苹果高管揭秘「王炸芯片」的诞生：我们把手机芯片放进电脑了

「希望人们不会笑着说，他们怎么会把手机芯片放进电脑里。」

▲ 苹果芯片架构师、副总裁蒂姆·米勒特（Tim Millet）. 图片来自：Apple
在 Upgrade 最新的一则播客中，苹果芯片架构师、副总裁蒂姆·米勒特（Tim Millet）讲述了 M1 Pro、M1 Max 背后研发故事。

而上述的描述可以说是在 M1 Pro、M1 Max 研发过程中，苹果工程师们的一个小小期许。
「还好我们成功了」，M1 Pro、M1 Max 的出现不仅让基于 ARM 的 M 系芯片踏入专业领域，也促使新 MacBook Pro 14、16 成为史上最快的 Mac，甚至可以说史上最快的笔记本电脑？

虽然 Tim 在播客中的话语十分谦虚，但听完这 100 分钟的采访，话语之中有着很强的自豪感。
研发 M1 Pro、M1 Max 的工程师们把这两枚芯片形容为「改变了游戏规则」和「把门关上」，而关在门外的不仅是专业 PC，也有曾经的 MacBook Pro 们。
　　以 M1 为起点，但始于 A 系芯片
从命名就可以看出，新处理器并不叫 M2，仍然沿用了 M1 相同的 5nm 制程、大小核、统一内存等架构，但核心数、内存、带宽等等均做了加几倍的「扩展」，并在加上了 Pro、Max 的后缀。

用 Tim Millet 的话来说就是「我们是从 M1 基础架构开始，并把 M1 全部拆开，然后再把它们全部装进去」。
开发 M1 Pro、M1 Max 的最终目标也并非是「不被嘲笑」，而是与苹果一贯想要创造「最好的产品」初衷相同，去做出最好的 MacBook Pro。

在 M1 推出之前，苹果酝酿了相当长的时间，缘由也并非是像坊间传闻那般，Intel 的处理器进步乏力。甚至可以说与 Intel 关联没有那么大，它无非是个催化剂罢了。
「我们不想要为商家、供应商或通用的解决方案」苹果硬件技术高级副总裁 Johny Srouji 说到，「而是想要一枚芯片能够真正紧密地集成软件、系统与产品」。

M1 大获成功并大杀四方之后，苹果为 M1 Pro、M1 Max 的研发投入了更多的人力、资源和力度。
甚至 Tim Millet 直言到「从 A 系芯片转向开发 M 系芯片所花费的精力都没有从 M1 到 M1 Pro、M1 Max 花费的多」。

苹果近些年的硬件（iPhone、iPad、Mac）和软件（系统）一直存在一些不同的声音，并不认为它们已经是当下最佳的产品。
反而，A 系芯片设计、制造能力一直处于绝对的领先地位，无出其右。

现在 M 系芯片的一鸣惊人，实则也是「站在巨人的肩膀之上」，只是这个巨人是苹果在芯片制造领域数十年的研发技术积累上。
而 M1 Pro、M1 Max 把苹果数十年的经验积累几乎全部发挥出来，并扬长避短，长是 ARM 架构，短是 X86 架构。
　　「统一内存」是一切优势的基础
「我想让他们大开眼见」，「让 MacBook Pro 在漂亮的外表下蕴藏着一只强大的内心」。

在发布会之上，对于 M1 Pro、M1 Max 大谈能效比，在同功耗下，性能超越许多专业平台，而在同性能之下，功耗又最低。有点不讲武德。
虽然这种不同维度的对比有点取巧的嫌疑，但对于一个笔记本移动平台来说，功耗比绝对是一个不可忽视的属性。

M 系列芯片一贯的「高能低耗」给 MacBook Pro 带来了更好的电池续航力，且无论外接电源与否都不会影响性能释放。
造成如此的原因可以归功于统一内存架构（unified memory architecture，缩写为 UMA）。

传统的芯片（指 X86 平台）CPU、GPU 并非共用内存，当需要数据交互时，大量的时间浪费在数据的移动复制过程，效率低下。
M1 Pro、M1 Max 相对于 M1 的内存加倍（最高可达 64GB），并且分别有着 200GB/s 和 400GB/s 的带宽，CPU 与 GPU 共享内存，不倒腾数据了，效率自然就提升了。
在此 Tim Millet 依然举了个例子，传统的号称专业的笔记本平台，往往是高能 CPU 与独显的组合。

大量的 3D 运算和图像计算都需要 GPU 有着足够的显存和带宽，如果足够，发挥起来便会得心应手。反之，当显存和带宽达到极限后，发挥起来就要畏手畏脚，此时往往还伴随着风扇的「怒吼」。
而 M1 Pro、M1 Max 之中的统一内存架构允许 GPU 访问 64GB 内存，相对于传统专业笔记本 16GB 的显存，显然新 MacBook Pro 会做一些此前根本无法做到的事情。
就如同在苹果发布会上，苹果用 MacBook Pro 16 直接毫不费力地打开了一个拥有 137 万个三角形所绘制的 3D 模型，它会占据接近 35GB 的内存，在此之前根本无法在笔记本平台上运行。

▲ 一口气就能打开企业号的 3D 模型.
作为共享的统一内存，Tim Millet 表示在很早开发 A 系列芯片时，苹果就尝试让 GPU 跑满内存，以找到与 CPU 的平衡点。
「我们一直在跟踪 GPU 和其内存占用，以确保 GPU 有足够带宽的前提下，与 CPU 保持相对的平衡」。

▲ MacBook Pro 14 X 光透视图. 图片来自：ifixit
我们其实不太关心 CPU、GPU 单个核心的架构，更想提供「豪华」的核心数量，并尽可能的带来奢华的配备。
在 Mac Pro 上，苹果推出了一组售价 15000 元的 Afterburner 加速卡，为的就是 ProRes 视频所准备。

而到了 M1 Pro、M1 Max 上，面对专业的视频制造领域，苹果还加入了专业的「媒体处理引擎」，说白了就是把 Mac Pro 上的加速卡给集成到了芯片之中。
统一内存架构的设计打破了「所有的瓶颈」，也是 Tim Millet 认为 M 系列芯片的竞争力和巨大优势的所在。
　　不做艺术品，一切只为了 Pro 玩家
「希望 MacBook Pro 用户坐下就能工作。」

虽然这句话说的过于现实，但不可避免的也展示了新 MacBook Pro 就是为当下打工人所准备的。
由此，M1 Pro、M1 Max 为基础的 MacBook Pro 极大的扩展了接口，HDMI、MagSafe、SD 卡槽统统回归，同时也升级了雷雳接口，专业性凸显。

Tim Millet 在播客中坦承去年 M1 刚刚推出时，接口支持的不多，实则是由于芯片的限制。在开发 M1 Pro、M1 Max 之时，对 IO 进行了重新的设计，以确保 MacBook Pro 有着足够 Pro 的系统拓展。
从 A 系列开始，到 M 系列，苹果已经增加了一些附加功能，去满足笔记本电脑或台式电脑的扩展需求。

到了 M1 Pro、M1 Max 时，苹果听取了内部工作流团队的专业意见，这个团队内有获奖摄影师、摄像师，3D 艺术家，音乐制作人等，更丰富的接口显然是「刚需」。
「我们知道艺术品是什么样子，消费电子产品该如何。」
都说这次 MacBook Pro 设计风格的改变，其实是更倾向于「实用性」，于是没有去过分的削减厚度和重量，维持在了与前代（老模具）接近的水准，接口多了、电池大了。

这是 Tim Millet 主导的开发团队以 Pro 领域，Pro 需求为基准线所打造的新 MacBook Pro。从芯片、硬件、软件各方面都去以有专业工作流的人士为参考，并融入苹果的设计，诞生了 M1 Pro、M1 Max 以及 MacBook Pro。
「M 系列已经进入了完全不同的领域」，小试牛刀的 M1 面向消费市场，而 M1 Pro、M1 Max 则是苹果有能力制造专业级芯片的一个证明。
　　我们要的只是芯片，而不是通用方案
「我们需要自己设计芯片来让生产出来的 Mac 成为历史最佳。」

这是去年苹果硬件高级副总裁 Johny Srouji 在接受 Arstechnica 采访时，对于为何要开发 M 芯片所说的一个理由。
另一个理由并非是 Intel 芯片不行，而是「努力创造出最好的产品」。
正如前文所提，苹果并不想要通用的芯片解决方案，更需要一枚定制芯片，以便让 Mac 与 iPhone 类似，把硬件与软件系统深度绑定，且是从开发阶段就能针对各种需求来不断的调整。

虽然 M1 芯片用的仍然是旧的模具，但在 macOS Monterey 更新之后，Intel 芯片的 MacBook Pro 已经缺失了许多新功能。
这是由于 M 系列芯片有着单独的神经引擎，从而提供计算摄像、FaceTime 实时模糊、语音转文字等一些小功能。

在最新的 M1 Pro、M1 Max 和新 MacBook Pro 开发过程中，硬件部门、软件部门、芯片开发部门同吃同住，保持一致的步调，让芯片的功能融入系统功能和交互，比如根据不同的工作流在分配 CPU、GPU 内存，并实时调动资源来达到高效的运用。

单独挑出 M1 Pro、M1 Max 来说，可能在绝对性能上，并非是当下芯片的至强，但把它们整合进 MacBook Pro 之中，辅以 macOS Monterey，这套面向 Pro 用户和 Pro 领域的方案，或许是当下足够强大的存在。
甚至可以说，搭载 M1 Pro、M1 Max 的 MacBook Pro 已朝着地表最专业笔记本的目标迈进了一大步。

---