性能暴涨！苹果M3系列发布：最高920亿晶体管，128GB统一内存！

Original 芯智讯浪客剑芯智讯 2023-11-08

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10月31日早间消息，苹果公司定于美国太平洋时间10月30日17点举行一场名为“来势迅猛”(Scary Fast)的产品发布会，正式发布了最新的M3系列处理器，这也业界首款采用3nm工艺制造的个人计算机芯片，包括M3、M3 Pro和M3 Max。全新的24英寸iMac将过渡至M3系列芯片、14英寸和16英寸的MacBook Pro也将获得M3系列芯片所带来性能大幅提升。

据介绍，M3系列芯片配备了下一代 GPU，代表了苹果芯片图形架构史上最大的飞跃。不仅速度更快、能效更高，并且还引入了称之为“动态缓存”的新技术，同时首次为 Mac 带来了硬件加速光线追踪和网格着色等新渲染功能。渲染速度现在比 M1 系列芯片快 2.5 倍。

M3系列芯片当中的CPU性能核心和效率核心也分别比 M1 中的核心快 30% 和 50%，神经引擎比 M1 系列芯片中的神经引擎快 60%。而且，新的媒体引擎现在支持 AV1 解码，通过流媒体服务提供更高效、高质量的视频体验。

苹果称，M3 系列芯片延续了苹果芯片的巨大创新步伐，为新款MacBook Pro和iMac带来了大量增强功能和新功能。

“Apple Silicon 彻底重新定义了 Mac 体验。其架构的每个方面都是为了性能和能效而设计的。”苹果公司硬件技术高级副总裁 Johny Srouji 表示：“凭借 3 纳米技术、下一代 GPU 架构、更高性能的 CPU、更快的神经引擎以及对更统一内存的支持，M3、M3 Pro 和 M3 Max 将是迄今为止为个人电脑打造的最先进的芯片。”

台积电3nm工艺

全新的M3系列芯片是基于台积电台积电3nm制程工艺制造，也是台积电大规模量产的第二款3nm（N3）芯片，以及业界首款基于3nm工艺的计算机芯片。

根据台积电官方的数据，其第一代的N3制程对比第一代的N5，同等功耗下性能提升10-15%、同等性能功耗降低25-30%，逻辑密度达提升了70%，SRAM 密度提升了20%，模拟密度提升了10%。

但是，N3的实际的性能、功耗、量产良率和进度等都未能达到预期。于是台积电正在推出N3E。据悉，N3E修复了N3上的各种缺陷，设计指标也有所放宽，对比N5同等功耗性能提升15-20%、同等性能功耗降低30-35%，逻辑密度约1.6倍（相比原计划的N3有所降低），芯片密度约1.3倍。根据台积电最新披露的数据显示，N3E相比N3将带来5%左右的性能提升。

从目前来看，苹果M3系列应该还是基于台积电N3制程工艺。

全新 GPU：具有动态缓存、网格着色和硬件加速的光线追踪功能

M3 系列芯片全线升级了新一代的GPU。与传统 GPU 不同，它具有动态缓存功能，可以实时分配硬件中本地内存的使用。通过动态缓存，每个任务仅使用所需的确切的内存量。苹果称，这是业界首创，对开发人员透明，也是新 GPU 架构的基石。它显着提高了 GPU 的平均利用率，从而显着提高了最苛刻的专业应用程序和游戏的性能。

借助 M3 系列芯片的GPU所带来的提升，硬件加速光线追踪首次出现在 Mac 上。光线追踪对光与场景交互时的属性进行建模，使应用程序能够创建极其逼真且物理精确的图像。再加上新的图形架构，专业应用程序的速度可达 M1 系列芯片的 2.5 倍。游戏开发人员可以使用光线追踪来获得更准确的阴影和反射，从而创建深度沉浸式环境。

此外，新的 GPU 为 Mac 带来了硬件加速的网格着色，为几何处理提供了更强大的功能和效率，并在游戏和图形密集型应用程序中实现了视觉上更复杂的场景。这一突破性的 GPU 架构实现了所有这些增强功能和功能，同时保持了苹果芯片出色的能效表现。

得益于全新GPU所带来的能效提升，苹果宣称，M3 GPU 能够以近一半的功耗提供与 M1 相同的性能，并且峰值性能提升高达 65%。

更快、更高效的CPU

M3系列芯片中所搭载的新一代 CPU 也对性能核心和效率核心进行了架构改进，带来了巨大的性能和效率的提升。

比如，M3的性能核心比 M1 系列的性能核心快 30%，因此在 Xcode 中编译和测试数百万行代码等任务甚至更快，音乐工作者可以在其中使用数百个音轨、插件和虚拟乐器。逻辑专业版。

△M3 芯片与 M1 芯片的性能核心对比。

M3的效率核心比 M1 中的效率核心也快了 50%，因此日常任务比以往更快，同时使系统能够最大限度地延长电池寿命。

△M3 芯片与 M1 芯片的效率核心对比。

这些内核共同打造出一款 CPU，可提供与 M1 相同的多线程性能，而功耗仅为 M1 的一半，并且在峰值功率下性能提高高达 35%。

高达 128GB的统一内存架构

大容量的同一内存架构是苹果M系列芯片的特色，全新的M3 系列中的每个芯片都采用统一的内存架构，这可提供高带宽、低延迟和出色的功耗表现。在定制封装内拥有大容量的单个内存池意味着芯片中的所有技术都可以访问相同的数据，而无需在多个内存池之间进行复制，从而进一步提高性能和效率，并减少大多数系统所需的内存量的任务。

全新的M3 系列芯片带来最高128GB的统一的内存架构。苹果称，对高达 128GB 内存的支持解锁了以前在笔记本电脑上无法实现的工作流程，例如人工智能开发人员使用具有数十亿参数的更大的Transformer模型。

针对人工智能和视频的定制引擎

M3、M3 Pro 和 M3 Max 还具有增强的神经网络引擎，可加速庞大的机器学习 (ML) 模型。

苹果称，M3 的神经网络引擎比 M1 系列芯片快了 60%，使 AI/ML 工作流程更快，同时将数据保留在设备上以保护隐私。强大的人工智能图像处理工具，例如 Topaz 中的降噪和超分辨率，速度更快。Adobe Premiere 中的场景编辑检测和 Final Cut Pro 中的 Smart Conform 也获得了性能提升。

M3 系列中的所有三款芯片还具有先进的媒体引擎，为最流行的视频编解码器提供硬件加速，包括 H.264、HEVC、ProRes 和 ProRes RAW。并且媒体引擎首次支持AV1解码，实现流媒体服务的节能播放，进一步延长电池寿命。

M3规格

M3 拥有 250 亿个晶体管，比 M2 多了 50 亿个，提升了 25%。M3拥有8核CPU，包括四个性能核心和四个效率核心，CPU性能比M1快35%。

苹果并未公布M3的主频，但M2的最大主频可达 3.5GHz 左右，因此预计M3会大幅超过该值。苹果声称 M3 芯片比 M1 芯片快35% ，苹果 M2 比 M1 快约18%，因此实际上相对于M3的性能提升可能不到20%。

M3 同样将最大配备 24GB 统一内存，与前代的M2一样。

△M3内部结构图

M3与M2相比，最大的提升还是在于其集成了下一代架构的10核 GPU，具有硬件加速光线追踪、网格着色以及动态缓存功能的芯片，动态缓存可以更好地允许 GPU 更有效地分配内存。后一种技术应该可以大大提高游戏和 3D 渲染等 GPU 密集型任务的内存性能。

苹果宣称，M3的图形性能比 M1 快 65%。得益于新一代GPU的加持，运行像《神秘岛》这样的游戏，可以拥有极其真实的光照、阴影和反射。

M3 Pro规格

M3 Pro拥有370 亿个晶体管，相比前代的M2 Pro的400亿颗竟然还少了30亿颗，CPU核心数量依然是12核心，包括6个性能核心和6个效率核心。

据苹果的说法，M3 Pro 的单核性能将比 Apple M1 Pro 高出 30%。

同样，M3 Pro也采用了新一代GPU内核，并且拥有高达18个核心，在处理图形密集型任务时可提供极快的性能。