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Apple M3 芯片似乎是 A17 Pro 和 A16 Bionic 设计的混合体

Apple 新的 M3 Mac 系列芯片似乎源自其 A16 Bionic 和 A17 Pro 移动 SoC。(资料来源:Apple)
Apple 新的 M3 Mac 系列芯片似乎源自其 A16 Bionic 和 A17 Pro 移动 SoC。(资料来源:Apple)
新款 M3 芯片问世了,有很多东西需要消化。由于Apple 并不刻意透露其芯片的设计来源,因此将这些拼图拼凑起来是一项有趣的工作。
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在推出首款用于 Mac 的Apple 硅芯片之前, 曾明确表示,其移动 SoC 架构是 "可扩展的"。Apple 曾明确表示,其移动 SoC 架构是 "可扩展的",这意味着他们可以通过构建更多的 CPU 和 GPU 内核、增加更多的 RAM 等方式,将 iPhone SoC 架构扩展到 MacBook,直至 Mac Pro。当第一台 M1Mac 采用与 A14 仿生处理器相同的基础架构时,这一点就显而易见了。 A14 仿生.同样,当Apple M2系列时,很明显它是基于 A15 仿生.

目前还不清楚新的 M3 芯片是基于Apple 最新的移动 SoC。 M3 芯片由于Apple 通常不会公开这些信息,因此我们进行了一些调查。M3 芯片是继 A16 Bionic之后推出的iPhone 14 Pro机型之后,最近又推出了 A17 Pro新款 iPhone 15 Pro机型。在 A16 Bionic 和 A17 Pro 中,只有后者采用了台积电新的 3nm 节点(N3B)制造,就像新的 M3 系列一样。不过,有一些线索表明,M3 与 A16 Bionic 也有很多共同之处--也许比我们看到的更多。

Apple 称 A17 Pro 图形处理器是 "Apple历史上最大的 GPU 重新设计",而 M3 图形处理器则 "代表了Apple 芯片图形架构有史以来最大的飞跃"。A17 Pro 于 9 月 13 日发布,而 M3 芯片于 10 月 31 日发布,因此可以有把握地认为两者的架构将非常相似,特别是考虑到全新的硬件加速光线追踪功能是两者的共同点。唯一的例外可能是 M3 GPU 的 "动态缓存 "功能,而 A17 Pro GPU 并未将其作为一项功能。除此之外,A17 Pro 和 M3 GPU 的共同点要比 A16 Bionic 的 GPU 和 M3 GPU 多得多。

不过,当我们看到 M3 系列的 NPU(神经处理单元)时,情况就发生了变化。与之前的 M 系列芯片一样,M3 "神经引擎"(Apple )有 16 个内核,每秒可产生 18 TOPS(万亿次运算)。这几乎是Apple最新智能手机芯片中 NPU 的 2 倍,有点出乎意料。Apple M1 的 NPU 为 11 TOPS(与 A14 Bionic 的 NPU 相同),而Apple M2 的 NPU 为 15.8 TOPS(与 A15 Bionic 的 NPU 相同)。正如您可能已经猜到的那样,M3 的 NPU 更接近 A16 Bionic 的 NPU 17 TOPs,这表明 M3 系列 NPU 的基础就是 A16 Bionic 的 NPU。1 TOP 的差距可以解释为 M3 采用的 3nm 节点与 A16 Bionic 采用的 5nm (N4P) 节点相比所获得的性能。或者,这可能仅仅是时钟提升的结果。

至于 CPU 架构,这就更难辨别了,但有很好的理由证明它更有可能与 A16 Bionic 保持一致。虽然共享 NPU 是 CPU 架构相同的一个线索,但我们在Apple A17 Pro 和 M3 系列上看到的下一代 GPU 架构实际上最初是为 A16 Bionic 设计的。独家报道[sub.req]的独家报道称,Apple的工程师们对这款具备光线追踪功能的 GPU "过于雄心勃勃"。运行新 GPU 架构的 A16 仿生芯片原型出现了过热和功耗过高的问题。这一 "史无前例 "的失误是在顶级芯片人才纷纷离开Apple 的情况下发生的,其中包括前 A 系列首席架构师 杰拉德-威廉姆斯(Gerard Williams)。 现在是高通公司工程部高级副总裁。 现在是高通公司的高级工程副总裁。.威廉姆斯最近在高通公司的骁龙峰会上发布了令人印象深刻的M2 Max骁龙X精英芯片。

这表明,M3 系列芯片很可能完全基于 A16 仿生芯片,包括其提出的下一代 GPU。Apple ,A16 仿生芯片通过提高显存带宽来提升性能,超过了 A15 仿生芯片,但将新 GPU 架构的实施推迟到了 A17 Pro。毫无疑问,Apple 已经为采用 A16 架构的 M3 准备好了所有的技术文档和原理图,包括新的 GPU 架构。然而,当他们不得不匆忙修复 A16 GPU 时,他们仍有时间按计划为 M3 系列修复 GPU,同时确保 A17 Pro 也能正常运行。

考虑到 M3 的 NPU 与 A16 Bionic 的联系,以及本应是 A16 Bionic GPU 最终被 M3 采用的事实,A16 Bionic CPU 和 NPU 架构很有可能也是 M3 的基础。因此,Apple M3 系列看起来是 A16 Bionic 和 A17 Pro 的混合体,但却是意外的混合体。它接收了 CPU、NPU 和 GPU 内核,这些内核一直都是该芯片的原型--只是采用了看起来更迂回的方式。

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Apple A16 仿生方案。(来源:Apple)
Apple A16 仿生方案。(来源:Apple)
Apple A17 Pro 原理图。(来源:Apple)
Apple A17 Pro 原理图。(来源:Apple)

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Sanjiv Sathiah, 2023-11- 1 (Update: 2023-11- 1)