AI PC元年已到，蘋果M4強(qiáng)大AI芯片問世

當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月7日，蘋果推出最新一代自研電腦芯片M4，搭載于新款iPad Pro首發(fā)。據(jù)稱，M4擁有Apple有史以來最快的神經(jīng)引擎，每秒能夠執(zhí)行高達(dá)38萬億次操作，這比當(dāng)今任何AI PC的神經(jīng)處理單元都快。

蘋果表示，神經(jīng)引擎與CPU中的下一代機(jī)器學(xué)習(xí)加速器、高性能GPU和更高帶寬的統(tǒng)一內(nèi)存一起，使M4成為一款極其強(qiáng)大的AI芯片。

圖片來源：蘋果官網(wǎng)

M4拆解：
280億個(gè)晶體管+3nm+LPDDR5X+多達(dá)10核CPU

從內(nèi)部構(gòu)建來看，M4由280億個(gè)晶體管組成，僅比M3的晶體管數(shù)量稍多；從工藝節(jié)點(diǎn)來看，該芯片采用第二代3納米技術(shù)構(gòu)建，是一款片上系統(tǒng)(SoC)，進(jìn)一步提高了Apple芯片的功效。據(jù)悉，M4此次采用第二代3nm與臺(tái)積電此前推出的N3E工藝完全吻合。據(jù)臺(tái)積電數(shù)據(jù)，N3E的密度雖不如N3B，但它能提供稍微更好的性能和功耗特性。

從核心架構(gòu)上看，M4芯片新的CPU擁有多達(dá)10個(gè)核心，包含4個(gè)性能核心和6個(gè)效率核心，比M3多2個(gè)效率核心。新的10核GPU建立在M3引入的下一代GPU架構(gòu)之上，并首次為iPad帶來動(dòng)態(tài)緩存、硬件加速光線追蹤和硬件加速網(wǎng)格著色功能時(shí)間。M4使Octane等應(yīng)用程序中的專業(yè)渲染性能得到了巨大提升，現(xiàn)在比M2快4倍。

與前代iPad Pro中強(qiáng)大的M2相比，M4的CPU性能提高了1.5倍。無論是在Logic Pro中處理復(fù)雜的管弦樂文件，還是在LumaFusion中向4K視頻添加高要求的效果，M4都能提高整個(gè)專業(yè)工作流程的性能。

從內(nèi)存上看，M4芯片采用更快的LPDDR5X，統(tǒng)一內(nèi)存帶寬達(dá)到120GB/s。據(jù)了解，LPDDR5X是LPDDR5標(biāo)準(zhǔn)的中期更新，可提供比LPDDR5更高的內(nèi)存時(shí)鐘速度，最高可達(dá)6400 MT/秒。目前LPDDR5X速度高達(dá)8533 MT/秒，不過M4的內(nèi)存時(shí)鐘速度只達(dá)到約7700MT/秒。

圖片來源：蘋果官網(wǎng)

據(jù)業(yè)界數(shù)據(jù)，蘋果M3具備高達(dá)24GB內(nèi)存，但沒有更多數(shù)據(jù)表明蘋果是否會(huì)提升內(nèi)存擴(kuò)容問題。此次iPad Pro都將配備8GB或16GB DRAM，具體取決于具體型號。

M4芯片引用的新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，擁有16個(gè)核心，運(yùn)算速度達(dá)到每秒38萬億次，是蘋果A11仿生芯片上首個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎運(yùn)算速度的60倍。

此外，M4芯片還采用開創(chuàng)性技術(shù)設(shè)計(jì)的全新顯示引擎，實(shí)現(xiàn)Ultra Retina XDR顯示屏令人驚嘆的精度、色彩準(zhǔn)確度和亮度均勻性，這是一種通過結(jié)合兩個(gè)OLED面板的光線創(chuàng)建的最先進(jìn)的顯示屏。

蘋果硬件技術(shù)高級副總裁Johny Srouji表示，M4的高能效性能及其全新顯示引擎，使iPad Pro的輕薄設(shè)計(jì)和改變游戲規(guī)則的顯示成為可能，而CPU、GPU、神經(jīng)引擎和內(nèi)存系統(tǒng)的根本改進(jìn)使M4非常適合了解利用人工智能的最新應(yīng)用程序?？偠灾?，這款新芯片使iPad Pro成為同類設(shè)備中功能最強(qiáng)大的設(shè)備。

2024年：AI PC首個(gè)元年

目前，AI人工智能是全球行業(yè)的巨星，除了服務(wù)器等市場外，消費(fèi)級市場迎來新一場機(jī)遇——AI PC。PC產(chǎn)業(yè)自半導(dǎo)體行業(yè)步入下行周期以來便處于沉寂的狀態(tài)，當(dāng)前在AI潮涌之下，AI PC就像一道光照亮了PC市場。

此前，TrendForce集邦咨詢表示，2024年將拓展至更多邊緣AI應(yīng)用，或延續(xù)AI server基礎(chǔ)，推至AI PC等終端裝置。由于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腅dge AI應(yīng)用，將回歸至終端的AI PC，借以落實(shí)分散AI服務(wù)器的工作量能，并且擴(kuò)大AI使用規(guī)模的可能性。

不過，目前來看，市場對AI PC的定義仍不明確。從廣義上講，AI PC是指具備生成式AI功能的電腦，目前ChatGPT等生成式AI要靠云端平臺(tái)執(zhí)行運(yùn)算，而透過AI PC，使用者不需仰賴云端，在設(shè)備上就能進(jìn)行AI運(yùn)算。若企業(yè)或個(gè)人用戶想用AI應(yīng)用程式處理私人數(shù)據(jù)，不必將數(shù)據(jù)上傳，AI PC就能直接處理，不只減少延遲時(shí)間，也能提高資安防護(hù)。這也對AI PC所用到芯片提出更多的挑戰(zhàn)。

據(jù)蘋果表示，本次M4芯片中的神經(jīng)引擎是Apple迄今為止功能最強(qiáng)大的神經(jīng)引擎，比當(dāng)今任何AI PC中的任何神經(jīng)處理單元都更強(qiáng)大。據(jù)蘋果平臺(tái)架構(gòu)副總裁Tim Millet表示，M4僅用一半功耗，就能提供和M2相同的性能；與各款輕薄筆記本電腦的新一代PC芯片相比，M4只需1/4的功耗，就能提供相同的性能。

而從其他大廠的接連動(dòng)態(tài)預(yù)示著AI PC之爭越來越激烈，與此同時(shí)業(yè)界也對AI PC前景抱有期許。微軟表示，2024年是“AI PC”元年。該公司根據(jù)PC品牌廠推出產(chǎn)品時(shí)間估算，預(yù)計(jì)2026年，商用電腦將有一半是AI PC。

英特爾曾強(qiáng)調(diào)，AI PC將成為PC產(chǎn)業(yè)回春的一大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在2024年產(chǎn)業(yè)亮點(diǎn)中，AI PC也扮演關(guān)鍵角色。英特爾Pat Gelsinger此前在會(huì)議中表示，在AI PC需求和Windows更新周期推動(dòng)下，客戶向英特爾不斷追加處理器訂單，英特爾2024年的AI PC CPU出貨量有望超過原設(shè)定的4000萬顆目標(biāo)。

TrendForce集邦咨詢指出，定義AI PC需達(dá)Microsoft要求的40 TOPS算力基礎(chǔ)，考量滿足此需求的新品出貨都將落于2024下半年，待CPU產(chǎn)業(yè)龍頭Intel（英特爾）于2024年終推出Lunar Lake后，2025年才可望見證更快速的成長。

據(jù)TrendForce集邦咨詢分析，目前AI PC市場可大致分為兩大推動(dòng)力量，其一，由終端應(yīng)用需求推動(dòng)，主由Microsoft憑借個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)及Office等工具幾近獨(dú)占市場地位，預(yù)期將推新一代Windows整合Copilot，促使Copilot變成硬需求。其二，CPU領(lǐng)先者Intel訴求AI PC為搭配CPU+GPU+NPU架構(gòu)，藉此推動(dòng)發(fā)展各種終端AI應(yīng)用。