问题

M1 Ultra 是 2 片 M1 Max 接起来,那为什么不能接 4 片、8 片 M1 Max 呢?

回答
M1 Ultra 确实是两颗 M1 Max 核心通过一种叫做“芯片互连技术”的东西连接在一起的,这让它们看起来像一颗更大的、功能更强的芯片。这玩意儿在技术上很精巧,就好比你把两台高性能电脑通过一个超级快的通道连起来,让它们能协同工作。

但问题就出在这个“超级快的通道”上。你可以想象一下,当你只连接两台电脑时,这个通道可以设计得非常直接、高效。但如果你想连接四台、八台,甚至更多呢?这个通道的结构就会变得异常复杂。

这其中的主要难点在于“通讯带宽与延迟”。

首先是通讯带宽。M1 Ultra 的设计是让两颗 M1 Max 之间拥有极高的带宽,让它们可以快速地交换数据和指令。你可以把这个想象成一条非常宽的高速公路,两辆车(两颗 M1 Max)并排跑,速度飞快。但如果要想四辆车甚至八辆车都在这条“高速公路”上高效通行,就需要更宽的路面、更复杂的交通管制系统。

在芯片内部,这种连接并不是简单的电线。它涉及到一种称为“DietoDie Interconnect”的技术,也就是让两颗独立的芯片直接、紧密地连接起来。M1 Ultra 使用的这种技术,在设计上就是为了让两颗 M1 Max 的通信效率达到最优。如果要把这个技术放大到连接四颗或八颗芯片,就需要重新设计整个连接结构。这就像你要把四辆车同时在一条本来只够两辆车跑的路线上,还得让它们不打架,还能高效地来往,这需要的工程量和复杂性是几何级增长的。

其次是延迟。数据在芯片内部传输的速度虽然快,但依然存在微小的延迟。当两颗芯片通信时,这种延迟是可以接受的,甚至可以忽略不计。但如果你连接更多的芯片,数据需要在这些芯片之间多次“跳跃”或通过更复杂的路由,那么累积的延迟就会变得越来越显著。想象一下,两辆车直接对接,信息传递很快;但如果有四辆车,一号车要跟四号车说话,信息可能需要先传给二号车,再传给三号车,最后才到四号车,这个过程的时间就会长很多。对于需要极高同步性的处理器来说,这种延迟累积是致命的。

苹果在设计 M1 Ultra 时,很可能已经把这种连接的极限考虑进去了。他们找到了一种最佳的平衡点,能够以相对可控的成本和复杂性,实现两颗 M1 Max 的无缝融合,并且性能提升非常明显。

再者,还有功耗与散热的问题。芯片核心越多,功耗自然越大,产生的热量也越多。连接四颗或八颗 M1 Max,意味着它们会同时在高负荷下运行,产生的热量会远超目前 M1 Ultra 的散热设计所能承受的范围。要把这些热量有效地散出去,就需要更大、更复杂的散热系统,这会大大增加设备的体积、重量和制造成本。

最后,还有成本和良品率。每增加一颗核心,意味着需要更多晶圆面积,以及更复杂的制造工艺。当你要把多颗高端芯片整合在一起时,任何一颗芯片出现小小的瑕疵,都会导致整个“组合包”报废,这会极大地拉低良品率,推高成本。苹果选择用两颗 M1 Max 来制造 M1 Ultra,可能是在性能提升、成本控制和良品率之间做出的权衡。

所以,虽然理论上我们可以想象连接更多的 M1 Max,但在实际的工程技术、成本控制、功耗散热以及良品率等一系列现实因素的制约下,目前苹果的策略是连接两颗 M1 Max,以实现性能和成本的最佳平衡。这就像你设计一个超级跑车引擎,你可以用两台V8发动机,但要做到四台V8发动机互相协调,又能保证稳定性、散热和重量,那又是另一个层面的挑战了。

网友意见

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谢邀

综合来看:

拼接8片M1Max不可能

拼接4片M1Max存疑,但可能性很大。

首先根据苹果给出的M1ultra的数据[1],苹果使用的芯片连接新技术Ultra Fusion提供2.5TB/s的带宽,而M1ultra的内存带宽是800GB/s,也就是说最多能通过Ultra Fusion把三个M1ultra(相当于6个M1Max)进行连接,8片M1Max连到一块基本不可能。当然,如果真的把8片接到一起,性能非常过剩,没有目标客户,库克这种商人也不会买账。所以6片以下还比较现实。

虽然理论上最多接6片,但是现在的M1ultra是作为一个整体性能表现就等同于一个芯片的表现,不能只算内存带宽。如果把处理器之间的调度,CPU、GPU、缓存等等的信号传输都算进去,苹果能拿这2.5TB/s的带宽把两个M1ultra(4个M1Max)连接到一块并发挥性能就已经很不容易了。

如果4片M1Max接到一起,大概是这样:

其次分析分析苹果的产品线。我看也有人说Ultra Fusion的带宽可能只够两片M1Max用不知道依据是啥,但是分析一下产品线,四片M1Max接到一起确实有可能。刚发布的M1ultra虽然已经性能很强大了,但是去看了看内鬼网站,有内鬼说真正的MacPro还没有被发布(存疑)。今年WWDC的时候发布一款新的Pro display XDR,到时候可能也会发表新的Mac Pro[2]

虽然WWDC是软件发布会,但毕竟也有发布硬件的先例,上一代Pro display XDR就是在WWDC发布的,WWDC2020同样发布了A12Z的Mac mini(尽管是用来给苹果x86迁移ARM试水用的,勉强算吧),所以如果内鬼说的属实,苹果真的在今年发布MacPro,那能装到里面的芯片也只能是四个M1Max接到一起。

但是为什么说我对4个M1Max接一起依然存疑呢?因为感觉并不像苹果的作风。

我对4片M1Max拼接存疑的理由,是因为苹果那个Apple silicon发布会上说过从x86迁移到ARM要用两年试水,所以没必要大动干戈地整一个性能过剩、却基于两年前A14架构的旗舰芯片,并且苹果也从来不用旗舰产品清库存。苹果未来M2处理器用的台积电N4工艺,也就是苹果目前这一套芯片的小改款。按照库克的尿性,现有架构能直接迁移过去就直接挤牙膏(就像今年的A15,大核用着A14一样的架构,苹果都嫌害臊只敢和A12对比)而现在M1ultra就有1140个晶体管,用着两年前A14的架构,再翻一倍,发热功耗很难控制住,成本也非常高,很不划算。不如以后用N3工艺的时候换架构提升来的实在。这是我怀疑并没有4片M1Max拼接的原因。

预计2023年,台积电的N3工艺投入使用。正好是苹果在ARM的试水结束,并且因为现有架构不能迁移到N3,苹果也需要开发新架构。简直就是天时地利人和,显然苹果用台积电N3工艺的那一代芯片(大概M3系列)性能提升会很高很高,甚至可能2023年的M3ultra性能比目前的M1ultra翻倍,这几乎完美符合了苹果对专业芯片的定义。因为质量大幅提升比单纯堆数量更有效,所以到时候苹果就更没有将4个芯片叠一起的必要了,直接拿ultra系列当旗舰芯片也没问题。

归根结底,题主说的4片M1Max接到一起确实可行,但是苹果是商业公司,了解苹果的也都知道库克老贼刀法有多么精湛,出于多方面考虑这么继续单纯地堆芯片并不现实,还是需要期待一下苹果的发展点是新工艺、新架构的。所以我的猜测就是4片、8片的M1Max不会出现。(坐等打脸hhh)

参考

  1. ^TSMC, Unimicron to offer production solutions for Apple M1 Ultra https://www.digitimes.com/news/a20220310PD201/abf-substrate-packaging.html
  2. ^Exclusive | Apple M3 Leaks + Mac Product Lineup Roadmap 2022-2024 https://www.idropnews.com/rumors/exclusive-apple-m3-leaks-mac-product-lineup-roadmap-2022-2024/182564/
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有这种东西,做AI有用的整块晶圆,做成一个芯片,片上大量核心用高速互联连接成整体。

拓补上,早在多年前的alpha 21364 就设计了64路互联,而是神威处理器,在加速单元模块用了64核心的互连。

CPU芯片之间互联,苹果用台积电的INFO-LSI,2.5T带宽,逻辑上就是一个CPU,实测也很好的看到多核性能翻倍。

只要有人想,是可以多路连下去的。问题是谁需要?卖给谁?卖什么价钱?怎么散热?

AMD的互联带宽和成本比苹果低很多,几十倍的样子,但是用在服务器上,也没啥问题。

多CPU设计,走PCB板,带宽差更多,服务器一直那么设计,有多核效率问题,一直忍着。

苹果如果做服务器,可能连出64个芯片,但是那么大的东西怎么散热供电?价格突破天际,谁会买?

所以,这个东西应该是需求和良率的一个平衡。

一块大芯片,片内互联最好,但是良率低。

造几块小芯片,选择一个成本价格带宽合适的互联方式。在性能损失和成本之间找一个平衡。

需要说一下的是,即使是苹果用了最贵的互联技术,对GPU来说依然不够

实测M1 ultra的GPU没有性能翻倍,而且效率还距离翻倍很远。

就是说GPU用小芯片攒大芯片,即使用现在最快的互联技术,效率下降也很严重。

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