【消費電子實驗室-2020/11/11】中國的“雙十一”就像美國的黑色星期五一樣是消費者的節日，這不蘋果也來蹭熱點來了。恰逢“雙十一”，蘋果發布了三款全新的Mac電腦，分別是MacBook Air、13英寸的MacBook Pro和Mac Mini。它們看起來基本與上一代產品相同。

然而這些新品完全用蘋果自主研發的M1芯片取代了英特爾處理器。周二的這場發布會標志著蘋果筆記本和臺式機將放棄已經使用了15年的英特爾處理器，這也將成為半導體行業的一次重大轉變。在雙十一這場發布會之前，Mac 是蘋果唯一一條，還沒用上自家處理器的產品線。

換芯并非易事，它不僅涉及到底層架構轉移、系統重寫的問題，還需要考慮大量第三方軟件的兼容性。2005 年，蘋果拋棄摩托羅拉，從 PowerPC 投奔至英特爾懷抱時，就已經經歷過一次這樣的苦差事。當時最新的POWER PC G5處理器發熱巨大，功耗表現極其糟糕，根本無法搭載在MacBook上，最終，蘋果因自家處理器的性能和功耗不理想，被迫放棄了與IBM、摩托羅拉共同研發的POWER PC處理器，轉投英特爾的懷抱。整個遷移時間耗費了蘋果 4 年，以第一代 MacBook Pro 為起點，直至首個不支持 PowerPC 架構的 OS X 系統 Snow Leopard 為止，蘋果才完成了 Mac 軟硬件向 X86 架構的完全轉移。

在過去的14年中，蘋果依靠英特爾制造的處理器為其MacBook筆記本和Mac臺式計算機提供核心動力，而在今天，它將開始發售搭載與iPhone和iPad相同ARM處理器的個人計算機。蘋果首席執行官蒂姆·庫克（Tim Cook）在今年夏天宣布這項新計劃時曾表示，蘋果對Mac的發展愿景，一直是“擁抱突破性的創新，并勇于做出大膽的改變”。他補充說，蘋果研發的芯片將為計算機帶來“全新的技術”和“行業領先的性能”。Mac將第四次改變處理器架構，而每次作出變革，Mac都會變得更強大，功能更先進。 對于蘋果來說，這一刻已經等待了14年。

M1 芯片，是蘋果第一顆專門為 Mac 打造的芯片，也是 Mac 平臺第一款基于 ARM 架構的芯片。它不再是單純的 CPU 處理器，而是和 iPhone、iPad 的 A 系芯片，以及 Android 手機中常見的驍龍芯片一樣，采用了 SoC 封裝技術。這意味著，它是把 CPU、GPU、內存等多個模塊全部整合在一起，從而實現更高的集成度，也有利于電腦內部空間的釋放。

蘋果已經先行公開了一部分芯片細節。首先在工藝方面，M1 和 A14 一樣，都是基于最新的 5nm 制程，但相比 A14 的 6 核心設計，M1 則采用了「4+4」大小核組成的 8 核 CPU，以及 8 核心的 GPU，高達 160 億的晶體管數量，也比 A14 要多出 35%。

單純看架構，蘋果這顆 M1 其實和之前衍生版 A 系芯片十分類似，比如說早前 用于 iPad Pro 上的 A12X/A12Z，之于 iPhone 的 A12，也是靠增加 CPU/GPU 的核心數來提升性能。從這點來看，M1 與 A14 確實也會有不少聯系。​但既然是用于 Mac 平臺的芯片，M1 顯然也會獲得比 A14 更好的散熱條件，再加上一、二級緩存大小的變化，和高帶寬的使用，往往也預示著更出色的性能釋放。

在發布會上，蘋果強調了 M1 芯片的「每瓦時性能」優勢，同時也和業內主流筆電處理器做了對比。其中在 10W 功耗下，M1 的 CPU 性能是競品 PC 處理器的兩倍，而且 M1 僅需使用四分之一的功耗，就能匹敵競品 PC 處理器的峰值性能。

GPU 的情況也類似，同樣是 10W 功耗下拉開兩倍的性能差，而且也在更低功耗下實現了同等的性能水準。

在性能提升之余，蘋果還專門提到了 M1 芯片的「統一內存設計」。

傳統 PC 中，CPU 和 GPU 的內存在物理上是相互獨立的，這就導致某些共享數據需要在兩個內存池做一次交換和分配。

但本次 M1 芯片采用了和 iPhone 等其他蘋果設備類似的「統一內存設計」，其實就是讓 CPU 和 GPU 共享同一個內存池，不僅可以讓數據共享更為高效，降低延遲，同時也能更加省電。

而 16 核的神經網絡引擎，則和之前 A14 的架構類似。我們在之前的文章中也提及，近幾代 iOS 系統已經有很多功能離不開機器學習，比如說圖像合成、圖庫分類乃至是電源管理等，背后都有類似技術的參與。

如今，機器學習移植到 Mac 端的價值也是如此，有了 M1 芯片的硬件級支持，像是改善電腦照片的合成速度，提升語音識別的準確性等，都可以為 Mac 所用，各種由 iOS 平臺移植過來的 APP，也可以在 Mac 平臺上用上機器學習技術。

剩下的特性也很簡單，無非就是對 USB 4、PCI 4.0、NVMe 存儲等特性的支持，以及蘋果專門的編碼、解碼引擎，和安全隔離區技術等，其實有不少都已經在蘋果的 T2 芯片中出現過了。

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其中，專用編解碼引擎將會顯著改善 Final Cut Pro 這類蘋果第一方視頻編輯應用的運行效率，提升幅度也是倍數級的；而安全區則是將蘋果一貫重視的隱私保護，沿用到 Mac 上。

蘋果表示，未來的應用程序開發人員開發一個應用程序，就可以將其推送到所有設備，而僅僅需要根據設備的不同適配鍵盤、鼠標或觸摸手勢的操作接口。

其結果，將可能進一步模糊計算機與手機、平板等設備之間定義的界限。這些變化已經在蘋果最新的操作系統macOS11 BigSur身上悄然體現，新的Mac操作系統與iPhone上的iOS操作系統擁有很多相似的外觀、圖標和聲音。

有市場分析師表示，操作現款Mac電腦，給人感覺與操作PC電腦沒有什么不同。而在未來，Mac的操作將更像iPhone，我們將可以像使用iOS設備一樣使用Mac。

在應用程序方面，蘋果表示，向新芯片的過渡可能會有些坎兒，首先是基于X86處理器的應用程序向ARM平臺過渡的問題，開發人員會盡快更改應用程序的編碼方式以適配新的設備。同時，蘋果會像過去三次更換處理器架構時一樣，在新操作系統內置官方虛擬機（2005年，蘋果在MacOSX 10.4.4中內置了Rosetta虛擬機，可以將PowerPC處理器代碼動態轉換為Intel處理器代碼，從而大大簡化了向X86的過渡）。

我們現在使用的大多數軟件，包括網絡瀏覽器，照片和電影編輯軟件，甚至包括微軟的Office辦公套件，都將在第一時間就可以在新Mac計算機上使用。

在硬件方面，蘋果未來的MacBook筆記本和Mac臺式機在外形上的變化可能比過去任何時候都大。ARM精簡指令集的高執行效率和低發熱量使得iPhone和iPad僅需要熱管就可以壓住正常的散熱。如果蘋果公司能夠在其Mac上實現同樣的散熱效果，那么占用機箱內部空間、迫使筆記本電腦變厚的散熱風扇可能會從此消失。

在價格方面，蘋果改用自研芯片而非采購英特爾芯片的另一個好處在于，當一個公司擁有蘋果這樣的體量時，用自己的生產線制造自己的產品通常會更便宜。通常來說，處理器的價格占到筆記本電腦成本的20％。

現在，新一輪革命開始了。通過將所有設備使用相同的芯片以及通用操作系統平臺，蘋果將建立涵蓋其臺式機、筆記本電腦、機頂盒、平板電腦、手機和智能手表的強大生態圈。