蘋果M3芯片的猜想

來源：macworld

隨著 M2 Ultra 的推出，為我們帶來了Mac Studio 更新和新的Mac Pro。從這顆芯片開始，蘋果也已經完成了從英特爾到自研芯片的過渡，并完成了 M2 系列處理器。

現在，所有人的目光都聚焦在M3身上。報道稱，蘋果公司已經在用 M3 測試新款筆記本電腦，第一臺可能會在今年晚些時候上市。我們對 M3 還不太了解，只知道它很可能采用臺積電的 3nm 制造工藝制造。

如果我們想了解 M3 的前景，我們可以了解 M 系列處理器的演變以及它們與 iPhone 和 iPad 中使用的 A 系列的關系。在蘋果告訴我們之前，沒有人真正知道 M3 會帶來什么，但我們可以利用過去來幫助預測未來。

M3 與 A16 有何關系

去年年初，當我們評估 M2 處理器的性能時，我們的假設基于一個簡單的概念：就像 M1 本質上是一個大 A14 進行一些調整一樣，M2 將是一個大 A15。如果你看一下A15和A14之間的性能差異，你就可以估算出M2和M1之間的性能差距。

結果非常好——我們的預測離我們并不遙遠。我們相信 M3 將基于 A16 中相同的架構更新，只是同樣具有更多核心和一些其他調整?？梢怨降卣f，M3 與 M2 的性能差距與 A16 與 A15 的性能差距相同嗎？這可能過于簡單化了，但對于至少還需要幾個月的處理器討論來說，這是最好的起點。

臺積電3nm工藝

到目前為止所有的傳言都說M3將采用3nm芯片，由蘋果的合作伙伴臺積電制造。事實上，這就是為什么我們今年可能看不到基于 M3 的產品的原因之一。臺積電的 3nm 工藝仍屬于新興工藝，產能相對較小，蘋果今年秋季將其全部用于 iPhone 中的 A17。那些更大（且產量較低）的 M 系列芯片需要等待臺積電的制造能力提高，而這可能要到 2024 年才會實現。

但無論時間如何，制造業(yè)的這種轉變確實給我們的業(yè)績預測帶來了一些小問題。A14、A15、A16、M1和M2均采用臺積電5nm工藝的各個版本制造。躍升至 3nm 是一件相當大的事情——它帶來了更大的密度，并且應該允許更快的時鐘速度、更低的功耗，或者兩者兼而有之。

更大的密度意味著蘋果將擁有容納更多內核、更多緩存或其他功能的空間，使 M3 從 A16 設計實現比 M2 到 A15 更大的飛躍。

M3：CPU 性能估計

我們首先來看看最近A系列芯片的單核CPU性能的演變。我們預計 Geekbench 6.1 同比增長約 9-10%。

盡管所有三款芯片都具有相同的核心數量：兩個高性能核心和四個高效核心，但多核性能的改進卻更高，每年在 15-20% 的范圍內。

這將如何轉化為 M3 的性能？我們從 M2 分數開始，然后添加我們在 A15（M2 所基于的）和 A16（M3 可能基于的）之間看到的相同性能差異。這就是我們發(fā)現的……

單核得分約為 2900 分左右，M3 與英特爾第 13 代（Raptor Lake）CPU 處于同一水平。目前最快的 Intel 和 AMD 臺式機 CPU 得分約為 3,000 分或稍低一些，而用于輕薄筆記本電腦的最高性能芯片則在 2,500-2,600 分范圍內。自從 M1 以其性能和效率震驚處理器行業(yè)以來，英特爾和 AMD 已經取得了巨大的進步，而蘋果需要通過 M3 在單核性能上實現驚人的巨大性能飛躍才能保持領先地位。

M3 的多核 Geekbench 分數超過 11,000 分，這是假設蘋果提供了與 A16 相同的多核性能提升，但并沒有假設核心數量比 M2 有所增加。M3 Max 得分超過 16,000 分也是如此。雖然這些分數都不錯，但英特爾和 AMD 最好的臺式機 CPU 目前的分數約為 20,000。

16,000 的分數與當今最好的 Intel/AMD 筆記本電腦芯片一致，只有當您考慮功耗非常有限的競爭對手時，11,000 才具有競爭力。

然而，彭博社的 Mark Gurman 報道稱，正在測試的 M3 Pro 版本目前擁有 12 個核心：6 個高性能核心和 6 個高效率核心。每個 M2 都有四個效率分數，因此蘋果可能至少在 M3 Pro/Max 甚至整個 M3 系列中添加了幾個效率核心。如果發(fā)生這種情況，您可能會看到多核性能提高 1,000 點左右。

當 M3 產品上市時，英特爾和 AMD 預計將推出新一代處理器，進一步提高性能和效率。在多核性能方面，M3 一代必須做出超出預期的改進，才能超越英特爾和 AMD 所取得的進步。

M3 和 M3 Max GPU 性能估計

當預測 GPU 性能時，情況會發(fā)生一些變化。蘋果在 M2 中添加了 GPU 核心，并且看起來很可能會對 M3 代做同樣的事情。M2 將最大 GPU 核心數從 8 個減少到 10 個，M2 Pro 從 16 個減少到 19 個，M2 Max 從 32 個減少到 38 個。（M2 Ultra 是兩個 M2 Max 芯片縫合在一起的。）

Mark Gurman 泄密稱，基本型號 M3 Pro 有 18 個 GPU 核心，比基本型號 M2 Pro 增加了兩個核心；因此，配備齊全的M3 Pro可能有20-24個。由此我們可以推斷 M3 將有 10-12 個 GPU 核心，M3 Max 將有 40-48 個 GPU 核心。

以下是 Geekbench 6 中 Apple A 系列芯片上的 GPU 計算性能。

這會對 GPU 性能產生什么影響？我們的估計是從 A15 到 A16 的飛躍，并將其應用于 M 系列。

對于使用 Metal API 的 GPU 計算性能，這意味著 M3 的得分接近 45,000，M3 Max 的得分超過 155,000。這些數字相當可觀，但遠遠落后于 PC 端最好的顯卡，后者在該基準測試的 OpenCL 版本上得分在 250-300k 之間。與基于 Intel 的 Mac 配合使用的最佳 Radeon 卡得分超過 200,000。如果 Apple 按預期增加核心數量，您可以將這些分數增加約 10%。

當然，這些都不適合筆記本電腦。蘋果現在的策略是，將盡可能多的 GPU 性能壓縮到具有共享內存的單個片上系統(tǒng)中，這意味著強大的功耗和散熱性能。最快的分數將由耗電的桌面部件主導，這些部件可以為 CPU 和 GPU 分別提供數百瓦的功耗，而現在這完全是 Windows 和 Linux PC 的領域。

GPU 運行計算算法的速度是一回事，但真正讓人興奮的是高端游戲的 3D 圖形性能。由于添加了第五個 GPU 核心，從 A14 到 A15 的圖形性能有了很大提高，但 A16 仍然設法在保持相同核心數量的同時，實現了超過 12% 的性能提升，這主要歸功于更快內存的使用。

M系列不斷增加核心，預計還會再次增加。我們的估計表明性能得到了可觀的提升，但同樣，這與耗電的顯卡相比還相差甚遠。即使您將額外核心的估計值增加 10%。

M3 Max 的得分為 28,000 分，與 GeForce RTX 3070 處于同一水平。對于可用于筆記本電腦的大型片上系統(tǒng)來說，這令人印象深刻，但遠遠落后于當今最好的臺式機 GPU。

蘋果可能還會給我們帶來驚喜

當然，我們的性能假設著眼于從 A15 到 A16 的飛躍，并假設從 M2 到 M3 的飛躍同樣如此。但如果所有傳言屬實，M3 將采用新的 3nm 制造工藝，這可能會大幅增加晶體管數量。可以肯定的是，M3 之于 M2 就像 A16 之于 A15 一樣，但我希望有更多。

這可以通過多種方式體現出來：更多的內核、更多的緩存，甚至是為了提高吞吐量而進行的基本設計更改。關于幾個額外效率核心的傳言是合理的，但還有空間容納一兩個以上的高性能核心?；蛘?，高性能核心可能根本不遵循 A16 的架構——也許蘋果有時間采用下一種設計，即可能出現在 A17 中的設計。

GPU架構有點老舊了，在A16一代中并沒有真正改變。也許M3會有全新的GPU核心設計？對光線追蹤加速的期望是否過高？

當然，人工智能和機器學習對蘋果來說非常重要。升級的神經引擎并非不可能。

我抱怨說A16 本質上是 A15+，這種芯片除了提升的時鐘速度和更快的內存之外幾乎沒有什么可展示的。據推測，最初的 A16 設計與 A15 更加不同，旨在成為 3nm 芯片。但去年秋天，臺積電的工藝未能及時準備好生產數千萬部 iPhone，因此我們得到了經過調整的 A15。但隨著 M3 可能會晚得多，它可能會利用一些原本為 A16 設計的設計變更和增強功能，但從未實現過。

當M1發(fā)布時，整個CPU行業(yè)都陷入了停滯。到M3發(fā)布的時候，已經過去三年多了，Intel和AMD都有時間做出調整，將性能和效率推向新的高度。如果 Apple 想要繼續(xù)以其性能和效率給人留下深刻印象，M3 就必須提供比 M2 更高的性能飛躍。它需要的不僅僅是從 A15 到 A16 的過渡，轉移到筆記本電腦和臺式機芯片上。與 5nm A16 相比，轉向 3nm 工藝使蘋果有機會做更多的事情來將 M3 與其前身分開，并且為了保護其聲譽，它必須這樣做。

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