iPad Pro首發(fā)M4芯片，蘋(píng)果在AI PC時(shí)代的背水一戰(zhàn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）5月7日，蘋(píng)果發(fā)布了全新的iPad系列產(chǎn)品線，包括新款iPad Air以及iPad Pro，另外還有全新的妙控鍵盤(pán)以及Apple Pencil Pro。感嘆于新iPad Pro高達(dá)8999元的起售價(jià)，以及超過(guò)2萬(wàn)元的頂配價(jià)格之外，作為蘋(píng)果第一款著重于AI處理性能的芯片，新iPad Pro上首發(fā)的M4芯片更值得我們關(guān)注。

280億晶體管，蘋(píng)果最強(qiáng)AI算力芯片

新iPad Pro的主要升級(jí)包括采用了雙層OLED面板、機(jī)身最薄只有5.1mm、加強(qiáng)機(jī)身散熱，以及全新的M4芯片。上一代iPad Pro上采用了M2芯片，而新一代iPad Pro跳過(guò)了M3直接上到M4，似乎意味著蘋(píng)果對(duì)iPad Pro產(chǎn)品線的微調(diào)。

相比M2，M4最顯著的變化是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎方面的性能提高，蘋(píng)果平臺(tái)架構(gòu)副總裁Tim Millet甚至表示，M4的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎已經(jīng)超越今天市面上任何AI PC上的NPU。

蘋(píng)果也提到，M4芯片令新款iPad Pro成為一款理想的AI設(shè)備——沒(méi)錯(cuò)，蘋(píng)果也開(kāi)始蹭上AI PC的熱度了。

M4基于第二代3nm制程工藝，集成280億晶體管，能效得到大幅提升。處理器核心方面，M4分為兩個(gè)版本，在256GB和512GB存儲(chǔ)的iPad Pro上，M4是9核處理器，包括3個(gè)性能核心和6個(gè)能效核心；1TB和2TB版本上，M4是10核處理器，包括4個(gè)性能核和6個(gè)能效核。

相比起M2和M3芯片4+4的設(shè)計(jì)，M4在CPU核心上主要是增加了1—2個(gè)性能核。



除了性能核數(shù)量增加，M4的CPU核心架構(gòu)也有所升級(jí)，采用了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的分支預(yù)測(cè)技術(shù)，其中性能核采用了帶寬更高的解碼和執(zhí)行引擎，能效核心則采用了更深層的執(zhí)行引擎，而這兩種核心都采用了性能更強(qiáng)的新一代ML（機(jī)器學(xué)習(xí)）加速器。

相比上一代iPad Pro上的M2芯片，M4 芯片的CPU性能提升最高達(dá) 1.5 倍。不過(guò)M4的CPU重點(diǎn)還是在于ML加速器，顯然蘋(píng)果是正在布局一些AI應(yīng)用，希望將一些輕度的AI推理工作通過(guò)CPU去運(yùn)行?？上У氖翘O(píng)果沒(méi)有對(duì)ML加速器做進(jìn)一步的介紹。

GPU方面，按照蘋(píng)果在發(fā)布會(huì)上的說(shuō)法，M4的GPU架構(gòu)基本與M3相同。由于M3是蘋(píng)果首款支持硬件光線追蹤的芯片，因此伴隨M4上沿用M3的GPU，硬件光線追蹤也第一次在iPad上應(yīng)用。

根據(jù)蘋(píng)果的介紹，在Octane等專業(yè)渲染軟件中，M4芯片相比M2最高提速4倍。加上第二代3nm制程工藝以及CPU架構(gòu)的升級(jí)，M4芯片的能效也較為突出，只需要一半的耗電量就能夠達(dá)到與M2相同的性能；相比搭載Core Ultra 7 155H和 32GB RAM的windows輕薄本，蘋(píng)果表示僅需要四分之一的耗電量就能達(dá)到同等性能。

當(dāng)然，AI性能才是M4最大的亮點(diǎn)。

蘋(píng)果從A11 Bionic開(kāi)始搭載第一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，即NPU，而M4的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎已經(jīng)是初代的60倍性能，運(yùn)算速度最高可達(dá)每秒38萬(wàn)億次。結(jié)合CPU核心中的新一代ML加速器、GPU以及120GB/s的統(tǒng)一內(nèi)存帶寬，配合iPad OS上的多種AI功能，比如可根據(jù)音頻內(nèi)容實(shí)時(shí)生成字幕的實(shí)時(shí)字幕、可識(shí)別視頻與照片中物體的看圖查詢等，能夠快速在設(shè)備端完成各種AI任務(wù)。

M4的NPU核數(shù)量與M1、M2、M3相同，均為16核，但性能上有大幅提高，達(dá)到了38TOPS，上一代M3的NPU算力僅為18TOPS。但蘋(píng)果對(duì)于算力的性能沒(méi)有更多介紹，比如是基于INT8，還是INT4的精度。

蘋(píng)果為了展示NPU的性能，也在兩款軟件中增加了新的AI功能。比如在搭載M4芯片的iPad Pro上，使用Final Cut Pro可以很輕松地將4K視頻中的主題從背景中分離；在StaffPad上，可以實(shí)現(xiàn)在鋼琴演奏時(shí)自動(dòng)生成樂(lè)譜。

蘋(píng)果還提到M4芯片能夠讓iPad Pro高效地完成各類推斷型任務(wù)，將這類任務(wù)對(duì)APP的內(nèi)存占用、響應(yīng)速度和電池續(xù)航的影響降至最低。

AI PC時(shí)代，蘋(píng)果落后了？

去年開(kāi)始，自英特爾、高通、AMD等芯片巨頭相繼推出加入NPU單元的處理器后，PC業(yè)界開(kāi)始大規(guī)模推廣AI PC的概念。

從硬件上，AI PC可以理解成集成了NPU等AI加速單元的處理器；從軟件上，AI PC的目標(biāo)是在個(gè)人電腦上內(nèi)置AI大模型或完成一些AI應(yīng)用等，并能夠?qū)崿F(xiàn)本地運(yùn)算，提高辦公效率。

而英特爾此前聯(lián)合微軟等合作伙伴，對(duì)AI PC作出了定義：須配備N(xiāo)PU、GPU、CPU，并支持微軟的Copilot，且鍵盤(pán)上配備物理的Copilot功能按鍵。

Copilot是微軟在Windows11操作系統(tǒng)中加入的AI助手，基于LLM大語(yǔ)言模型，可以實(shí)現(xiàn)輔助創(chuàng)建文本或者與用戶對(duì)話等功能。

面對(duì)AI PC的浪潮，蘋(píng)果在硬件產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新乏力的當(dāng)下，也急于投身AI中。今年3月，蘋(píng)果收購(gòu)了一家加拿大AI初創(chuàng)公司DarwinAI，這已經(jīng)是公開(kāi)消息中蘋(píng)果收購(gòu)的第33家AI公司。

蘋(píng)果公司CEO庫(kù)克在今年2月的股東大會(huì)上透露，蘋(píng)果正在積極開(kāi)發(fā)生成式AI功能，并在今年晚些時(shí)候推出。他還明確表示，蘋(píng)果今年在AI領(lǐng)域?qū)㈤_(kāi)創(chuàng)新的局面。

然而，在過(guò)去兩年由OpenAI掀起的AI大模型熱潮中，蘋(píng)果一直都較為低調(diào)，在AI領(lǐng)域幾乎沒(méi)有聲量。2012年就推出語(yǔ)音助手Siri的蘋(píng)果，十多年過(guò)去，Siri依然處于“人工智障”的階段。

與此同時(shí)，在PC領(lǐng)域，英特爾、高通、AMD紛紛推進(jìn)高性能NPU集成到PC處理器中，微軟作為OpenAI最大的股東，也積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)在windows上的應(yīng)用；在手機(jī)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商包括OPPO、vivo、小米、華為等都開(kāi)始推進(jìn)AI大模型應(yīng)用的功能，比如華為的盤(pán)古大模型、vivo的藍(lán)心大模型等。

直至今年3月，蘋(píng)果推出了一篇關(guān)于大預(yù)言模型的論文，名為《 MM1 : Methods , Analysis & Insights from Multimodal LLM Pre-training 》，透露了蘋(píng)果在AI大模型方面的進(jìn)展。在論文中，蘋(píng)果公布了一個(gè)名為MM1的多模態(tài)模型，包括30億、70億、300億參數(shù)規(guī)模的模型系列。

顯然，蘋(píng)果已經(jīng)開(kāi)始在AI大模型上發(fā)力。

但另一個(gè)令人擔(dān)憂的點(diǎn)是，在NPU算力上，盡管這次M4芯片相比前代得到大幅提升，然而相比友商已經(jīng)不具備太大優(yōu)勢(shì)，至少?zèng)]有保持在CPU、GPU方面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

去年10月高通面向AI PC應(yīng)用推出了驍龍X Elite，多線程CPU性能相比M3芯片快28%，支持最高136GB/s內(nèi)存帶寬，集成獨(dú)立NPU峰值算力達(dá)到45 TOPS（INT4）。目前搭載驍龍X Elite的AI PC筆記本產(chǎn)品也即將上市，與蘋(píng)果MacBook產(chǎn)品線進(jìn)行直接競(jìng)爭(zhēng)。

2024年被認(rèn)為將會(huì)是AI PC大規(guī)模出貨元年，根據(jù)群智咨詢的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2024年全球AI PC出貨量將達(dá)到約1300萬(wàn)臺(tái)，未來(lái)兩年AI PC出貨量將保持兩位數(shù)以上的年增長(zhǎng)率。IDC預(yù)測(cè)，到2027年，中國(guó)PC市場(chǎng)上，AI PC的市場(chǎng)份額將達(dá)到81%，成為市場(chǎng)主流。

隨著英特爾、AMD等主流PC 處理器廠商的AI PC芯片出貨，今年上半年已經(jīng)有大量AI PC產(chǎn)品出貨。在英特爾、AMD占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，高通作為ARM陣型也在AI PC芯片性能上逐步逼近，蘋(píng)果在AI上步伐的滯后，意味著未來(lái)將面臨更大的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。

小結(jié)：

作為蘋(píng)果首次著重于AI性能提升的芯片，首發(fā)搭載M4芯片的iPad Pro目前還未看出有哪些具有競(jìng)爭(zhēng)力的AI應(yīng)用，以及iPad OS也還未有相關(guān)AI大模型加入的跡象。

下個(gè)月，今年的WWDC2024也將會(huì)召開(kāi)，蘋(píng)果能否在AI領(lǐng)域“開(kāi)創(chuàng)新局面”，屆時(shí)或許將會(huì)揭曉。