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蘋果M1 晶片到底多強大?首款5奈米ARM讓 Intel 感到壓力

蘋果在台灣時間 2020年雙11當天凌晨兩點舉行蘋果發表會後,這是一場精心策劃重新定義 Mac 電腦與改變未來走向的重要里程碑,One More Thing 重點並非是三款全新 Mac 電腦,發表會主角全是蘋果自研「Apple M1」晶片,將是顛覆電腦革命性產品,也將會成為未來 ARM 業界最新標竿。

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過去蘋果 Mac 電腦一直是使用 Intel 處理器,之間合作歷經了 15 年之久,直到 2020 年最終畫上休止符,蘋果決議自行推出首款 M1 晶片,為何要捨棄 Intel 詳情看先前所撰寫的「蘋果為何捨棄 Intel 改用自研 ARM處理器」。

至於 M1 晶片,實際就是以 iPad 平板電腦的 A12Z / A14 系列延伸性產品,更可將 M1 視為強化版 A14X 晶片,不管是硬體層或軟體層也都帶來了一個全新的突破,更確定 Mac 未來發展走向,讓 macOS、 iOS 、iPadOS、tvOS 生態圈更為緊密與跨平台。

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在 M1 電腦設備上你可以直接執行 iPadOS App 或遊戲已經不成問題,那也是為何蘋果不允許「iOS 虛擬機」出現,當有了 Apple Silicon 系列處理器,這一切就變得更容易解釋。

 

首款 Apple Silicon 處理器 M1 晶片有多厲害?

Apple M1 是蘋果專門針對 Mac 電腦所推出的首款晶片,由晶圓代工龍頭台積電推出的最新 5 奈米製程技術所打造的系統單晶片(SoC),M1 封裝達到 160 億個電晶體,比起 A14 的 118 億個電晶體更多,在電晶體數量提升 35%,比起目前市售桌上型 x86 處理器更多,賦予強大運算效能。

蘋果 M1 晶片內包含 8 核心 CPU 處理器、8 核心 GPU 繪圖晶片、16 核心神經網路引擎、DRAM4 記憶體、快取緩存控制器,全部透過 Fabric 高速互連架構進行整合,提升核心性能、寬頻與溝通效率。

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每個核心都能夠運行單任務或執行緒或多執行緒工作,能夠讓需要性能時就會全力運作,在一般作業下就只會以低功耗執行,實現有效能也具備高續航力。

Apple M1 採用 8 核心 CPU 核心數算是目前 Apple 最強大 ARM 處理器,架構與 iPhone / iPad 類似,核心數同樣分為大小核,分別為 4 個高效能核心和 4 個高效率核心,比起 A14 多出兩大核,兩款 MacBook 雖然都使用 M1 ,但在入門款 Air 比起 Pro 少了一核心。

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蘋果 MacBook Air 對比的是 Intel 第十代 Ice Lake ,只需要耗費 10W 低功耗,效能表現卻能夠比起 Ice Lake 筆記型電腦提升兩倍性能,甚至在耗電僅只需要四分之一,就足夠壓著對手打。

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在繪圖晶片部分,蘋果並沒有指名是用誰來比較,不可能會是 Intel 或 AMD 核顯,而是筆電內的 MX 或是 GTX 系列顯卡晶片,能夠看得出明顯優勢。

多數顯卡晶片為了能實現高效能繪圖效能,都需要採用獨立顯卡晶片才能夠解決,反而會導致耗電功率變得非常嚴重,不過在 Apple M1 內集成八核 GPU 每次能執行 2.5 萬個執行緒,比對筆電 GPU 顯卡晶片,在 M1 的 GPU 僅花費 10W 就能達到2倍繪圖運算性能,功率平均僅花費三分之一就能擁有高效能表現,輕鬆應付 4K 影片串流播放或 3D 場景繪圖等工作。

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目前 Apple Silicon 算是目前 ARM 最快的 CPU 和 GPU 晶片,全採用蘋果定製封裝技術。也帶來最新 16核心神經網路引擎,每秒可執行 11 兆次運算,能夠提升機器學習(ML)速度達 15 倍,CPU 中的 ML 加速器及強勁 GPU 的相輔相成之下,在影片分析、語音辨識與影像處理工作上都有明顯大幅度提升,甚至支援 USB 4 的 Thunderbolt 3 (最快可達 40Gb/s) 、 PCI 4.0 和NVMe 標準。

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蘋果正透過 MacBook 當成 M1 試驗裝置

Apple M1 晶片是蘋果首款 Apple Silicon ,也是蘋果正在摸索的一個未知領域,在這些階段與過程中肯定也會遇見不少問題。

自從 iPad Pro 搭載 A12X / A12Z 處理器後,在效能就能與 x86 處理器一較高下,如今蘋果也藉由花費 10 年在移動式設備上的累積設計能力,這個去除 Intel 局自 2016 年就開始展開,到至今 iPad Pro 上的 A12Z 處理器算是稱霸移動設備市場。

引人注意的是 MacBook Air 高階款和 13 吋 MacBook Pro 全採用相同的 8 核心 CPU (配備 4 個效能核心與 4 個節能核心),導致 Pro 系列一點都不 Pro ,兩者差距反而僅差異在於亮度、續航、觸控列、高動態揚聲器、麥克風、厚度以及散熱(主動式冷卻系統),至於真實效能差異需等後續跑分證實。

更新:Geekbench 5 資料庫內已經曝光 MacBook Pro 的 Apple M1 跑分稍微比 MacBook Air 高出一些,平均來看分數都差異不大。

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蘋果刻意關閉 GPU 核心數戲碼,其實在早 iPad Pro 已經上演過一次,在 2020 iPad Pro 的 A12Z 與 2018 iPad Pro 的 A12X 完全相同,被證實兩者其實都具備8核心繪圖處理器只是 A12X 其中一個繪圖處理器單元被隱藏,直到 2020 iPad Pro 款才被釋放,說好聽點當初是良率問題,說難聽點這一切都是蘋果準備規劃 M1 晶片套路啊!依照不同產品等級來關閉 GPU 核心數。

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瘋先生看來預計是蘋果正在讓市場測試 Apple M1 晶片散熱能力,畢竟在實驗室內無法得知不同環境下 M1 晶片產生的熱量能否在無風扇的環境下,是否會造成降頻運行,畢竟蘋果首款產品都會出現不確定因素,也能視為實驗產品,一切答案都需等待開賣後,由多名使用者長期使用下才能夠確定。

 

蘋果 Apple M1 兼具集成、省電、高效能優勢

簡單來說,Apple M1 晶片比起目前現有主流處理器更具備「高效能、低耗電、集成」優勢,能夠做到這點非常不易,畢竟現在 x86 處理器如要達成高效能,就需要提供更高瓦數來填補,只有在 M1 才能實現熊與掌可兼得。

如今電池技術一直尚未有革命性變化,又加上筆電需要兼顧續航與效能下,低功耗的 ARM 處理器問世後,也將會成為未來 x86 處理器朝向大小核為發展方向,Intel 在無法將功耗壓底之前,都會持續受到 Apple Silicon 系列處理器帶來的極大壓力,也會讓更多廠商開始朝向 ARM 發展。

蘋果藉由多年 ARM 移動式處理器經驗與發展下,集成許多傳統 x86 處理其無法達成核心整合,例如神經網路引擎 (Neural Engine)、NPU(神經處理單元)、Apple T2 安全控制晶片,在 HEVC 解碼/編碼器、SSD主控及加密全直接調用 T2 晶片,當成系統第二顆加速處理晶片。

蘋果M1 晶片到底多強大?首款5奈米ARM讓 Intel 感到壓力

在 Mac 電腦上成功調用 T2 晶片能力後,最初欠缺 CPU 與 GPU 處理器,讓蘋果決議由移動式設備在近年串起,更讓 A 系列仿生晶片加速成熟,如今蘋果將兩款晶片整合集成在一顆 Apple M1 晶片上。

在 Mac 電腦改用 ARM 晶片後,已經提前佈局 Universal、Catalyst 等技術,能立即解決 x86 和 ARM 之間轉換問題,這次 Apple M1 將會讓手機與平板端的 App 都能夠直接在電腦上安裝與執行,也將會讓 Mac 電腦帶來另一個全新的生態。

 

x86 處理器已經輸了嗎?

目前 Apple M1 晶片贏在於低功耗、高效能為優勢,這些優勢在 iPhone、iPad 上輕易可見,蘋果將移動式設備 ARM 架構企圖用於筆電與桌機產品上,但別忘記 M1 僅只是一個非常低階入門款式,未來還有 16吋 MacBook Pro 、iMac 、iMac Pro 和 Mac Pro 產品也都會帶來更新。

預計蘋果早已經開發好 M1 後續晶片產品,後續高階款 Mac 產品也將會搭載更驚人可與 Intel i7 、i9 互相抗衡的處理器出現。

整體 Mac 產品線更換會在兩年左右時間,對於還在使用 Adobe 影視專業用戶來說五年內有可能會是一個最終分道揚鑣之路,至於 Adobe 軟體能否使用 ARM 處理器運作?Adobe 官網顯示:

Adobe 應用程式目前不支援 ARM 處理器。但為確保完整相容性和效能,我們正在針對這類新處理器測試和最佳化我們的應用程式。

Adobe 預計何時會支援 ARM 裝置?是否會繼續支援 Intel 或 AMD 系統?

我們正努力確保我們的應用程式能與使用 ARM 處理器的電腦相容,但目前尚未訂定發佈日期;是。我們不打算停止支援 Intel 或 AMD 系統。

在 WWDC 開發者發表會上蘋果就已經先展示 Adobe Photoshop 與Lightroom 在 ARM 系統上執行,至於要讓 Adobe Premiere 、 After Effects 影視軟體支援 ARM 架構,花費的時間可不僅只有兩年之久,目前短期來看 Intel 依舊還是佔有優勢,除非 Adobe 等多款專業軟體都開始支援 ARM 後,或許才有可能會再次動搖。

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