能夠讓公司利用相同的晶片跨越不同的系統產品版本。

但M2並沒有出現,我那時也沒能預料到(請注意當時所說的「明年底」時間點),但在不到六個月前所預測的其中一部份已經實現了。回想一下,M1 Pro和M1 Max之間的根本區別在於後者的裸晶(Die)上有效地多加了一個GPU子系統…結果在建置時仍然是單一裸晶。乍看之下,您可能會覺得M1 Ultra是一個更令人印象深刻的複製品;看起來就像鏡像呈現整個M1 Max裸晶。然而值此之際,我將重申稍早之前所說的部份內容作為提醒:新的M1 Pro和M1 Max SoC上的裸晶尺寸已經大的離譜了,而新一代半導體製程也不會很快到來(至少在Apple所需的時程內)。

實際上,您看到的是兩個不同的 M1 Max裸晶,其間透過矽晶互連技術連接在一起:簡而言之,就是一款「小晶片」(Chiplet),而且真的是互連。以下引用新聞稿的內容:

Apple的創新UltraFusion利用矽中介板連接這些晶片,可同時傳遞超過10,000個訊號,提供每秒2.5TB的超低延遲和處理器間頻寬,是業界頂尖多晶片互連技術頻寬的4 倍以上。

諷刺的是,AMD、Arm、英特爾(Intel)和其它產業重量級廠商(但並不包括Apple,我想現在應該知道原因了…奇怪的是NVIDIA也不在這份名單上)就在兩天前公佈一個開放式業界標準­­——‘Universal Chiplet Interconnect Express'(UCIe),以推動標準化的小裸晶互連。

 

M1 Ultra 滿載 1,140 億個電晶體,並支援高達 128GB 的快速統一記憶體。

裸晶倍增的結果,可預測的是其它SoC規格也跟著加倍…高達128GB的封裝中整合式DRAM、20個CPU核心,以及48個到64個GPU核心。從導入的角度來看,最後一點對我對來說可能是最令人印象深刻的轉折點…就在幾個月前,我寫了篇文章,內容是關於手邊正在建構的系統:

為了提升系統的整體繪圖效能,使其達到更現代化的水準,方法是執行AMD在當時稱為Hybrid Crossfire模式的配置中兩個繪圖子系統(其中「Hybrid(混合)修飾詞引據的是兩個GPU當中有一個是在加速處理器(APU)上,而不是像其同類那樣是分離的)

這個概念很簡單:例如,同時執行的繪圖處理器會分擔整體「吃重」的負載,或者在序列畫素列上運作。然而,這在導入(與其NVIDIA的可擴充鏈結介面(SLI)同類一樣)上就不那麼簡單了;想像一個跨越多個畫素列的單一多邊形,您就可以立即地憑直覺知道涉及將概念化為現實的GPU間的互動量。因此,現在很少有遊戲(或其它)繪圖應用程式試圖利用此概念的潛力。

Apple顯然再次嘗試運用多重GPU平行處理的概念,這大部份可歸因於其硬體和軟體(作業系統、繪圖API和核心應用程式)的垂直整合。

Mac Studio

在產品發表會前的預測,很明顯的一部份著重於Apple是否會使用M1 Pro和/或M1 Max SoC升級Apple以矽晶為基礎的Mac Mini,以增加平台的處理能力,並擴大其連線能力。儘管該公司仍有可能這樣做,但是我覺得之後過渡到M2的可能性更高。正如我在去年Apple秋季發表會後所提到的:

過去一年來,好幾次我都告訴自己,來「敗」一台新的M1 Mac mini吧!但相對不足的外部連接,加上最大系統記憶體只有16Gb (還有相對主流8Gb選擇的可笑加價),都讓我下不了手,但筆者承認自己是非典型果粉;對於大多數人而言,M1 Mac mini已經夠用,至於高階使用者,Mac Pro才是永遠的選擇。

有一點得說說:Mac mini原本的出發點乃低價取向,是針對已經擁有鍵盤、滑鼠以及顯示器的PC使用者,提供進入Apple生態系統的「大門鑰匙」。然而,隨著時間過去,Mac mini變得愈來愈粗勇且昂貴,模糊了其與Mac Pro之間的定位區別;The Verge2018年發表Apple MacMini更強大也更貴》(Mini Gets Mighty and Pricey)一文即已說明了一切。所以,假如Apple先不推採用自家晶片的Mac mini,而繼續銷售Intel架構的高階版,直到採用自家晶片的Mac Pro準備好上市,筆者也不會覺得驚訝。

迄今為止,Apple的產品線仍然包括以Intel為基礎的Mac Mini和Mac Pro…儘管Apple在近期發表會結束時明確表示,對於承繼後者的Apple矽晶式產品,重點是在於何時推出,而非「如果」推出的話。然而,有趣的是,Apple也在此次活動中淘汰了以Intel為基礎的27吋iMac,在此之前並已停產其更高階的iMac Pro家族產品,從而使大於24吋整合式多合一(All-in-One)電腦的整個未來受到某種程度的質疑。

反之,我們得到的是一個有點新的產品,即Mac Studio,看到它讓我這個G4 Cube擁有者會心一笑。如果您想要的話,可以想像成服用類固醇似的極緻Apple Silicon Mac Mini。它是M1 Ultra SoC的第一個系統目標(以及M1 Max的附加選項),體積是Mac Mini (1.4×7.7×7.7吋,相對於3.7×7.7×7.7吋)的兩倍多。它比以Intel為基礎的Mac Pro更優良,至少就書面規格而言。但與Mac Pro (確切而言是第一代和最新一代的產品,中間如「垃圾桶」般不怎麼樣的一代產品除外)不同的是,儘管與G4 Cube一樣,但它是利用額外的尺寸來有效散熱,而不是用於擴展終端使用者系統。

Studio Display

當然了,Mac mini 和Mac Studio都沒能配備整合型顯示器,因此Apple也順便推出了主流(當然是相對的意思…這畢竟是我們正在談論的Apple)產品。該公司在銷售品牌CRT和(之後的LCD顯示器方面有著相當長的歷史,但在2017年27吋Thunderbolt顯示器(我擁有的一個例子)之後,該公司轉換成聯合行銷並轉售LG的4K和5K解析度LCD,作為主流使用者之用。該公司的產品線中仍包括32吋Pro Display XDR,不過要價4,999美元(支架還要再額外的1,000美元,而奈米紋理玻璃也要再加上相同的價格),實在不適合大眾使用。

27吋5K解析度Studio Display完整配備整合式六道揚聲器陣列、多重麥克風陣列和1,200萬畫素的網路攝影機(webcam),並由A13 Bionic SoC所驅動,象徵著該公司重返主流市場。也就是說,它的價格仍然是1,599美元,但是是指配備基本支架,且沒有奈米紋理玻璃的變化版本(也有提供VESA安裝用途的無支架選項)。而且,它不僅適用於Mac Studio,也適用於任何Thunderbolt介面的Mac

順便一提的是,我在前一句中以斜體強調Mac別具目的。正如我從擁有的舊版LCD中所了解到的,如果您日後想要換搭配PC使用的話,不要買這台顯示器。的確是有Thunderbolt介面的非Apple系統,然而,Thunderbolt是此台顯示器唯一的介面選項。而且甚至更重要的是,您會發現此台LCD並沒有內建的硬體按鈕可用來調整亮度、對比或其它控制元件;反之,這些功能專門用連接的Mac上執行的軟體。購買者要自行負責。

(至少)還有一件事要提

Apple在2020年中揭露其自家矽晶策略後不久,該公司預測在2022年年底之前將完全擺脫以Intel為基礎的電腦。至今以Apple Silicon為基礎的產品包括:

  • Mac mini
  • Mac Studio
  • MacBook Air
  • MacBook Pro
  • iMac

而目前仍然使用Intel晶片的產品包括:

  • 高階Mac mini
  • Mac Pro

我猜想,Mac mini是否完全轉換為Apple Silicon,一切要取決於M2或更高階的M1 SoC。Apple現在可能只是將後者延期,希望使用者會轉而購買更有利可圖的Mac Studio。而Apple Silicon Mac Pro (會以M2為基礎嗎?chiplet數更高的M1 Ultra建置嗎?)已成定局。至少在我看來,Apple的計劃正按部就班(或甚至超前時間表…)地進行著。

(參考原文:Apple’s Spring Event pique: A not-so-unique chiplet ‘peek’,by Brian Dipert)

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