Apple vuole portare “King Fried Chips” a visitare Jurassic Park

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Ci sono ancora molti enigmi sulla serie M1 di chip sviluppati da Apple.

Proprio di recente, ci sono state molte voci sul seguito del chip M1, M2 e M3, ma la maggior parte di queste sono informazioni che catturano l’attenzione Non ci sono informazioni chiare sull’architettura, le prestazioni e il core, ma si tratta di TSMC Aggiornamento dei nodi di processo.

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▲ M1 non è ancora finito, M2 e M3 potrebbero arrivare presto. Immagine da: progamer

I 4 nm, 3 nm e altre nuove tecnologie di processo di TSMC potrebbero essere punti di aggiornamento più grandi. In questo modo, nella serie M1 che ha già stupito il rapporto di consumo energetico, M2 e M3 non fanno che aumentare.

Ma, dopo due anni, quando il processo del nodo viene aggiornato a 3 nm?

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Ce ne sono circa due, uno è quello di asciugare il processo del nodo a 1 nm, avvicinandosi in modalità wireless al limite fisico, ma è più difficile. L’altro è ignorare i vantaggi degli aggiornamenti dei processi del nodo e seguire la strada dei “piccoli chip” di Chiplet.

Non basta una M1 Max? Quindi installa due Mac Pro

Tuttavia, Apple, a cui non è sempre piaciuto essere alla mercé della catena di approvvigionamento, potrebbe cercare un modo fattibile sfruttando l’elevato rapporto di efficienza energetica dei nodi e dei chip ARM.

Da M1 ai più potenti M1 Pro e M1 Max, hanno quasi la stessa architettura. Il rilascio delle prestazioni del single core è relativamente vicino. La differenza più grande è in realtà il numero di core.

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Anche, puoi semplicemente capire che i chip M basati su ARM si basano sul numero di heap core per ottenere un tetto di prestazioni più elevato.

  • M1: CPU 4+4 core, GPU 8 core, 16 miliardi di transistor, rete neurale a 16 core;
  • M1 Pro: CPU 2+8 core, GPU 16 core, 33,7 miliardi di transistor, rete neurale a 16 core;
  • M1 Max: CPU 2+8 core, GPU 32 core, 57 miliardi di transistor, rete neurale 16 core;

Da un’altra prospettiva, l’area del chip di M1 è di circa 120 mm², mentre quella di M1 Pro è di 245 mm². Quando si tratta di M1 Max, sale direttamente a M1 Max 432 mm².

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Per la stessa generazione di chip M, maggiore è il numero di Max, maggiore è il numero di core e l’area del chip. Da qui, non è difficile capire le regole di denominazione di Apple per i chip M. È facile da capire. Microsoft, Intel e Qualcomm dovrebbe davvero studiare sodo.

Sebbene Tim Millet, chip architect e vicepresidente di Apple, abbia spiegato in dettaglio sul podcast Upgrade a novembre, il faticoso viaggio di Apple nello sviluppo del chip M, ma per il prossimo sviluppo del chip M, e Come cambiare Max sulla base di Max non ha detto una parola.

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▲ Architetto di chip Apple e vicepresidente Tim Millet (Tim Millet). Immagine da: Apple

Con i MacBook Pro 14/16 sul mercato uno dopo l’altro, dopo molte esplorazioni private fai-da-te, sembra che Apple abbia anche reso l’M1 Max più prefigurante di Max.

Cioè “metti due M1 Max e puoi anche raddoppiarlo”.

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▲ Area nascosta M1 Max. Immagine da: HothardWare

Questa congettura si basa in realtà sullo smontaggio e ha scoperto che l’M1 Max ha una “zona sconosciuta” in più rispetto all’M1 Pro. Dopo un po’ di brainstorming, si ipotizza che sia un “bus ad alta velocità” riservato al collegamento di due o più M1 Massimo

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▲ Tim Cook: Intel, questo è per te. Immagine da: Max Tech

Ciò si adatta anche alle voci secondo cui i nuovi iMac Pro e Mac Pro utilizzeranno più processori M1 Max. “È come giocare a Lego, accumulare legna e colpire il maestro indiscriminatamente”.

Tuttavia, il termine “mucchio di legna” non è molto accurato e “puzzle” è più accurato. In questo modo, l’area del chip del doppio M1 Max sarà piuttosto considerevole, e quattro volte senza precedenti.

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L’M1 Max Duo supera la GPU Nvidia GA100. L’area del chip (826 mm²) è quasi certa.

Un SoC così grande, guardando l’intera storia dei semiconduttori, può sicuramente essere considerato un chip di livello “Tyrannosaurus”, per non parlare del fatto che sarà basato su un processo a 5 nm, e il costo è molto probabile che superi qualsiasi chip contemporaneo.

Quando i chip della serie M entrano in “Jurassic Park”

Dal computer originale ENIAC del peso di 30 tonnellate e che copre un’area di 170 metri quadrati, all’attuale PC desktop, quasi tutte le apparecchiature si stanno sviluppando verso la miniaturizzazione e l’integrazione.

Lo stesso vale per i processori nel mondo dei semiconduttori: quando il nodo di processo è ancora di μm, l’area del primo Pentium (Pentium) di Intel è di circa 294 mm², in base al processo di 0,8 μm.

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▲ Intel Pentium III Xeon.

Nell’era dei processori x86, Intel Pentium III Xeon ha un’area di 385 mm² e si basa su un processo da 0,18 μm. Tuttavia, a quel tempo, molti produttori di processori controllavano rigorosamente il volume e sopprimevano i costi e introducevano PC relativamente convenienti per promuoverli al pubblico in generale.

In futuro, che si tratti della popolarità di 64 bit o del salto di nodi di processo, la dimensione del processore è per lo più controllata al di sotto di 500 mm².Sotto la premessa del controllo dei costi e dell’uso efficiente dei wafer, ha quasi fermato il consumatore- processore di grado da affrontare la “dinosaurizzazione”. “sviluppo di.

L’industria dei semiconduttori di consumo sembra essersi spostata gradualmente dal Giurassico a una nuova era.

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▲ Anche gli dei popolari stanno dando suggerimenti per lo sviluppo del chip M di Apple. Immagine da: Twitter

In questo momento, il possibile percorso di sviluppo del chip M di Apple sembra essere tornato al “Giurassico”, ma mentre le dimensioni del processore sono aumentate, la densità dei transistor non è diminuita.

Anche se sembra che non dovrebbe essere difficile mettere insieme due chip, e non c’è bisogno di riprogettare l’architettura e il core. Ma in realtà, con l’aumento dell’area del truciolo (soprattutto la crescita raddoppiata) e la garanzia di resa e capacità produttiva sufficienti, il costo decolla direttamente.

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I chip della serie M di Apple sono ancora prodotti di consumo.Un anno fa, si sono sbarazzati di Intel, da un lato per controllare la forza del prodotto, dall’altro per controllare i costi e massimizzare i profitti. Il costo irregolare di un SoC di grandi dimensioni non è chiaramente quello che Apple si aspettava.

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▲ La memoria unificata più alta di M1 Max è 64GB, quindi M1 Max Duo arriva direttamente a 128GB?

D’altra parte, se due o più M1 Max vengono uniti insieme, anche il design della memoria unificata (UMA) sarà un grosso problema. Ripianificare la posizione del multi-core, introdurre una larghezza di banda maggiore e una maggiore capacità memoria, è inevitabile.

Per il pubblico, potrebbe essere un design del chip più complicato, e per il privato, potrebbe aumentare invisibilmente il costo diverse volte, il che saranno due principali ostacoli per il chip M di Apple per diventare più Max.

La legge di Moore è nel passato, il momento è adesso

“Il numero di transistor che possono essere ospitati su un circuito integrato raddoppierà circa ogni due anni.” Questa è la famosa legge di Moore, e ha un altro detto: “Ogni 18 mesi, le prestazioni del chip raddoppieranno”.

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▲ MacBook Pro 16. Immagine da: dpreview

Le prestazioni qui si riferiscono in realtà al numero di transistor.Rispetto a M1, M1 Max ha un miglioramento delle prestazioni di 3,5 volte, che riflette semplicemente la differenza nel numero di transistor.

Il numero di transistor è raddoppiato nella serie M1, che è un aumento dell’area del chip. Da un punto di vista storico, più dipendente dal progresso tecnologico, dal livello μm al livello nm, anche il numero di transistor è balzato da un milione a cento milioni.

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Tuttavia, intorno al 2013, la legge di Moore ha subito un rallentamento: da allora ad oggi, i vantaggi in termini di prestazioni del miglioramento dei nodi di processo sono diminuiti.

Processi tecnologici più avanzati possono effettivamente aumentare il numero di transistor, ma sono anche accompagnati da cambiamenti nei costi e nella resa.

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▲ TSMC dovrebbe iniziare la produzione del processo a 3 nm nel 2023. Immagine da: anandtech

Secondo i dati diffusi dall’International Business Strategy Corporation (IBS), la progettazione di un chip a 3 nm dovrebbe costare 590 milioni di dollari, mentre 5 nm costa solo 416 milioni di dollari, 7 nm sono 217 milioni di dollari e 28 nm sono solo 40 milioni di dollari dollari.

TSMC ha precedentemente annunciato che investirà 20 miliardi di dollari USA per costruire una fabbrica di wafer a 3nm, sempre per 3nm, il costo di Samsung non è inferiore a TSMC.

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Finora, solo TSMC e Samsung stanno implementando attivamente wafer da 3 nm, altri produttori non vogliono, ma non possono permettersi i soldi.

D’altra parte, il tasso di resa dei trucioli diminuisce all’aumentare dell’area.Il tasso di passaggio di progettazione di 700 mm² è solo del 30% circa. Quando viene ridotto a 150 mm², il tasso di resa sale all’80%.

Non importa come la si guardi, la strada per gli aggiornamenti dei chip sembra essere stata bloccata.

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▲ Processore AMD EPYC 2 (Roma) basato su Zen 2. Immagine da: AMD

Per continuare ad aumentare la scala e la densità del chip, molte persone hanno rivolto la loro attenzione dall’aggiornamento del nodo di processo al processo di confezionamento, che è la tecnologia Chiplet (piccolo chip) di AMD.

In parole povere, Chiplet è come gnocchi ripieni di polpette di riso glutinoso, che incapsulano insieme piccoli chip con funzioni diverse, invece di tagliare direttamente dal wafer, e utilizzano una tecnologia di confezionamento avanzata per compensare il ristagno del nodo di processo.

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▲ Attualmente la metafora più vivida per Chiplet (ma non approvo questo modo di mangiare).

Negli ultimi anni, AMD ha anche utilizzato la tecnologia Chiplet per aumentare continuamente la densità del processore per contrattaccare Intel e gradualmente ha iniziato a conquistare il mercato.

Per Chiplet, emerso negli ultimi anni, The Linley Group, un’autorevole organizzazione di consulenza nel settore della tecnologia, ha proposto direttamente che Chiplet può ridurre il costo di progettazione di grandi chip da 7 nm di oltre il 25% nell’articolo “Perché i grandi chip stanno ottenendo Piccolo”. Durante il processo, il risparmio sui costi sarà ancora maggiore.

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▲ AMD è basato sulla CPU Ryzen 9 5900X in un pacchetto Chiplet 3D.

E la V-Cache 3D annunciata da AMD conferma anche che Chiplet, che combina il vecchio processo e il processo di confezionamento avanzato, può ottenere prestazioni dei nodi più elevate e persino mescolare chip da diversi nodi di processo, con sufficiente flessibilità.

Oltre a ridurre i costi e ottenere prestazioni più avanzate, Chiplet accelererà anche il lancio dei prodotti: dopotutto, è sufficiente utilizzare direttamente i vecchi chip con processi di confezionamento avanzati e persino ignorare il layout dei nodi di processo avanzati.

Detto così tanti vantaggi, Chiplet ha anche i corrispondenti svantaggi: l’impilamento di piccoli chip 2D e 3D ha requisiti molto elevati per la progettazione della gestione termica e il consumo di energia termica totale nel pacchetto sarà notevolmente migliorato.

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▲ Chip del server Intel basato su Chiplet. Immagine da: nextplatorm

Ma in ogni caso, Chiplet è stato riconosciuto da molte istituzioni e produttori come una tecnologia importante per i continui progressi nelle prestazioni dei chip nell’era post-Moore.

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▲ M1 all’interno di Mac mini e MacBook Air.

Tornando al chip M originale sviluppato da Apple, attraverso l’architettura ARM e l’aggiornamento dei nodi di processo, il rapporto di efficienza energetica viene continuamente migliorato e la resa e il costo sono controllati a proposito. Per quanto riguarda il fatto che unirà più M1 Max insieme per formare un complesso SoC gigante in un Mac Pro a livello di workstation, dal punto di vista attuale, Apple ha abbastanza capitale e forza per progettare e produrre un processore “behemoth preistorico”.

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▲ Rendering non ufficiale di iMac Pro 2022.

Per quanto riguarda Chiplet, penso che debba essere apparso nei disegni del team di chip Apple. Invece di affrontare il futuro incerto aggiornamento del nodo di processo, è meglio cercare attivamente i cambiamenti e fare affidamento sull’attuale chip M e A da combinare per completare un aggiornamento SoC.

L’M1 Max Duo che potrebbe apparire è anche molto probabile che diventi il ​​più grande SoC nella storia della produzione principale di Apple, e non ci sarà nessuno in arrivo.

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