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Apple 在 WWDC 上宣布了他们新的 200 亿晶体管 M2 SoC。不幸的是，它在 CPU 等某些领域的性能提升非常小。苹果的收益主要来自 GPU 和视频编辑方面。当您考虑到这款新 M2 带来的原始成本增加以及 M1 推出以来已经将近 2 年的事实时，整体性能提升非常令人失望。成本增加的故事类似于我们在 A16 上所写的故事，由于材料清单问题，Apple 被迫将 SoC 选择分散到 Pro iPhone 型号上的 A16 和普通 iPhone 型号上的 A15。

今天，我们将讨论与 M2 架构和 Apple 未来设计相关的细节，包括在 WWDC 上未讨论的 M2 Pro/Max 和 M3。我们还将对 Apple 在 Locuza 的帮助下发布的 M2 图像进行芯片面积分析。

很奇怪，我们看到一些专家谈论这是 M1.5 或 M1+。那只是胡说八道。除了一些偏差之外，M1 通常基于与 Apple A14 相同的 IP 块。M2，代号为Staten，一般基于与A15相同的IP块，代号为Ellis。这些代号基于纽约一些最著名的岛屿，这应该暗示了这些架构的密切关系。鉴于与 M1 存在近 2 年的差距，业绩提升的许多令人失望的原因是一代一代的增长疲软。许多人对 M2 的期望更高。

我们在过去讨论过这个问题，但很多放缓的原因是 Apple 将优秀的工程师联盟输给了Nuvia 和 Rivos等公司。近年来，人才流失并没有停止，因为苹果的工作文化根本不是最好的，而其他公司，即谷歌、微软、亚马逊和 Meta 等超大规模公司，在挖走人才方面付出的代价比苹果要高。最后，还有大量非金钱动机的工程师外流，他们认为他们成功地将苹果从英特尔芯片转移到内部芯片上。这些工程师还继续从事他们认为行业其他地方更有趣的项目，无论是超大规模企业还是传统公司。

这些偏离最终在 A15 和 M2 以及可能即将推出的 A16 中达到顶峰，提供了更多不温不火的 CPU 增益。我们听说 A16 将不会使用基于 Armv9 的下一代内核，如果苹果是第一个实施 Armv8 的，如果属实的话，这是相当可悲的。我们听说下一代 Armv9 内核只会出现在 M3 中，这将是苹果在台积电 N3 节点上的第一款产品。Apple 已经设计并流片了 M2 Pro 和 M2 Max，它们仍然基于 N5 和 A15 基础 IP。

让我们深入了解一下。Apple 展示了 M1 和 M2 的未标记图像。这表明 M2 为 141.7mm 2，但我们相信 Apple 修改了芯片图像。这不会是第一次。Apple 对M1 Max 做了同样的事情，他们隐藏了 M1 Ultra 中使用的 die-to-die 连接。他们还改变了尺寸。

苹果的形象似乎也与 M2 不相称。可以找出芯片上应该相同的 SRAM 单元和 PHY，然后看到 M2 似乎比它应该的要小。Apple 推出的 M2 似乎也比 A15 具有更高的晶体管密度，而 A15 也是不正常的。由于专用于高密度 SRAM 单元的总面积较小，而专用于 IO 和其他逻辑的总面积较大，因此其密度较低。出于这个原因，Locuza 缩放了 M2 模具。这种缩放带来了与 Apple 在 M1 和 A15 上相同的 SRAM 单元和相同的 PHY。Apple 营销形象的时髦确实意味着在芯片尺寸缩放后存在大约 3% 的错误窗口。尽管有误差线，但数字仍按测量值显示。

让我们来看看苹果是如何增加芯片尺寸的。

首先让我们从 Apple 的 P-Core 开始。它基于 A15 中出现的 Apple 的 Avalanche 核心，尽管存在一些细微差别。这遵循了 M1 Pro 和 M1 Max 如何改进 Firestorm，通过实施更大的 PA 来处理更大的内存大小。基于 M 的内核也有一些修改，这有助于 MacOS 必须支持的各种页面大小。

核心本身比 M1 大 21%，比 A15 大 7%。与 M1 和 A15 相比，共享 L2 缓存已从 12MB 增长到 16MB，是一代一代增长的主要领域。AMX 单元在 A15 和 M1 上看起来也一样。共享逻辑平面也明显更大，这表明内核与 L2 高速缓存和 SLC 之间有更多带宽。总体而言，Apple 在大 P-Core 上花费了 5.2mm 2，但它们的性能提升主要来自时钟速度。正如评论中所记录的那样，IPC 的增长非常小。

一个非常有趣的变化是，A15 和 M2 中的 Avalanche 核心的 ROB 与 M1 和 A14 中的 Firestorm 核心相比显得更小。这一点特别有趣，因为苹果拥有业界最大的 ROB，以实现业界最宽、最高的 IPC 内核。

从 CPU 的角度来看，E-Core 是从 A14 到 A15 的主要变化单元，在这里也是如此。在缩放 Apple 提供的芯片后，A15 和 M2 的 E-Core 看起来几乎相同，这是缩放准确的一个好兆头。Apple 对 Mac 芯片的 E-Cores 进行了较少或没有修改，因为他们对 P-Cores 上的这些更改进行了一些调整和不同的物理设计。

关于 E-Core，这里没有太多可说的，因为它与经过广泛测试的 A15 非常明显相同。整个 E-Core 复合体仅一代比一代大1平方毫米，而整个 CPU 复合体则大 6.2平方毫米。

缩放后的 GPU 与 128 ALU 的 M1 相比，每个内核的大小似乎也几乎相同。这很有趣，因为它是 M1 与 A14 不同的区域之一。尽管它们在同一代，但那里的架构发生了变化。苹果有先例让 X SoC 与 A SoC 发生变化。例如，A6 和 A6X 在多年前就有不同的 GPU 架构。鉴于 M 系列 SoC 只是 X 系列的更名，因此跟踪。这一代GPU核心本身似乎没有变化，但共享逻辑和杂项更大，因此在一些固定功能方面可能会有变化。核心数量是 Apple 将其提升到 10 核 GPU 的主要变化。我们可以专门详细介绍 GPU 时钟速度，从 1.27 GHz 上升到 1.406 GHz。

总的来说，新的GPU增加了将近7平方毫米，这是一个值得的性能提升，尽管苹果表示在最大性能水平上功耗略有上升。在同样的功率水平下，由于更好的内存和整体更宽/更慢的设计，苹果的性能仍然得到了很好的提升。我们在这里还包括了NPU和SLC的数据。NPU数据看起来有点奇怪，所以我们将跳过它们。SLC是有趣的地方。

每个 2MB 数据阵列在 M1、A15 和缩放后的 M2 裸片上的大小通常相同，这很有意义并证明了我们基于相同 PHY 大小进行缩放是合理的。从第 1代到第 2代N5工艺节点没有 SRAM 缩小。尽管如此，SLC 在 M2 上的大小确实有所增长，可能对各种 IP 块（例如更大的 GPU）有更多的 带宽。

最后一个要比较的 IP 块是内存控制器 + PHY。苹果在这里大幅增加了面积以支持 LPDDR5 6400。上图是 1 个单元，但内存控制器当然是多通道的。专用于 128 位 LP5 总线的总面积约为 14mm 2，而M1 上的 128 位 LP4X 为 8.1mm 2，而 A15 上的 64 位 LP4X 为 4.3mm 2 。从成本角度来看，真正的关键在于 LPDDR5 6400 比 LPDDR4X 4266 贵得多。

这也是 Apple 在今年即将推出的 iPhone 上拆分 A15 A16 阵容的重要组成部分。我们在这里写了这个决定。总体而言，苹果必须在 M2 上应对类似的问题，这就是为什么他们将基于 M1 的机型保留在低端市场。晶圆价格的小幅上涨、从 118.91mm 2 到 155.25mm 2的更大裸片以及更昂贵的内存的组合伤害很大。

我们没有明确测量的最后一个 IP 块是更大的媒体引擎，以启用增强的媒体功能。Apple 的 M 系列是迄今为止最适合创意专业人士的芯片。这里没有问题。如果您使用 Adobe套件，M 系列芯片是最好的。