Apple 最近在 2022 年 3 月上旬的最新活动中推出了其最新、最快的 M1 处理器。
从 CEO Tim Cook 到 Apple 硬件技术高级副总裁 Johny Srouji,Apple 高管都表示,“Apple 的设计目标是在每瓦性能方面引领行业”,这已不是什么秘密。
这一口头禅代表了 Apple 对其集成硅设计方法的战略愿景之一。
其他公司可能会开发出性能比 Apple 更高的笔记本电脑或工作站 SoC(片上系统),但 Apple 的目标是在每瓦性能方面击败它们。竞争对手可能会提出电池寿命比 Mac 更长的 SoC,但它们不会拥有 Mac 的性能和电池寿命。如果不始终牢记Apple 的每瓦性能领先目标,我们就无法彻底分析 Apple 芯片及其在 Mac 中的作用。
苹果在活动期间的评论是他们最新的芯片是 M 1系列家族中的最后一个芯片,现在由 M1、M1 Pro、M1 Max 和 M1 Ultra 组成。M1 Ultra 是最新版本,也许是最聪明的设计,它也预示着苹果未来的架构演变。随着家族的确定,我们可以预期下一个 M 系列家族将是 M2、M2 Pro、M2 Max、M2 Ultra,并且可能具有年度节奏。但是 M1 Ultra 做了一些非常聪明的事情,在架构上给了苹果几个有趣的优势。
据我所知,M1 Ultra 是第一个从裸片到裸片或单片 SoC 到单片 SoC 的实现。苹果将他们用来融合这两种芯片的架构称为 UltraFusion。Apple 使用了一种技术,在基板级使用中介层和硅封装本身,以允许 10,000 个连接点,从而将两个 M1 Max 芯片呈现为一个单片 SoC。这种方法允许软件只看到一个 SoC,但可以利用所有 CPU 内核和 GPU 内核,就好像它是一个芯片而不是两个芯片一样。
Apple 并不是第一个进行此类芯片融合的公司,因为用于 Apple M1 Ultra 的双芯片 2.5D 硅中介层技术是由Xilinx与台积电合作开创的。然而,Apple 的方法比 Apple 设计一个与 M1 Ultra 芯片大小相同的新 SoC 更节能。
在 3 月份的公告中,Apple 的图表显示,M1 Ultra 的功耗仅比单个 M1 Max 略多。这突显了 Apple 努力成为每瓦性能的行业领导者。然而,真正有趣的地方在于,Apple 如何开始在芯片的封装级别进行创新,而不仅仅是设计的架构级别。这是高度相关的,因为随着领先的工艺节点变慢或难以以可预测的节奏实现,封装将开始变得更加重要,以在每瓦的所有性能向量上获得额外的收益和效率。
这种方法在多个方面帮助苹果。首先,它为他们提供了一个解决方案,以应对半导体代工厂在工艺技术方面遇到的困难。虽然看起来很清楚,3nm 是可以实现的,但对于达到 2nm 的最有效方法仍然存在问号,对于 1nm 及以后的问题甚至更多。在 3nm 之后,苹果从台积电看到的可预测的工艺技术节奏很有可能会显着放缓,而且超过 3nm 的成本会继续增加几乎不可避免。
这是整个半导体行业的重大发展。在某些时候,无论是 3nm 还是 1nm(如果可能的话),工艺技术的物理特性都会碰壁。然而,Xilinx 和 Apple 采用了一种方法,通过中介层融合多个芯片,以创建具有更高功率和效率的 SoC。
通过采取一种方法,就像 Apple 采用 M1 Ultra 一样,Apple 想出了一种方法来对冲工艺节点进步的放缓/挑战以及前沿工艺成本的上升。虽然我不能自信地说 Apple 会在 Ultra 之外的系列中采用这种方法,但它确实让他们可以选择将这种方法应用于未来的 M Pro 或 M Max SoC。而且这种方法在当前成熟的工艺节点和成熟节点的经济性方面都可以长期使用。欢迎来到包装开始比工艺技术更重要的最新阶段。
那么这对比赛意味着什么呢?嗯,它提出了一个挑战。几乎所有关于硅中介层的学术文章都指出,这种方法有利于垂直整合的参与者。这并不排除英特尔、AMD 或高通等公司在需要时采用这种方法,但他们的尝试可能会在产品层面遇到一些问题。苹果的优势在于他们设计了所有的核心硅片,并制造了使用这种硅片的产品。Apple 的验证流程与芯片竞争对手的验证流程完全不同,后者必须支持更全面的产品系列。英特尔、AMD 或高通可以采用这种方法,但苹果作为一个更完全集成的播放器所获得的相同优势不会以同样的方式延伸到其他厂商。
不久前,人们猜测 Mac 已经死了或者是一个被遗忘的产品。人们咆哮道,苹果已经抛弃了创意和工作室专业人士。但是,回过头来看,苹果公司似乎在等待 Apple 芯片完全实现他们对 Mac 的愿景,并构建笔记本电脑和台式电脑,以实现他们对更大功率、更好的电源管理和电池寿命的愿景。

作者 scforum

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