蘋果自研晶片狂想曲:GPU、資料中心要不要全自己來,Apple Silicon 效能表現會如何?

作者 | 發布日期 2020 年 07 月 15 日 8:00 | 分類 Apple , 晶片 , 處理器 Telegram share ! follow us in feedly


蘋果在今年 6 月 WWDC 宣布將 Mac 個人電腦兩年內從英特爾轉移到自家「Apple Silicon」,至今不到一個月,依舊餘波蕩漾,傳聞滿天飛舞。「最新版本」大致可歸類成以下幾條。

  • 預定年底發表的新 Mac,採用的 Apple Silicon 將是「8 大核(Firestorm)+4 小核(Icestorm)」,性能預計不低於 4 核心的英特爾 Core i7-1065G7,或是 6 核心的 AMD Ryzen 5 4500U。
  • ARM 版 macOS 取消支援 AMD 顯示卡。
  • 台積電 5 奈米製程生產的 Apple Silicon,預估成本不超過 75~100 美元。

這就衍生出幾個可能的大哉問了。

如果 Apple Silicon 繪圖晶片放棄 AMD,代表 nVidia 一定沒有機會?

就算蘋果不明講,世人也多少心裡有數這次的「典範轉移」也是布局多年的成果。回顧多年前的往事,就讓人不得不注意到某些毫不起眼的蛛絲馬跡和看似微乎其微的可能性。

滿好奇還有多少人記得 2016 年,nVidia 擴編「負責蘋果產品的軟體工程師」與「負責 Mac 的 nVidia 驅動程式團隊」這件事。據傳 nVidia 下一代 GPU「Hopper」將在 2021 年採用台積電 5 奈米製程,並從過去的巨大單一晶片,轉向近似 AMD CPU 的 Chiplet 多晶片封裝。

雖然蘋果去年 macOS 10.14 Mojave 版就中止支援 nVidia CUDA,而 2008~2009 年的「顯卡門」事件更是某些資深果粉記憶猶新的故事,但 nVidia 當初會跟蘋果決裂,元兇多半是 nVidia 拒絕對蘋果開源驅動程式原始碼。

也許可以猜猜看 Mac Pro 使用的 Apple Silicon 會不會「包」nVidia 的 Hopper,或觀察一下 nVidia 從去年開始,是否有持續增加投入 Mac 的人力,以及何時官方釋出開源驅動程式的布局與進度(不限蘋果,這對 nVidia 不少客戶很重要)。

我們也不能排除蘋果真的這麼厲害,可以在短短幾年,就打造出比美 nVidia、AMD 的繪圖核心(還得考慮這兩間廠商手上握有的大量專利)。假若成真,那大費周章拚命挖角 AMD 人才的英特爾情何以堪,「哭暈在廁所」大概將會是最貼切的描述。

既然都要挑戰高階處理器了,要不要乾脆連資料中心都衝下去?

還記得蘋果曾推出 Xserve 伺服器和 Xserve RAID 外接磁碟陣列嗎?當下重返企業硬體市場恐怕不是什麼好主意,但自產自用就不一樣了。

讓台積電代工製造晶片看似便宜,但自行研發「高效能處理器」這件事,從研發到驗證,還是所費不貲的巨大開銷,所以也不乏蘋果將採取 AMD 那套 Chiplet 多晶片封裝的預測,用單一晶粒堆砌高階產品。只不過,要做到這件事其實也不簡單,光要如何設計高效率的快取資料一致性協定和系統匯流排就夠棘手了,沒累積多年的伺服器相關經驗很難搞定,這也是 ARM 之所以慫恿 AMD 開發 K12 的主因(然後就只剩下很沒誠意的 Opteron A1100)。

但既然要自己生出「英特爾 Xeon」等級的 Apple Silicon,那要不要乾脆連資料中心用的處理器也自研自用?看在 Google TPU 和亞馬遜 AWS Graviton 的碩然成果,蘋果也跑來一同共襄盛舉,好像也不是太讓人意外的發展。

或許蘋果的資料中心基礎架構虛擬機與雲端管理,2015 年從 VMware 轉向開源的 KVM,並不只是為了節省要價兩年 2 千萬美元的 VMware 企業授權協定,背後暗藏更巨大的布局。

此外,當用戶端的所有裝置與資料中心的處理器採用相同的指令集架構,也可能衍生出另類的特殊應用。像英特爾曾研究「Internet Suspend / Resume」(ISR),讓個人電腦的設定組態,就像虛擬機映像檔,自動切割上傳到雲端,動態無縫轉移到另一台電腦的 Hypervisor,讓使用者邏輯上持續操作同一台電腦。儘管以今天的角度來看這有點「無三小路用」,但仍保有相當的想像空間,反正蘋果永遠不缺讓人驚訝的「創意」。

現有應用程式從英特爾 x86 指令集相容處理器轉譯到 Apple Silicon 的效能損耗是否讓人無法忍受?

這應該是多數果粉最關心的話題,但請記住,這次「第四次衝擊」和前三次有個最顯著的差異:轉移到蘋果完全掌握的自研處理器,這也讓蘋果能玩出更多花招,如透過硬體技術加速轉譯效率。

像俄羅斯 Elbrus 和消失的 Transmeta,其二進位碼動態編譯並非純粹仰賴軟體手段,位於底層的處理器也提供了不少輔助機制。收回處理器研發的蘋果不在這裡上下其手,反而更讓人奇怪。當然,也有可能做了卻永遠不講,跑分夠漂亮、果粉用起來滿意就夠了。

總之,還是期待著蘋果願意站上 HotChips 甚至 ISSCC 演講台的那天。

也許,什麼事情都不會發生……

以上幾點均屬猜測,也許最終蘋果選擇 100% 硬體自研(或 Mac Pro 繼續塞著 AMD 顯卡)、資料中心仍是滿滿的 x86 指令集相容處理器、現有 Mac 應用程式全靠 Rosetta 2 進行純軟體的二進位碼轉換。但唯一可確定的是,筆者應該很長一段時間不會再想談論與蘋果第四次衝擊有關的話題了。

(首圖來源:蘋果)

延伸閱讀: