AI PC元年已到,苹果M4强大AI芯片问世

2024-05-08

当地时间5月7日,苹果推出最新一代自研电脑芯片M4,搭载于新款iPad Pro首发。据称,M4拥有Apple有史以来最快的神经引擎,每秒能够执行高达38万亿次操作,这比当今任何AI PC的神经处理单元都快。

苹果表示,神经引擎与CPU中的下一代机器学习加速器、高性能GPU和更高带宽的统一内存一起,使M4成为一款极其强大的AI芯片。

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图片来源:苹果官网

M4拆解:
280亿个晶体管+3nm+LPDDR5X+多达10核CPU

从内部构建来看,M4由280亿个晶体管组成,仅比M3的晶体管数量稍多;从工艺节点来看,该芯片采用第二代3纳米技术构建,是一款片上系统(SoC),进一步提高了Apple芯片的功效。据悉,M4此次采用第二代3nm与台积电此前推出的N3E工艺完全吻合。据台积电数据,N3E的密度虽不如N3B,但它能提供稍微更好的性能和功耗特性。

从核心架构上看,M4芯片新的CPU拥有多达10个核心,包含4个性能核心和6个效率核心,比M3多2个效率核心。新的10核GPU建立在M3引入的下一代GPU架构之上,并首次为iPad带来动态缓存、硬件加速光线追踪和硬件加速网格着色功能时间。M4使Octane等应用程序中的专业渲染性能得到了巨大提升,现在比M2快4倍。

与前代iPad Pro中强大的M2相比,M4的CPU性能提高了1.5倍。无论是在Logic Pro中处理复杂的管弦乐文件,还是在LumaFusion中向4K视频添加高要求的效果,M4都能提高整个专业工作流程的性能。

从内存上看,M4芯片采用更快的LPDDR5X,统一内存带宽达到120GB/s。据了解,LPDDR5X是LPDDR5标准的中期更新,可提供比LPDDR5更高的内存时钟速度,最高可达6400 MT/秒。目前LPDDR5X速度高达8533 MT/秒,不过M4的内存时钟速度只达到约7700MT/秒。

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据业界数据,苹果M3具备高达24GB内存,但没有更多数据表明苹果是否会提升内存扩容问题。此次iPad Pro都将配备8GB或16GB DRAM,具体取决于具体型号。

M4芯片引用的新神经网络引擎,拥有16个核心,运算速度达到每秒38万亿次,是苹果A11仿生芯片上首个神经网络引擎运算速度的60倍。

此外,M4芯片还采用开创性技术设计的全新显示引擎,实现Ultra Retina XDR显示屏令人惊叹的精度、色彩准确度和亮度均匀性,这是一种通过结合两个OLED面板的光线创建的最先进的显示屏。

苹果硬件技术高级副总裁Johny Srouji表示,M4的高能效性能及其全新显示引擎,使iPad Pro的轻薄设计和改变游戏规则的显示成为可能,而CPU、GPU、神经引擎和内存系统的根本改进使M4非常适合了解利用人工智能的最新应用程序。总而言之,这款新芯片使iPad Pro成为同类设备中功能最强大的设备。

2024年:AI PC首个元年

目前,AI人工智能是全球行业的巨星,除了服务器等市场外,消费级市场迎来新一场机遇——AI PC。PC产业自半导体行业步入下行周期以来便处于沉寂的状态,当前在AI潮涌之下,AI PC就像一道光照亮了PC市场。

此前,TrendForce集邦咨询表示,2024年将拓展至更多边缘AI应用,或延续AI server基础,推至AI PC等终端装置。由于严谨的Edge AI应用,将回归至终端的AI PC,借以落实分散AI服务器的工作量能,并且扩大AI使用规模的可能性。

不过,目前来看,市场对AI PC的定义仍不明确。从广义上讲,AI PC是指具备生成式AI功能的电脑,目前ChatGPT等生成式AI要靠云端平台执行运算,而透过AI PC,使用者不需仰赖云端,在设备上就能进行AI运算。若企业或个人用户想用AI应用程式处理私人数据,不必将数据上传,AI PC就能直接处理,不只减少延迟时间,也能提高资安防护。这也对AI PC所用到芯片提出更多的挑战。

据苹果表示,本次M4芯片中的神经引擎是Apple迄今为止功能最强大的神经引擎,比当今任何AI PC中的任何神经处理单元都更强大。据苹果平台架构副总裁Tim Millet表示,M4仅用一半功耗,就能提供和M2相同的性能;与各款轻薄笔记本电脑的新一代PC芯片相比,M4只需1/4的功耗,就能提供相同的性能。

而从其他大厂的接连动态预示着AI PC之争越来越激烈,与此同时业界也对AI PC前景抱有期许。微软表示,2024年是“AI PC”元年。该公司根据PC品牌厂推出产品时间估算,预计2026年,商用电脑将有一半是AI PC。

英特尔曾强调,AI PC将成为PC产业回春的一大转折点,在2024年产业亮点中,AI PC也扮演关键角色。英特尔Pat Gelsinger此前在会议中表示,在AI PC需求和Windows更新周期推动下,客户向英特尔不断追加处理器订单,英特尔2024年的AI PC CPU出货量有望超过原设定的4000万颗目标。

TrendForce集邦咨询指出,定义AI PC需达Microsoft要求的40 TOPS算力基础,考量满足此需求的新品出货都将落于2024下半年,待CPU产业龙头Intel(英特尔)于2024年终推出Lunar Lake后,2025年才可望见证更快速的成长。

据TrendForce集邦咨询分析,目前AI PC市场可大致分为两大推动力量,其一,由终端应用需求推动,主由Microsoft凭借个人计算机Windows操作系统及Office等工具几近独占市场地位,预期将推新一代Windows整合Copilot,促使Copilot变成硬需求。其二,CPU领先者Intel诉求AI PC为搭配CPU+GPU+NPU架构,藉此推动发展各种终端AI应用。

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