蘋果下代A18會有多強?新的M4或能給我們部分答案

2024年05月17日22:15:18 科技 1930

【CNMO科技】每年的9月,蘋果都會帶來全新一代iPhone新機,而在今年,蘋果將會在iPhone 16 Pro上配備最新的A18晶元。每年蘋果在A系列晶元上的更新都吸引了不少人關注,有關的消息也在發布前被各種體積。而通過蘋果新推出的M4晶元,我們或許可以看到A18的影子,甚至還可以推斷可能會存在的M3 Ultra晶元大概會有什麼樣的表現。

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蘋果通過自研晶元已經讓自己嘗到了不少甜頭,經過多年A系列晶元的迭代,iPhone在處理能力和性能上一直處於領先地位。而在Mac方面,蘋果的M晶元現已進入第四代,並以其獨特的方式影響這PC行業。事實上,因為M4晶元在M3 Ultra晶元出現前就已經發布,它也在某種程度上影響了蘋果自己。

蘋果的移動端晶元系列正以每年一代的速度迭代,Mac晶元也緊隨其後。隨著新iPad的發布,更多人將關注點放在了蘋果下一代的A系列和M系列晶元上。通過對以往的晶元發布情況以及iPad Pro中新M4晶元的分析,或許能給我們一些關於蘋果即將推出的產品的線索。

在上述所關注的兩個晶元系列中,M系列可能更難以預測。這是因為蘋果在M系列中每一代都會發布更多的晶元,相比之下,A系列同代產品則少得多,僅在每個晶元的核心數量有小幅變化。作為對比,蘋果在四代M系列產品中總共發布了12款晶元。

在目前公布的M系列晶元中,M1和M2晶元有標準版、Pro版、Max版和Ultra版。M3有標準版、Pro版和Max版,Ultra版也即將推出,而M4目前只有標準版已經發布。隨著時間的推移,蘋果可能在每一代晶元的每個級別上都做出改進,從而顯示出更大的進步,這幾乎已經成為一種固定戲碼。

考慮到蘋果在不同代際晶元之間的技術進步是可預期的,這使得對新晶元的推測相對容易。這包括到目前為止尚未發布的M3 Ultra和新的其他M4系列晶元。

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搭載M4核心的iPad Pro

首先,M系列每一代的基礎版通常是八核設計。分為4個性能核心和4個能效核心。 不過這一趨勢在M4中發生了變化,蘋果使用了九核或十核設計。兩種版本都有六個能效核心,但性能核心要麼是三個,要麼是四個。

Pro和Max晶元通常有更多的核心可用,M3最多可達16核。在那款晶元中,它分為12個性能核心和四個能效核心。 Ultra晶元實際上是兩個Max晶元的結合體,其表現與同代的Max版晶元相比,許多參數都翻倍了。

此外,GPU核心數量也隨著時間的推移逐漸增長,從M1的7或8個增加到M4的10個。而神經引擎(NPU)在蘋果M晶元的整個生命周期中都保持16核,Ultra晶元則為32核。然而,由於每個核心的晶體管數量增加,每代之間的性能表現還是有所提升的。

對於M1來說,NPU每秒的運算次數是11萬億次,M2增加到15.8萬億次,M3為18萬億次。 在M4中,情況發生了巨大變化,蘋果聲稱它能夠每秒進行38萬億次運算。這是M3 NPU性能的兩倍多。

除了核心數外,另一個提高性能的因素是內存帶寬。M1的內存帶寬僅為68.25GB/s,M1 Pro上升到200GB/s,M1 Max為400GB/s,M1 Ultra為800GB/s。內存帶寬在一段時間內變化得相當厲害,例如M3 Pro為150GB/s帶寬,而M4則來到了120GB/s。

相比於複雜的變數分析,其實還有判斷性能表現更簡單的方法,那就是查看實際的性能測試數據。下圖展示了已發布的M系列晶元的Geekbench單核和多核成績。雖然這種基準測試結果可能並不完美。例如,Pro和Max晶元之間的基準測試差異並不大。但在實際使用過程中,二者在部分場景下卻差距巨大,但這並非普遍情況。

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M系列晶元Geekbench跑分

該組數據中,表現較為異常的是M4,因為它是唯一一個基於iPad Pro進行測試的晶元。鑒於它所擁有的性能水平,其對於結果應該不會有太大影響,但它沒有像其Mac那樣獲得更好的散熱條件。 不過結果顯示,越是後出的和更高等級的晶元,性能總體上表現越好。這並不令人驚訝,但也並非完全有幫助。

換個角度想,我們應該看看每一代的基礎版晶元:M1、M2、M3和M4。 僅將這四個晶元進行對比,你就可以明顯看到代際間的提升,而且這種提升越往後幅度也越大。 從M1到M2,其單核性能提升了12%,多核提升了16%。而從M3到M4,它們分別增長了22%和27%。

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每一代M系列基礎版晶元Geekbench跑分

不過由於Pro、Max和Ultra晶元之間存在一些較大的差異,它們並不太適合這樣對比。比如,M3 Pro的多核得分僅比M2 Pro高出7%,部分原因是蘋果在該版本中改變了性能核心和效率核心的比例。至於M3 Ultra,雖然數據可能不完全準確,但我們可以使用這些數據和其他已發布蘋果晶元的規格來對其硬體水準進行合理猜測。

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M2-M4單核多核增長幅度

最容易猜測的是M3 Ultra,它很可能在WWDC上亮相。如果蘋果保持一貫的做法,M3 Ultra將在各方面的表現都是M3 Max的兩倍,但這只是一個合理的猜測,因為在M3中沒有像M1和M2中那樣明顯的「硬連接」。 理論上看,M3 Ultra可能會配備28或32核心的CPU,其中包括20或24個性能核心和八個能效核心,其還將有一個32核心的神經引擎,每秒可進行36萬億次計算,以及800GB/s的內存帶寬。

至於M4 Pro、Max和Ultra,我們可以依照M3的各種變體,並將許多規格小幅提高,以得出一個大致的數字。 例如,M4 Pro可能像M3 Pro一樣有11或12個CPU核心。但由於蘋果增加了M4的核心數量,Pro版可能會增加到13甚至14個核心。 M4 Max則可能等同於M3 Max的14或16個核心數量。同樣,M4 Ultra可以在M4 Max的基礎上再翻倍。

而在GPU核心上,蘋果可能會適度增加數量,例如Pro可能會有16到20個核心,Max則是40到50個。 蘋果喜歡在一代產品中保持神經引擎的一致性,因此M4的16核38TOPS將擴展到Pro和Max上。而Ultra版在翻倍後將達到76TOPS。

如果M4 Pro和Max在性能上的提升與M4有同樣的幅度的話,那麼新的數據可能會令人驚訝。 以M3 Max為例,在基於22%的提升下,其單核性能在Geekbench中可能達到3800左右。如果保持27%的提升,多核性能可能超過26000。 但這還都只是猜測,具體情況還得到晶元發布時才能揭曉。

像M系列一樣,A系列晶元多年來也經歷了長期的更新。由於蘋果的設計團隊同時負責這兩條晶元線,我們很容易期望兩者之間有相當多的相似之處。

實際上,蘋果的M系列最初是基於其構建A系列晶元的經驗而開發的。 雖然二者有很多相似之處,但也存在不少差異。因為A系列主要是為iPhone和iPad設計的,而不是為Mac設計的。 由於蘋果移動設備上沒有主動散熱,蘋果必須讓A系列晶元能夠以更低的溫度運行。此外,大部分iPhone用戶也不會用手機去處理高負載內容。從A13開始,蘋果在A系列晶元上使用了一個包含兩個性能核心和四個能效核心在內的六核設計。這比大多數M系列核心少了兩個性能核心。

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搭載A17 Pro的iPhone 15 Pro系列

出於同樣的原因,A系列的GPU也受到影響,因此使用的核心數量也更少。A13和A14有四個GPU核心,A15和A16有五個,A17 Pro有六個。 如果從A14開始與M1並列一起往上看則能發現,除了A17和M4分別有六個核心和十個核心,其於的A系列是M系列核心數量的一半。

然而,由於蘋果通常在一個晶元上提供兩個不同GPU核心數量,而到目前為止M4隻提供了一個,因此第一個使用該晶元的Mac可能會採用第二個選項。跟隨趨勢,那應該是一個12核的版本。A系列中的NPU有16個核心,與M系列一致。但是,其性能似乎又與M晶元相似。 A14的神經引擎可以像M1一樣執行每秒11萬億次操作,A15的15.8萬億次也與M2相同。A16稍有不同,為17萬億次,而M3為18萬億次。與M4一樣,A17 Pro的NPU性能提升至每秒38萬億次。

在製造工藝上,A系列與M系列也有著一定的關聯,從A14和A15的5nm開始,A16提升至4nm,A17 Pro達到3nm。這再次在某種程度上與M系列看齊,除了M3直接跳過4nm直接到3nm。

性能方面,A系列見證了性能的不端提升。 在Geekbench中,iPhone的性能從A13的單核1722和多核3848得分開始,A14的單核性能突破了2000,多核幾乎達到了5000。 而在A17 Pro上,其單核得分為2899,多核為7202。

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近幾代A系列晶元跑分

從A13到A17 Pro,A系列晶元單核性能在四年內增長了68%,但多核在同一時間內提升了87%。從迭代來看,A14的單核性能比A13提高了22%,多核版本提高了26%。 在隨後的幾年中,增長幅度有所降低,每年在10%到16%之間。而在A17 Pro上,單核和多核的升級分別為13%和10%。

僅從規格和數據來看,我們可以對A18的樣子有一個很好的猜測。 首先,蘋果似乎傾向於隨著時間的推移保持其六核布局,因此兩個性能核心和四個能效核心的做法可能仍然會被保留。由於散熱限制,蘋果不太可能在GPU核心計數上改變以往的規律,因此A18像A17 Pro一樣保持六個核心有著很大的可能性。而在性能方面,按照之前的規律,A18相比A17 Pro在Geekbench上的性能提升至少在10%以上。這意味著單核測試的得分可能在3200左右,多核為7900左右。

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A系列晶元單核多核提升幅度

A18真正的提升應該是在AI方面,這可能也是iPhone 16 Pro此次主打的升級點。有傳言稱,蘋果將加強其晶元的AI能力以為iPhone的AI功能打下基礎。不過,蘋果已經在A17上做出了一些改變,將A16的NPU運算能力翻倍至每秒38萬億。

如果蘋果想要在AI方面發力的話,應該會在NPU上做文章,這應該意味蘋果可能會升級更強大的NPU核心,或者提升原有核心的數量,亦或者將二者結合。無論蘋果最終如何做,相信未來想要入手Mac的用戶都會密切關注。因為蘋果拿出了什麼樣的A18晶元,將決定未來M5將會沿著同樣的方向發展。

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