原標題：蘋果MacM1Pro/Max芯片解密，如何打造出性能怪獸

　　10月22日報道，本周三凌晨，蘋果兩款全新電腦芯片M1Pro和M1Max彪悍登場，性能與能效再度較上一代大幅升級。

　　此時距離Mac過渡到蘋果芯片的計劃時間已經過去一半，而這兩款蘋果迄今打造出的最強芯片，將該計劃向前推進了重要一步。在性能、定制技術、能效方面，M1系列芯片陣容均領先業界。

　　蘋果從整體系統出發，專門針對14英寸和16英寸MacBook重新定義芯片設計，量身定制出這兩款全新芯片。跟M1芯片一樣，兩款芯片采用蘋果自己定制的封裝方式，實現高速統一內存架構，是在M1架構基礎上進一步拓展，因此兩款芯片均仍以M1命名，通過Pro和Max加以區別。

　　兩款芯片的CPU運行速度相比M1提升最高可達70%，處理Xcode編譯代碼等任務更高效，內存帶寬與容量也進行了大幅提升。

　　此外，相比M1，M1Pro的圖形處理器運行速度提升最高達2倍，M1Max更是提升最高達4倍，使得處理圖像工作流速度飛漲。M1Pro和M1Max內部集成的媒體處理引擎也經過加強，配備ProRes專用加速器，專用于專業級的視頻處理。通過采用高能效架構，兩款芯片在接入電源或僅靠電池供電時，均能具備一致的性能表現。

　　蘋果硬件技術高級副總裁JohnySrouji說：“依托中央處理器和圖形處理器性能的大幅提升，最高可達6倍的內存帶寬，新增ProRes加速器的媒體處理引擎，以及其他多種先進技術，M1Pro和M1Max引領蘋果的芯片產品開辟新天地，在專業級筆記本電腦領域獨樹一幟。”

　　M1Pro和M1Max如何將電腦芯片性能發揮到極致？我們來完整梳理一下它們的架構細節信息。

　　M1Pro：GPU核心對稱放置，SRAM區域變得更大

　　M1Pro采用業界領先的5nm工藝，封裝多達337億個晶體管，是M1的2倍以上，面積約為245mm2。

　　其定制化封裝延續此前的特色，將SoC模組和內存模組封裝在單個有機PCB上，這種方法可能有助于顯著提升能效。

　　全新10核CPU由8顆高性能核心和2顆高效率核心組成，運行速度相比M1提升最高可達70%。

　　與最新的8核PC筆記本電腦芯片（英特爾酷睿i7-11800H）相比，M1Pro在同等功耗水平下的CPU性能更可高達1.7倍，達到其峰值水平性能的功耗則少了70%。

　　其GPU最高配置為16核，速度最快達到M1的3倍以上，速度相較最新款8核PC筆記本電腦芯片集成顯卡最快可達7倍以上。與PC筆記本電腦所用的大功率獨立圖形處理器（GeForceRTX3050Ti4GB）相比，M1Pro在性能更強的同時，功耗減少了70%。

　　M1Pro內部集成了蘋果設計的媒體處理引擎，對ProRes專業視頻編解碼器進行針對性加速，僅需極低功耗，便可同時播放多條高質量畫面的4K及8KProRes視頻。

　　外媒AnandTech對M1Pro的內部設計做了分析。從圖中可以看到，M1Pro中的高性能核心、兩個L2塊都是對稱放置的。

　　內存接口被整合到SoC的兩個角，因界面寬度增加，內存控制器占用了相當大一部分SoC。蘋果還在內存控制器后面直接使用兩個系統級緩存SLC塊，這跟M1上也不一樣，SRAM單元格區域看起來變得更大。

　　相比M1，M1Pro的內存總線增加了一倍，從128位LPDDR4X接口轉向新的更寬、更快的256位LPDDR5接口，最高可配置32GB的高速統一內存和200GB/s的內存帶寬。

　　M1Max：蘋果芯片野心的集大成者，一個周圍有SoC的GPU

　　M1Max是蘋果迄今打造的最大芯片，可以說是蘋果將在芯片領域的野心推到最大的作品，設計復雜程度前所未有。

　　其面積約為432mm2，內部共計集成570億個晶體管，比M1Pro多出70%，比M1多達3.5倍。

　　這款芯片同樣采用10核CPU，GPU則最高多達32核，圖像處理速度相比M1提升最高可達4倍，可將在FinalCutPro中渲染復雜時間線的速度較上一代13英寸MacBookPro提升最高可達13倍。蘋果稱GPU算力可達10.4TFLOPS。

　　在達到緊湊型專業級PC筆記本電腦內高端圖形處理器（GeForceRTX3080100WTDP）的相近水平性能時，其GPU功耗少40%。

　　在達到最大型PC筆記本電腦內最高端圖形處理器（GeForceRTX3080）的同等性能水平時，其功耗則要少100瓦。降低功耗使得MacBookPro能實現更長的電池續航時間。

　　相比集成GPU的SoC，M1Max更像是一個周圍有SoC的GPU。

　　由于面積變得更大，M1Max的封裝略有變化，DRAM芯片從2個增加到4個，這也與內存接口寬度從256位增加到512位相對應。

　　GPU上方芯片看起來與M1Pro基本相同，改變主要出現在下方區域，比如SLC塊的數量增加。如果每個塊16MB，整個SoC將使用64MB片上通用緩存，除了明顯的GPU用途外，不知道CPU能用如此巨大的內存帶寬資源實現什么。

　　M1Max芯片結構采用更高帶寬，內存帶寬是M1Pro的2倍，達到400GB/s，接近M1的6倍，最高可配置64GB的高速統一內存。這種帶寬在SoC中聞所未聞，在非常高端的GPU中相對正常。

　　此前最新款筆記本電腦的顯存容量也沒超過16GB的上限，而將高達64GB的統一內存用于需要處理大量圖像的任務，將可令專業人士能夠使用筆記本電腦完成許多以往無法想象的工作。

　　M1Max在媒體處理引擎方面也更勝一籌，視頻編碼速度相比M1Pro提升最高可達2倍，并配有2個ProRes加速器。

　　在搭載M1Max的新款MacBookPro上使用Compressor對ProRes視頻進行轉碼，速度相比上代16英寸MacBookPro可提高10倍。

　　總體來看，M1Max堪稱迄今為止Mac上最強大的專業級筆記本電腦芯片。

　　更多量身定制設計，與操作系統高度適配

　　M1Pro和M1Max還采用了許多量身打造的先進技術，包括全新的顯示引擎可同時驅動多臺外部顯示器，新增的雷靂4控制器可提供更高的I/O帶寬等。

　　加速AI和圖像處理方面，16核神經網絡引擎可加速設備端機器學習功能，提升攝像頭性能，蘋果定制的GPU配合神經網絡引擎，利用計算視頻技術提升內置攝像頭的畫質，能令視頻畫面更加清晰，視頻中的人物膚色更加自然。

　　此外，macOSMonterey操作系統與M1Pro和M1Max高度適配，可充分發揮兩款芯片的性能和能效實力，Metal等開發者技術可幫助各類App充分利用兩款新芯片的性能，對CoreML的相關優化則可借助于神經網絡引擎，以更快的速度運行機器學習模型。

　　專業級App的任務處理數據將被用于協助優化macOS對多線程任務的CPU核心分配，從而進一步優化性能。先進的電源管理功能則可為不同任務智能分配不同數量的性能核心和效率核心，同時達成更好的處理速度和電池續航時間。

　　蘋果為Mac提供的所有App全部針對蘋果芯片進行了優化，并可基于蘋果芯片原生運行，還有超過10000款通用App及插件可供選擇使用。

　　目前尚未升級至通用App的各類MacApp，則可借助蘋果的Rosetta2技術無縫運行，用戶還可在Mac上直接運行各類iPhone及iPadApp。

　　在安全系統設計方面，蘋果最新的安全隔區、基于認證硬件的安全啟動以及運行時防數據利用技術都值得一提。macOS與M1、M1Pro、M1Max三款芯片的組合能提供基于認證硬件的安全啟動、運行時防數據利用技術以及高速的文件數據內聯加密等業界領先的安全保護能力。

　　蘋果承諾計劃在2030年年底前讓全部公司業務實現碳中和，包括制造供應鏈和所有產品生命周期在內，這也意味著蘋果所生產的每一枚芯片，從設計到制造，都將實現100%碳中和。

　　結語：蘋果自研芯片連環炸場，留給英特爾還有多少空間？

　　新一代蘋果Mac芯片的性能，已經超過大多數的期待，蘋果預告中定義的“炸場”兩字可以說是當之無愧。蘋果再次用堪稱標桿的芯片產品展現自己世界一流的芯片設計實力。

　　距離蘋果設定的兩年轉型期已經過去1/2，如今蘋果接連推出與Mac系列產品高度適配、性能和能效更強的自研芯片，未來英特爾芯片在蘋果產品中還有多大生存空間，大概要畫上一個問號。

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