M1 Ultra：苹果在芯片设计上的巨大飞跃！

实现不可能

该芯片由 Apple 硬件技术高级副总裁 Johny Srouji 介绍，他描述了制造比 M1 Max 更大的芯片的物理限制，解释说业界通常选择使用双芯片，但描述了这种方法的效率损失。

这就是苹果选择在 M1 Ultra 中结合两个 M1 Mac 芯片的原因，Srouji 说：“M1 Ultra 是 Apple 芯片的又一个游戏规则改变者，它将再次震撼 PC 行业。通过将两个 M1 Max 芯片与我们的 UltraFusion 封装架构相连接，我们能够将 Apple 芯片扩展到前所未有的新高度。” "

他还表示，M1 Ultra 完善了 Mac 处理器的“家族”——至少目前如此。

Srouji 继续解释了该公司如何成功地将两个 M1 Max 芯片组合成一个 M1 Ultra，他指出了始终在 M1 Max 上的 die-to-die 互连技术，这是 Apple 之前没有讨论过的。

什么是超融合？

该互连使用 Apple 称为 UltraFusion 的专有封装架构，苹果将其描述为行业“遥遥领先”，并声称它可以以每秒 2.5 TB 的低延迟、处理器间带宽在芯片周围传输数据，速度很快。

为此，UltraFusion 使用了一种硅中介层，其连接密度是“任何可用技术”的两倍，Srouji 说。

硅中介层基本上是一种封装内互连，可桥接 M1 Ultra 中使用的两个裸片。（我想苹果可能已经使用了台积电的3DFabric技术来实现 UltraFusion。）

苹果在 2021 年 3 月赢得了似乎是其第一项相关设计专利，尽管工作开始得更早，它的方法不是独一无二的。AMD 和其他公司还为他们的 PC 芯片开发了硅中介层互连技术。但苹果声称实现了卓越的解决方案将引起共鸣。

Apple 表示，其技术提供的带宽是竞争中介层技术的 4 倍。

Apple 发明的另一个重要元素是开发人员无需重写代码即可使用此功能。UltraFusion 意味着，在系统级别上，Mac 将芯片视为一个处理器，而不是两个。

这在实践中意味着应用程序可以访问两倍的晶体管，并将性能、效率和 GPU 内核翻倍——无需调整代码。

认识 M 家族

Apple 的处理器系列现在提供四种变体，配备如下。

M1

广受好评的 M1 处理器提供：

• 160 亿个晶体管和 119 平方毫米的裸片尺寸。
• 4 个性能核心，12MB L2 缓存。
• 4 个效率核心和 4MB L2 缓存。
• 8 个 GPU 核心。
• 16GB DDR4x 内存，速度为 68GB/s。

M1 Pro

M1 Pro 更高，具有：

• 337 亿个晶体管在一个 240 平方毫米的芯片上。
• 8 个性能核心，24MB 二级缓存。
• 2 个具有 4MB L2 缓存的效率核心。
• 16 个 GPU 核心。
• 32GB DDR5 内存，速度为 200GB/秒。

M1 Max

M1 Max 提供：

• 570 亿个晶体管在一个 420 平方毫米的芯片上。
• 8 个性能核心，24MB 二级缓存。
• 2 个具有 4MB L2 缓存的效率核心。
• 32 个 GPU 核心。
• 64GB DDR5 内存，速度为 400GB/秒。

新的 M1 Ultra

M1 Ultra 为您带来：

• 1140 亿个晶体管在一个 840 平方毫米的芯片上。
• 16 个性能核心，48MB 二级缓存。
• 4 个效率核心，配备 4MB 二级缓存。
• 64 个 GPU 核心。
• 高达 128GB DDR5 内存，速度为 800GB/s。

这一切意味着什么

由于 M1 Ultra 拥有双核，它甚至可以管理最复杂的计算任务，事实上，鉴于 M1 Pro 已经满足了大多数 Mac 用户的需求，这款芯片将不可避免地为新的、高度密集的体验打开大门，毕竟，您可以在 3D 设计、视频和音频应用程序中利用的性能和功能也应该有利于游戏。

M1 Ultra 还提供 64 个图形核心，这一点非常了不起。

总之，这种技术组合意味着 Apple 能够制造出性能是最新的第 12 代英特尔酷睿 i9-12900K CPU 的 1.9 倍的芯片，两者均以 60 瓦的功率运行，换句话说，您可以以一小部分能源成本获得更多的原始 CPU 性能。

这对个人用户来说很好，但对于运行高端机器库的公司来说，降低能源消耗对企业成本有很大好处。

运行应用程序时，您还可以寻址 128GB 的巨大统一内存。鉴于专业视频制作工作室运行大量 Mac 执行计算密集型操作，这可以节省大量预算，正如CCS 分析师 Ben Wood 指出的那样，它们的性能也快得多意味着对这些机器的投资对一些专业商店来说只不过是“舍入误差” 。

与此同时，回到现实世界

我们还不知道这种性能对现实世界的影响是什么，但第一个Geekbench 得分 显示 ，运行 M1 Ultra 的 Mac Studio 的单核得分为 1,793，多核得分为 24,055。

相比之下，最高端的 Xeon W Mac Pro 在相同的测试中得分为 1,152 和 19,951，而 AMD 大力吹捧的 Threadripper 3990X 仅略快一点，多核得分为 25,133，单核得分仅为 1,213。

当然，综合分数在实际使用中意义不大。

虽然这是真的，但我可以说到目前为止我所看到的 M 系列芯片强烈表明这些测试将转化为实际应用程序的速度提升。鉴于迁移到 M1，Mac 上的 Adobe 应用程序性能几乎翻了一番，我很想看看 Adobe 对 M1 Ultra 未来的评价。

苹果自己声称，与同样出色的 M1 Mac 和英特尔 iMac 系统相比，该处理器将提供 3.8 倍的 CPU 性能、4.5 倍的 GPU 性能和 3 倍的机器学习速度。

接下来发生什么？

Apple 表示将再推出一台 Mac，但表示这将是另一次。

许多人认为这将是 Mac Pro，但我们无法确定该公司是否打算在该计算机中使用 M1 Ultra，或者是否有其他计划。我认为 Apple 可能会进一步优化 M1 Ultra 设计并加快速度，以利用 Mac Pro 中可用的额外热管理。

Apple 的顶级硅工程师在他的演讲中确实提到了设计改进，并且整个行业都认识到我们在处理器技术方面正在接近有限的极限，这意味着未来的改进将越来越多地围绕芯片设计、封装和架构——这可能是 Apple 开发 UltraFusion 的另一个原因：这形成了进一步芯片设计创新的途径。

统一内存和 SoC 上放置的内容的持续扩展（例如添加苹果自己的 5G 调制解调器设计）将引发进一步的发展，在同一处理器上包含 GPU 也是如此。

一旦在 2023-24 年开始迁移到 3nm 制造，Apple 也应该能够推出基于 3nm 设计工艺的 M 系列处理器，这将不可避免地使其能够引入更多的功率、性能和效率增强，即使行业的其他公司都在向 5nm 芯片爬行。

Apple是怎么想的

Wedbush分析师 Daniel Ives 指出，M1 Ultra 比 M1 快 7 倍，这代表着“一项惊人的技术成就，这是对英特尔等芯片巨头的又一次全面打击，因为苹果在自己的游戏中击败了芯片公司在桌面正面。”

“Apple 已经为 M1 Max 设定了相当高的标准，现在他们的目标是用 M1 Ultra 超越它，如果他们能够实现这些目标，那么他们将在短短 6 个月内两次为 SoC 设计创造新的高点。这些确实是激动人心的时刻，” Anandtech写道。

然而，一个大问题仍未得到解答：为什么配备 M1 Ultra 的 Mac Studio 比配备 M1 Max 的 Mac Studio 重 2 磅？

显然，答案是两者都具有相同的内置 370 瓦电源。额外的重量反映了与使用铝制散热器的 M1 Max Mac Studio 相比，M1 Ultra 型号拥有更大的铜热模块。