M2 芯片解析：似乎是一個增強版的 A15？
雖然一年一度的WWDC主要是一個軟件發(fā)布會，但也總是時不時地給出一些硬件驚喜，今年也不例外。在WWDC22上，蘋果公布了用于Mac（和iPad）平臺的第二代蘋果系統(tǒng)芯片——M2。
這個時間點有些引人關注，尤其它是在M1芯片的王者之M1 Ultra發(fā)售后還不到三個月的時間，就帶來了第二代芯片，可謂沒有浪費任何的時間。
當下，M2芯片版本的MacBook Pro正式發(fā)售在即，其是否值得入手？在M2的架構(gòu)設計上，它與M1的差距究竟有多少？本文將從M2的性能、設計等維度進行深入分析，我們來一探究竟吧！
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（圖源：蘋果官網(wǎng)）
M2 芯片 vs M1 芯片
M2的目標很直接，就是替換蘋果產(chǎn)品線中的M1，最初搭載到13英寸MacBook Pro以及經(jīng)過全新設計的MacBook Air上。M2的賣點是比原版M1系統(tǒng)芯片在多線程CPU負載上提高18%的性能，在GPU為主的負載上提高35%性能。
M2是蘋果對其Mac系統(tǒng)芯片的第一次迭代嘗試，加入了更新穎的技術，并更新了低端筆記本產(chǎn)品線，以應對來自競爭對手的挑戰(zhàn)。
M2的發(fā)布還讓我們窺探到蘋果怎樣處理蘋果芯片生態(tài)系統(tǒng)中的升級。在iPhone家族中，A系列芯片時代的更新一直保持著一年一次的節(jié)奏；相反，傳統(tǒng)的PC生態(tài)系統(tǒng)則差不多兩年一次。而M2差不多取二者的折中，在M1發(fā)售后約一年半發(fā)售，盡管從架構(gòu)的角度來看，它更接近于A系列芯片的一年一次更新。
據(jù)蘋果稱，新的系統(tǒng)芯片包含大約200億個晶體管，比M1多40億（25%），比A15多50億。芯片的制作工藝為蘋果所謂的“第二代5納米”制程，我們相信這種工藝類似于臺積電的N5P，即A15芯片采用的公義。與N5相比，N5P能提供性能上的優(yōu)勢，但不會提高晶體管密度。所以，盡管蘋果沒有公布晶片大小，從蘋果公布的晶片對比圖中可以看出，M2尺寸要比M1大很多。
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至于性能，蘋果說M2能比M1在多線程CPU方面提高18%。蘋果并沒有給出時鐘頻率和IPC方面的提高的具體數(shù)據(jù)，但如果我們關于Avalanche/Blizzard的推測是正確的，就可以準確地猜測出具體數(shù)據(jù)。相對于A14/M1中的Firestorm，Avalanche僅提供少量的性能提升，因為絕大部分提升都在整體的能耗效率上。因此，性能提升來自時鐘頻率的提升，而不是IPC的提升。
M2的高性能核心搭載的L2緩存也比較大，這也起到了提高性能的作用。M1只有12MB的共享L2緩存，M2將其提高到了16MB，比M1和A15都多了4MB。
根據(jù)A15的表現(xiàn)，我們可以推測出，這一代CPU最大的更新就是功耗方面。Blizzard CPU核心越來越像大型核心，提供較高的性能，以及比其他ARM高效率核心設計更寬廣的后臺設計。在其他方面，Blizzard增加了第四個整數(shù)ALU，與其他相結(jié)合，能為A15帶來顯著（28%）的性能提升。有理由相信，M2也會有類似的提升，盡管具體數(shù)值取決于蘋果采用的時鐘頻率。
同時，在GPU前端方面，蘋果走得更遠。M2的底層架構(gòu)是所謂的“下一代”GPU，帶有10個CPU核心，比M1的8個核心多了兩個。官方公布的數(shù)據(jù)是GPU能達到3.6TFLOPS，比8核心的M1多了1TFLOPS。而且，新的GPU還帶有更大的共享L2緩存，而蘋果沒有公布M1的緩存大小。
更多的核心數(shù)量，以及大約10%的GPU時鐘頻率提升（根據(jù)TFLOPS測算），兩者共同構(gòu)成了M2的GPU的性能提升。在標稱功耗（大約12W）下，M2的GPU性能大約比M1高25%。但是，M2的GPU的功耗可以超過M1的GPU。根據(jù)蘋果的數(shù)據(jù)，M2在全功率狀態(tài)下消耗大約15W，其性能比M1提高大約35%。
GPU更新的同時，M2還更新了其視頻編碼解碼模塊，乍一看非常像從M1 Pro/Max上直接切下來的模塊。這些芯片提供了對蘋果的ProRes和ProRes RAW編碼的支持，現(xiàn)在這些支持集成到了M2芯片內(nèi)。同樣，M2現(xiàn)在正式支持8K視頻解碼，而M1只能支持4K，雖然并沒有官方說明。
總的來說，蘋果在第二代芯片的性能方面有很大信心，而且堅信能與英特爾一決勝負。雖然我們要等到拿到實際的硬件才能確認其性能，但M1已經(jīng)證明了蘋果的成功，所以我們相信M2也一樣出色。
內(nèi)存：LPDDR5-6400，最大24GB
雖然最新的蘋果芯片的核心邏輯似乎是一個增強版的A15，但它有一個不得不說的優(yōu)勢：支持LPDDR5。
原始的M1（以及A15）僅支持LPDDR4x內(nèi)存，而M2支持最新的LPDDR5內(nèi)存標準。最大的變化就是它支持更高內(nèi)存時鐘頻率。根據(jù)蘋果的數(shù)據(jù)，M2的速率為6400Mbps/pin（LPDDR5-6400），與原始M1的4266Mbps/pin（LPDDR4x-4266）相比是一個巨大的提升。這一提升的直接結(jié)果就是，在芯片的128位內(nèi)存總線上，M2的內(nèi)存帶寬能達到100GB/秒，與M1（約68GB/秒）相比大約有50%的提升。
蘋果在內(nèi)存技術方面不尋常的激進，是在筆記本市場上保持競爭力的一個關鍵，所以巨大的內(nèi)存帶寬提升能幫助蘋果保持領先地位。提高內(nèi)存帶寬進一步從各個方面為芯片帶來了提升，特別是在GPU性能上（內(nèi)存帶寬通常會成為GPU的瓶頸），因此支持LPDDR5才能讓這個10核心的GPU發(fā)揮全部性能。雖然，M2是在追趕：M1 Pro/Max/Ultra率先支持LPDDR5，實際上M2是整個M系列芯片中最后一個支持LPDDR5的。
而且，蘋果將LPDDR5內(nèi)存的支持模塊直接放到了處理器晶片內(nèi)。所以M2芯片必須預裝內(nèi)存，因此筆記本的供貨量可能會因為內(nèi)存容量和最流行的配置而有較大波動，特別是在發(fā)售早期。
M2設備可以選擇8GB、16GB或24GB內(nèi)存。考慮到蘋果依然使用兩片內(nèi)存，似乎蘋果終于開始考慮利用LPDDR對于非2的倍數(shù)內(nèi)存顆粒的支持了（例如12Gb的內(nèi)存顆粒），這樣不需要暗中操作就能在一片內(nèi)存中獲得12GB的容量。假設蘋果將這種技術向下應用到Pro/Max/Ultra芯片上，我們就能看到所有蘋果芯片的最大內(nèi)存容量都得到50%的提升。
其他：新的ISP，不變的USB
今天的M2發(fā)布會中還有幾點值得一提。
首先，M2的ISP以及Secure Enclave都得到了更新。就像M2的其他方面一樣，這些應該繼承自A15。
同時，仔細看看新的MBA和MBP的配置就會發(fā)現(xiàn)，其USB或其他I/O支持并沒有什么變化。2020年，M1就已經(jīng)走在了最前沿，支持USB4，所以這方面沒有任何改變。這意味著芯片依然只能支持Thunderbolt 3，盡管Thunderbolt 4已經(jīng)發(fā)布超過一年了。MBA和MBP都有兩個USB口，所以可以認為，這仍然是芯片本身的限制。
即將正式發(fā)售
最終，M2會搭載于新款的2022版MacBook Air和更新后的13寸MacBook Pro。當前，MacBook Pro將于本周五正式發(fā)售，MacBook Air的發(fā)售時間還沒確定。
不過，值得注意的是，M1也不會退役，它依然是Mac Mini的核心。而且今年Mac Mini并沒有發(fā)布任何更新，蘋果也還在銷售2020版M1的MacBook Air。所以至少在不遠的將來，M1和M2的入門版本芯片依然能買到，就看你的選擇是什么了。
原文地址：https://www.anandtech.com/show/17431/apple-announces-m2-soc-apple-silicon-updated-for-2022
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