苹果硅将为个人电脑市场注入活力
11月10日，苹果公司推出了三款新的Mac设备——MacBook Air、MacBook Pro和Mac Mini，它们都采用了Apple M1芯片系统(SoC)。虽然英特尔芯片无法满足新兴需求显然是苹果拥有自己芯片的导火索，但推动这一举动的还有许多其他好处和可能性。
就像iOS和Android一样，苹果的macOS与Windows不同的生态系统。尽管macOS一直在改进其用户界面，但苹果的服务收入个人电脑市场的销量无法与iPhone相比。由英特尔主导的个人电脑硬件的缓慢改进是影响macOS进展的关键因素之一。随着Windows的迎头赶上，两种操作系统之间的差距也在缩小。另一方面，由于两大智能手机操作系统之间的良性竞争，智能手机的系统架构得到了改进，如内存管理、电源管理、人工智能功能和用户界面。他们已经集成了新的芯片，如超宽带，GPS和激光雷达，以迎接人工智能和物联网需求。操作系统无疑是系统性能的关键决定因素。然而，最重要的仍然是大脑——微处理器。
英特尔主导了整个个人电脑架构几十年。许多外设连接(如有线和无线连接)、内存配置以及集成GPU和AI芯片仍然受到英特尔架构的限制。因此，pc和NB ODM/ oem的创新有限。他们只是(或者只能)遵循英特尔的x86架构发展路线图。x86还不能创建许多创新的应用程序来满足人工智能和物联网的新需求。
为了克服这一问题，苹果公司在今年的全球开发者大会(WWDC)上宣布，其整个Mac产品线将在两年内从英特尔芯片切换到Apple Silicon，并于11月10日正式发布Apple M1。
M1的规格与阿仿生．然而，Mac设备上的M1可以提供比iPhone上的A14 Bionic更强的计算能力和应用程序。都是在台积电是5海里自定义高性能(Firestorm)，节能(Icestorm)， GPU和NPU。然而，M1比A14 Bionic拥有两个更高性能的核心，以及额外的缓存和外围电路。
第一代苹果硅芯片M1的目的是创造一种新的体验。它旨在实现性能和功耗的平衡，而不是高计算。根据苹果公司的说法，M1已经做到了160亿年晶体管，比A14 Bionic大约多35%。Counterpoint估计M1模具尺寸约为140-150mm2，比A14 Bionic大得多。
根据应用环境的不同，功耗、热效率和占地面积是设计soc的基本考虑因素。得益于台积电在功耗和晶体管密度方面的先进工艺优势，M1在Mac设备上的性能优于之前基于英特尔的MacBook。与Intel cpu强调最大时钟速率不同，Apple M1时钟速率是动态的。M1采用节能核心，以实现更低的系统功耗和多任务工作负载。然而，除了继承自苹果AX SOC的限制之外，M1的最大时钟速率不能像英特尔最新的虎湖CPU (10nm)那样提高到4.8GHz，这更有可能是由于台积电的工艺限制。
值得一提的是，M1在SoC旁边嵌入了DRAM，形成统一内存架构(UMA)，通过高速互连加快数据访问速度。与A14 Bionic相比，DRAM被放置在SOC旁边，而不是堆叠。这个想法在很多文件中都提到过，但是它在个人电脑中的应用是开创性的。正如迈克尔·戴尔曾经说过的:“创意是商品，执行不是。”苹果通过实际的产品设计和验证，成功地证明了UMA的好处。
来源:苹果
以下是这种包装方法的优点:
- M1中的嵌入式DRAM可以减少内存模块的占用空间，为电池或其他外围电路留出空间。
- 在同一封装中，SOC和DRAM之间的信号传输速度比在PCB上的不同位置分离芯片的设计要快得多。当然，制造这样的芯片变得更加困难。但台积电先进的封装技术使这种设计成为可能。
- 与传统pc中的遗留架构不同，M1将高带宽和低延迟内存DRAM嵌入到定制包中的单个池中。因此，所有核心可以同时检索内存中的数据，系统可以动态地安排宝贵的内存资源。这极大地提高了系统性能，减少了耗电DRAM的使用，从而延长了电池寿命。
正如我们在报告在6月发布的一篇文章中，迁移到新架构(Apple Silicon)的好处包括:
- 减少对单一供应商的依赖
- 将产品与竞争对手区分开来
- 获得对生态系统的控制
- 使用相同的api和编程工具为移动和计算机开发应用程序。
- 降低成本
在Mac设备上使用M1就证明了这些好处。在降低成本方面，M1的生产成本低于英特尔CPU的采购成本。因此，系统的整体价格会比以前低。
与Apple Silicon合作的其他可能性包括:
- 多核:下一代苹果芯片将拥有更多高性能内核，以满足多任务处理和高性能PC应用的要求。然而，这将不可避免地伴随着嵌入式SRAM密度的相应增加，从而导致成本的显著增加。因此，如果技术迁移变得缓慢，双苹果硅共存可能是一个潜在的解决方案。
- 强大的转专业: NPU允许Mac设备增强图像和语音方面的AI推断能力，例如集成虚拟助手(macOS Siri)，以增强Mac在办公室的优势，减少远程视频会议所需的带宽，并在边缘提供即时翻译。
- 集成离散GPU芯片:得益于其由台积电5nm驱动的高性能GPU核心，M1比中端独立GPU显卡更强大。然而，这对于内容创作者来说仍然不够。因此Counterpoint认为，Apple Silicon将使用先进的封装将AP和GPU集成在一块芯片上
(待续。这是一个系列的第一部分)
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