M1 Ultra采双GPU设计 效能能否翻倍仍待验证

苹果(Apple)M1 Max对竞争者筑起一道极高的挑战门槛，时隔不到半年，M1 Ultra系统单芯片(SoC)接力登台，专为桌上型电脑(DT)应用设计，透过2.5D芯片封装架构UltraFusion，结合2颗M1 Max裸芯片，两颗裸晶串连成单一GPU，即多芯片(multi-die)GPU设计，令人眼睛一亮。

综合AnandTech与Wccftech报导，据称在相同功耗下，M1 Ultra效能超出英特尔(Intel)Alder Lake系列旗舰级DT处理器Core i9-12900K达90%；在类似效能水准下，则功耗低了100瓦之多。Alder Lake自推出以来颇受市场青睐，助力英特尔夺回持续流失的市占率，而M1 Ultra无疑是苹果对英特尔再度发起的挑战。

M1 Max内建的单一GPU中拥有32核心，而M1 Ultra透过GPU多芯片设计让核心数再翻倍。过去单一系统中配置的多个GPU，多是彼此分离的存在，由於带宽不足以供所有GPU集中在单一工作上，因此只能各自分配到的不同任务。然而，两颗裸晶之间互连的带宽如果足够大，达到比肩芯片内部带宽的程度，此时GPU就能有效协作。

为达成这项艰钜任务，苹果采用UltraFusion创新性封装架构：M1 Max本身在其中一个边缘上具有非常高速的界面，再透过矽中介板(silicon interposer)连接两个M1 Max裸芯片，就可同时传递超过1万个信号，带宽达到每秒2.5TB，号称是业界顶尖多芯片互连技术所能达到的4倍以上。假设这是双向总和，则换算单向速度为每秒1.25TB，大大超过每秒800GB的DRAM带宽总和。

苹果虽称之为矽中介板，但外界根据现有信息推测，M1 Ultra可能是使用某种小型矽桥(silicon bridge)，运作上近似英特尔存在多年的EMIB或EFB技术。虽是旧技术，但应用在多芯片GPU设计上，达到如此高的互连带宽，依然可称得上是业界首见。

然对於高效能GPU而言，每秒2.5TB的带宽是否真的够用？比起使用单一GPU芯片，两个裸芯片互连导致的延迟，是否会拉低GPU效能总和，而无法实际达到1+1=2之效？这些细节，仍待未来苹果披露更多信息厘清。

苹果在发表会上，将采用超微(AMD)Radeon Pro W6900X的现有Mac Pro拿来比较，指出Mac Studio搭载的M1 Ultra GPU效能高出80%。另外，目前市面上速度最快的独立显示卡为NVIDIA GeForce RTX 3090，而M1 Ultra GPU号称在效能达到类似水准的前提下，功耗低了200瓦之多。

若GPU多芯片设计在实际运作上确如苹果所说的那般顺利，这样的结果看来并无不合理之处。RTX 3090配备的GA102 GPU晶体管数为283亿，以三星电子(Samsung Electronics)8纳米制程生产，而M1 Ultra采用更先进的台积电N5制程，晶体管数达到1,140亿，虽说并非所有晶体管都投入在图形处理上，但仍可看出两者GPU之间存在一定差距。

责任编辑：朱原弘