M2 芯片将为 2022 年 Mac 带来多少速度提升?
当第一批基于 M1 的 Mac 于 2020 年秋季发布时,毫不夸张地说,它们震撼了整个计算机市场。 Apple 采用了 A14(iPhone 12 中的基本架构),将其扩展到超便携笔记本电脑级别,并以 我们称之为相对于上一代产品的”令人难以置信”的改进。它速度非常快,并且电池续航时间长得惊人。通过 2021 年的 M1 Pro 和 M1 Max,Apple 将架构进一步扩展到性能笔记本电脑(可能还有即将推出的台式机),并再次成为所有其他处理器的比较对象。
唯一性能优于 M1 Max 的芯片是英特尔 Alder Lake 处理器,并且然后,只有一些关于功耗巨大差异的警告,只有在插入电源时才能全速运行,并且依赖于高功率 Nvidia GPU。
那么苹果为安可做了什么? M1 已经问世近一年半了,是时候推出它的继任者了,我们假设它将被称为 M2。虽然在产品发布之前(最早在 3 月份或 6 月的 WWDC 或今年秋天晚些时候)发布之前我们永远不会真正知道 Apple 有什么秘密,但我们将对 M2 的期望做出最有依据的猜测(我们也会加入 M2 Max 预测)。
M2 到 M1 就像 A15 到 A14
M1 基于 A14 的基本架构,扩展后高性能 CPU 核心数量增加了一倍(四个而不是两个),GPU 核心数量增加了一倍(八个而不是四个)。由于缺乏更好的解释,它就是 iPad Pro 中的”A14X”。
在尝试预测 M2 的功能和性能时,我们将假设它将遵循类似的模式,只不过这一次是 A15:相同的架构,具有两倍的高性能核心和 GPU 核心。请注意,A15 实际上有五个 GPU 核心,第五个仅在 iPhone 13 Pro 型号中启用。我们将通过将内核数量增加一倍达到 10 个内核来生成性能预期,这与有关 M2 配置的传言相符。
对于 M2 Max,我们假设与从 M1 到 M1 Max 的放大比例相同。 CPU 核心将更换为 2 效率、8 性能设置,GPU 核心将从基础 M1 芯片增加四倍(总共 40 个)。
改进的制造工艺
在讨论数字之前,我们应该提到,M2 预计将采用台积电的 N4P 工艺制造,该工艺是制造 A14 和 M1 的 5nm 工艺的增强形式。台积电声称,在相同功耗下,它的运行速度最高可达 11%,或者在相同性能下,功耗可降低 22%。目前还不清楚这是否会带来更高的时钟速度、更好的电池寿命,或者两者兼而有之。这一切都取决于 Apple 的特定配置,尤其是电池寿命会受到多种变量的影响(例如显示屏的节能程度)。
对于我们此处的性能预测,我们没有考虑制造工艺改进带来的额外性能,因为无法实际量化它们可能是什么。可以合理地预期,这里提供的数字可能比苹果可能从 N4P 工艺中挤出的数字低几个百分点,正如我们看到 A15 驱动的 iPhone 13 手机的电池寿命大大提高一样,苹果可能会优先考虑电池寿命使用这些芯片的 MacBook。
M2 和 M2 最大 CPU 估算
我们首先查看 A15 比 A14 快多少,A14 具有类似的四效率和两性能 CPU 核心配置,但进行了许多架构改进。总的来说,A15的单核性能比A14高出约7%。
尽管核心配置相同,但多核分数要高得多,为 20%。苹果可能进行了架构改进,以同时提高所有核心的使用,并且制造工艺的改进可能能够在所有核心都处于活动状态时保持更高的时钟速度。
当我们获取 M1 和 M1 Max 分数并添加相同的性能提升时,我们得到了一些令人印象深刻的数字。单核性能在 Geekbench 5 中可能会突破 1,800,与英特尔即将推出的 Core i9 Alder Lake 高性能笔记本电脑芯片持平。
多核得分可能会变得非常有趣。有传言称,M2 将采用与 M1 相同的四能效、四性能布局,而 M2 Max 则像 M1 Max 一样坚持四能效核心和八性能核心。
M2 的得分可能略低于 9,000(仍然不如 M1 Max,因为该芯片具有八个高性能内核)。对于 MacBook Air 等超便携笔记本电脑来说,这是一个很高的分数。但 M2 Max 的得分远高于 14,000 分,使其领先于英特尔最快的 Alder Lake Core i9,后者拥有 14 个核心(6 个性能核心和 8 个效率核心)。而且 M2 Max 很可能以一小部分功率即可实现这些性能提升。
M2 和 M2 Max 图形估算
与我们的 CPU 预测一样,我们通过简单地查看从 A14 到 A15(在 iPhone Pro 型号中)的性能提升并假设从 M1 到 M2 的性能提升相同来估计 M2 图形性能。 A15 的 GPU 核心比 A14 多 25%(五个而不是四个),但额外的核心仅在 iPhone 13 Pro 手机中启用。有传言称,M2 的 GPU 核心数上限将从 8 个增加到 10 个,M2 Max 的 GPU 核心数将从 32 个增加到 40 个,从而保持这一比例不变。
3DMark 的 Sling Shot 基准测试有点过时,但仍然是衡量 GPU 在运行更简单、较旧的图形技术时的性能的相当有用的指标。 A15 比 A14 快 24%。您可以将其归因于内核数量增加了 25%,并且进行了一些架构改进。
不幸的是,Sling Shot 测试仅适用于移动平台。这意味着我们无法在 M1 Max 上测试它,因为该芯片仅适用于 MacBook。但由于 M1 可以在 iPad Pro 中找到,我们可以在 M1 上运行这个有用但有些老化的基准测试,并推测我们可能会看到 M2 的得分超过 10,000,这很容易让任何其他现代平板电脑相形见绌。
更现代的跨平台测试是 3DMark 的新 Wild Life。在本次测试最艰苦的版本中,A15 比 A14 快 30%。
扩展到 M2 和 M2 Max,我们预计性能较低的芯片将超过 6,000 个,而 Apple 最强大的处理器将超过 26,000 个。后一个分数值得注意,因为它非常接近 GeForce GTX 3070 的移动版本。
虽然这样的性能提升将使 M2 Max 与相当高端的移动独立 GPU 保持一致,但它的性能仍然不及顶级桌面 GPU 的一半。更重要的是,AMD 和 Nvidia 的高端 GPU(以及英特尔即将推出的 Arc 系列)具有硬件加速光线追踪功能,而苹果的 GPU 迄今为止还没有这项功能。虽然我认为对此类功能的支持迟早会发生,但它可能不会出现在 M2 系列中。苹果已经落后那里的竞争对手好几年了,而且今年也不太可能有所改善。
其他注意事项:神经引擎、视频编码器、内存
虽然 CPU 和 GPU 很容易量化,但它们并不是 Apple 片上系统唯一重要的部分。 RAM 当然非常重要,我们预计高速 LPDDR5 将在这些芯片中再次发挥重要作用,因为它提供了性能和功效的正确组合。苹果在确保他们的芯片有足够的内存带宽来充分利用 CPU 核心和 GPU 核心方面做得很好,我们看不出有任何理由让 M2(或 M2 Max)成为第一个认真对待的人。受带宽限制。
神经引擎,一个定制处理器模块,旨在加速机器学习和 AI 任务,虽然 A15 与 A14 一样拥有 16 核神经引擎,但它经过重新设计以提高效率,可执行超过 40% 的性能每秒更多的操作。我们预计同样的神经引擎将实现向 M2 的飞跃。
最后,A15 改进了视频处理引擎,可加快视频解码和编码速度。 M1 和 M1 Pro 有其中之一,而 M1 Max 有两个。如果我们发现 M2 也延续了这种情况,我们一点也不感到惊讶——M2 和 M2 Pro 中有一个改进的视频引擎,M2 Max 中有两个。很高兴看到这里有进一步的改进,因为 Mac 经常被用作视频制作机器。特别是,Apple 的 SoC 尚未提供对 AV1 编解码器的硬件支持(既不编码也不解码),如果能在 M2 版本的视频处理引擎中添加这一功能,那就太好了。
总体期望
虽然令人兴奋的是 M2 可能会带来重大的架构变革,但它很可能会以与 M1 源自 A14 完全相同的方式继承 A15 的技术。也许苹果未来的 Mac 芯片将进一步偏离 A 系列架构,但在其第二代芯片中,”A15 以完全相同的方式扩展”是最有可能的情况。
根据当前的任务或基准测试,性能限制会有很大差异,SSD 性能和冷却等因素始终会发挥作用。但总的来说,我们认为 CPU 性能提高大约 20% 是合理的(单核性能提高不到 10%),而增加额外的核心将使 GPU 性能提高大约 30%。这些改进还将伴随着机器学习和视频编码性能的改进。
所有这些也应该在大致相同的功率范围内发生。 Apple 很少在电池续航时间方面出现倒退,因此您可以期待配备 M2 芯片的类似笔记本电脑具有相同或更好的电池续航时间,同时提供令人印象深刻的性能提升。由于 Apple 优先考虑 A15 芯片的电池寿命,因此它可以变得更好。