早在2020年,苹果给自家MacBook Air换上M1芯片之时,苹果就说在未来2年内,要给所有的Mac设备都换上Apple Silicon。这个目标到现在为止算是基本达成了。不过实际上还有个大件,苹果到现在为止也还没有给它换上苹果芯:Mac Pro。
就是苹果在2019年的WWDC大会上发布的著名“刨丝器”Mac Pro。目前苹果官网在售的Mac Pro工作站仍然在用Intel Xeon W处理器,最高配28核心(Xeon W-3275M)- 不只是苹果仍在对其提供支持,且该产品也还处于在售状态,要价也相当不菲。
Mac Pro这个产品家族系列可以追溯到2006年,产品形态和外观在历代都有经典方案。除了2019年的“刨丝器”之外,此前的“垃圾桶(Cylinder)”和更早的Tower也都在设计上相当知名。与其他Mac产品相比,Mac Pro在定位上属于高性能工作站/服务器。
今年采用M1 Ultra的Mac Studio发布之后,面向专业市场的“工作站”形态设备定位,于Mac Pro而言变得稍有些模糊了。而且在Mac Studio发布会上,苹果还特别提到采用M1 Ultra的Mac Studio,性能已经比(采用Intel处理器)28核版本的Mac Pro快60%了——这就让人猜测Mac Pro产品线是否要退出历史舞台。
但实际上苹果又在此前的发布会上特别提到,苹果芯片版的Mac Pro也快了。
在Mac Pro上用苹果芯,可能遇到了麻烦
最近彭博社发布报道称,苹果其实早前就有推新版Mac Pro的计划,但计划遭遇了各种变化。最初苹果准备基于M1芯片来搞Mac Pro内部的大芯片——有两种芯片配置方案可选,其一是相当于两颗M1 Max芯片的性能;其二则是相当于四颗M1 Max芯片的性能。
后来我们知道,所谓的“相当于两颗 M1 Max芯片的性能”自然就是后续用在了Mac Studio上的M1 Ultra——这颗芯片藉由先进封装方案,把两颗M1 Max“接”在了一起。
此后苹果就打算把Mac Pro的更新计划推后到M2身上,在性能和芯片规模缩放方面,与之前的计划相同:M2 Ultra(也就是两颗M2 Max)版,和相当于两颗M2 Ultra(四颗M2 Max)的性能版本——彭博社将后者称为M2 Extreme。
预计M2 Ultra的CPU部分会采用最多24个核心,图形处理器部分则有76个图形核心,而内存支持方面则至少会达到192GB。那么基于此,规模扩大一倍的M2 Extreme就会有48个CPU核心,和152个GPU图形核心。
但是彭博社又在报道中补充说,这个M2 Extreme究极版的Mac Pro恐怕是不会到来了,“这可能会让很多有需求的苹果用户 - 有这样性能需求的摄影师、编辑和程序员用户感到失望”。“苹果公司之所以做出这样的决定,是因为要把4颗M2 Max芯片组合到一起,最终制造这样一颗处理器的复杂度和成本都太高。”
所以2023年要发布的Mac Pro最终还是会采用M2 Ultra,而不会有更高配的版本。
尖端工艺的芯片成本问题
其实在苹果Mac电脑还没有换用Apple Silicon的时候,我们就撰文谈到过苹果作为一家消费电子终端设备制造商,而不是靠卖芯片为生的企业,自己用自己的芯片面临着没有那么多SKU的尴尬。
Mac和iPhone的不同之处在于,其设备形态多样,从MacBook Air轻薄笔记本到Mac Pro这种工作站/服务器。要做不同定位的产品划分,早年用Intel芯片,则采购不同定位的芯片产品即可,毕竟Intel有那么多产品型号在售。
Intel作为芯片制造商,给酷睿/至强芯片划分不同SKU是手到擒来的。比如酷睿就有i3、i5、i7、i9不同档位划分,各档位还有细分产品型号,且有不同功耗的版本可选。
芯片制造商能划分这么多SKU的原因大致有三点。其一是广泛的客户基础 - 比如Intel的不同客户对不同细分型号的处理器都有采购需求,则Intel自然能够把不同定位的产品划分得如此细致;
其二,需要用到尖端制造工艺的芯片成本很高,所以像桌面CPU就一直就有binning process的传统。
比如同代、同样是面向台式机的酷睿i9和酷睿i5处理器,两者在出售时虽是不同型号,但在刚造出来的时候,可能是完全相同的die - 产线上的制造过程也一样。由于制造过程中存在的变量,某些die的电特性更优秀,而某些die则可能存在部分制造缺陷。则在封测阶段后期进行binning时,更优质的die会被包装成酷睿i9型号;而屏蔽核心或降低频率后仍可正常使用的die被包装为酷睿i5型号出售。
在需求尖端制造工艺、成本很高的芯片类型上,这种binning process属于常规操作。不只是CPU,GPU也普遍如此;甚至此前我们提过,手机SoC芯片现在也会这么搞(比如苹果A15有不同GPU核心数、CPU最高频率存在差异的不同版本)。
除了上述两点,还有第三点:同代芯片产品面向不同的使用场景时,处理器核心架构也是大同小异的。比如说酷睿处理器是面向PC的,而至强处理器大多面向服务器。但对同代产品而言,酷睿和至强会部分共享核心设计(如12代酷睿Alder Lake,与至强Sapphire Rapids,都采用Golden Cove核心架构)。
这些是在高成本的情况下,芯片制造商每代产品都能推那么多型号的基础。苹果芯片在这三方面是怎么做的?
苹果的尴尬:给不了那么多处理器型号
对于苹果来说,M系列苹果芯片的客户就是自家的Mac设备。苹果自身的市场优势主要来自第三点,即面向Mac设备的M系列芯片,与面向iPhone的A系列芯片共享了处理器的核心设计,这就能够节约M系列的芯片设计成本。与此同时,iPhone的出货量极为巨大,为M系列芯片的生产制造提供了走量的基础。而且终端设备销售带来的利润,也能更好地反哺芯片设计。
但苹果芯片的客户群体——尤其是M系列芯片——就远不及真正的芯片制造商了。如MacBook作为一个品牌时,销量自然远超某个型号单线作战的PC笔记本。但MacBook于整个笔记本的市场份额充其量10%+。要说基数,MacBook的销量和所有其余市场玩家相加还是不能比的。而这些市场玩家,大部分都是Intel的客户。
这样的弱势,决定了苹果不大可能和Intel/AMD一样凭借一己之力做出大量不同型号的处理器。所以我们看到,这两年来苹果在Mac电脑芯片上的策略还是挺讨巧的 - 除了借助binning process来推不同GPU核心数的芯片(M1就有7核GPU版与8核GPU版),在终端产品上主要是藉由系统级的散热设计来拉开产品间的性能差距。
比如说MacBook Air和MacBook Pro 13"都采用M1芯片,只不过后者配了风扇,则后者的持续性能表现会比前者出色;iMac 24"的情况也是如此。如此一来,即便是不同定位的终端产品也能直接用相同的芯片。
不过针对更高性能需求的MacBook Pro 14"/16",以及Mac Studio时,苹果仍然很坚挺地推出了M1 Pro/Max/Ultra,虽然其CPU、GPU核心以及不少周边设计也都做到了极大程度的复用。这种坚挺也基于一个事实:MacBook Pro 14"/16"的出货量或利润,仍然足以支撑M1 Max/Ultra这样单独型号的大芯片摊薄成本。
但是当问题涉及到市场更小众,且处理器堆料还要求更多的Mac Pro时,问题就出现了。
Mac Pro:少量与可扩展性?
我们没能找到Mac Pro每年的产品出货量。不过Mac Pro的用户群定位是明确的。这是个更偏商用且绝对面向专业市场的产品——尤其在Mac Studio推出以后,Mac Pro的定位就显得更小众了。
Tom's hardware认为,Mac Pro现在的产品定位,举例来说比如严肃生产的电影与视频制作——可能你会觉得Mac Studio好似也有部分这样的定位,但Mac Pro面向那些更需要高性能,同时还要有通用性和弹性的应用。
高性能、更通用体现在,如上市已经三年的“刨丝器”,得到市场盛赞的关键在于其可定制性、可拆装的模块化设计,既有苹果的工业设计之美——这个词在常规的苹果产品上是用以描绘苹果设计的高度紧凑与集成性的,但在Mac Pro身上,却也能在模块化的基础上显现出拆装的优雅。
对Mac Pro而言,要在内部加装内存、显卡、硬盘、Afterburner加速卡,是会选购此类形态设备的户群体所看重的。
Mac Pro这样的特性和定位决定了,其出货量不会很大。与此同时,这是个集成性需求不同其他采用Apple Silicon的Mac设备的产品——至少和Mac Studio这样一个小盒子形态的产品就很不一样。
加装内存、显卡、硬盘、加速卡这种产品思路,与现在的苹果芯片内部就把Afterburner直接集成作固定功能单元、GPU作为SoC的一部分、追求高带宽把内存也封装到芯片一起这样的思路是完全背道而驰的。当然,基于Mac Studio的经验,我们认为苹果要对Mac Pro设备及形态的此种定位做转向,也并不奇怪。
但Mac Pro及其内部的芯片走不了多少量,却仍然是板上钉钉的事实。或者说如果真的单独给Mac Pro造个大芯片,成本会过高。
Mac Studio和M1 Ultra在我们看来已经是大量堆料、高集成度之路上,PC领域走在成本可控边缘的东西了。其die size、晶体管用量(1140亿)在PC设备上都令人咋舌。数据中心级别的那些加速器大芯片也不过如此。所以M1 Ultra必得用上chiplet和先进封装。
无怪乎低配Mac Studio搭售64核GPU版M1 Ultra,要价大约38000元,比低配Mac Pro也就便宜了不到10000块钱,比M1 Max版Mac Studio贵23000块钱。彭博社预测,基于苹果现有的定价策略,如果Mac Pro真的要上M2 Extreme,那么价格怎么样也至少得奔着7.5万往上了-而且还是在没有选择任何硬件升级选项的情况下。
这对开发成本、工程资源和产能投入而言都是一件绝对不划算的事情。所以彭博社说,明年的Mac Pro只会选配M2 Ultra芯片,而不会把料堆得那么多。这在我们看来也是个更合理的选择,和二代Mac Studio一同走量,成本分摊也更加可接受。
不过我们仍然很好奇,新一年Mac Pro是否会继承此前的设备形态——即提供弹性I/O、多样化模块化的可升级选项——毕竟如前所述,这和当代苹果芯片思路是背道而驰的;Mac Pro如果就用M2 Ultra,又将与Mac Studio如何做产品定位上的切分。这些其实是在苹果转向自家Apple Silicon时,Mac Pro这个大件就面临的尴尬。