iPad Pro首發M4芯片，蘋果在AI PC時代的背水一戰

電子發燒友網報道（文/梁浩斌）5月7日，蘋果發布了全新的iPad系列產品線，包括新款iPad Air以及iPad Pro，另外還有全新的妙控鍵盤以及Apple Pencil Pro。感嘆于新iPad Pro高達8999元的起售價，以及超過2萬元的頂配價格之外，作為蘋果第一款著重于AI處理性能的芯片，新iPad Pro上首發的M4芯片更值得我們關注。

280億晶體管，蘋果最強AI算力芯片

新iPad Pro的主要升級包括采用了雙層OLED面板、機身最薄只有5.1mm、加強機身散熱，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跳過了M3直接上到M4，似乎意味著蘋果對iPad Pro產品線的微調。

相比M2，M4最顯著的變化是在神經網絡引擎方面的性能提高，蘋果平臺架構副總裁Tim Millet甚至表示，M4的神經網絡引擎已經超越今天市面上任何AI PC上的NPU。

蘋果也提到，M4芯片令新款iPad Pro成為一款理想的AI設備——沒錯，蘋果也開始蹭上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分為兩個版本，在256GB和512GB存儲的iPad Pro上，M4是9核處理器，包括3個性能核心和6個能效核心；1TB和2TB版本上，M4是10核處理器，包括4個性能核和6個能效核。

相比起M2和M3芯片4+4的設計，M4在CPU核心上主要是增加了1—2個性能核。



除了性能核數量增加，M4的CPU核心架構也有所升級，采用了經過改進的分支預測技術，其中性能核采用了帶寬更高的解碼和執行引擎，能效核心則采用了更深層的執行引擎，而這兩種核心都采用了性能更強的新一代ML（機器學習）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 1.5 倍。不過M4的CPU重點還是在于ML加速器，顯然蘋果是正在布局一些AI應用，希望將一些輕度的AI推理工作通過CPU去運行?？上У氖翘O果沒有對ML加速器做進一步的介紹。

GPU方面，按照蘋果在發布會上的說法，M4的GPU架構基本與M3相同。由于M3是蘋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上應用。

根據蘋果的介紹，在Octane等專業渲染軟件中，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架構的升級，M4芯片的能效也較為突出，只需要一半的耗電量就能夠達到與M2相同的性能；相比搭載Core Ultra 7 155H和 32GB RAM的windows輕薄本，蘋果表示僅需要四分之一的耗電量就能達到同等性能。

當然，AI性能才是M4最大的亮點。

蘋果從A11 Bionic開始搭載第一代神經網絡引擎，即NPU，而M4的神經網絡引擎已經是初代的60倍性能，運算速度最高可達每秒38萬億次。結合CPU核心中的新一代ML加速器、GPU以及120GB/s的統一內存帶寬，配合iPad OS上的多種AI功能，比如可根據音頻內容實時生成字幕的實時字幕、可識別視頻與照片中物體的看圖查詢等，能夠快速在設備端完成各種AI任務。

M4的NPU核數量與M1、M2、M3相同，均為16核，但性能上有大幅提高，達到了38TOPS，上一代M3的NPU算力僅為18TOPS。但蘋果對于算力的性能沒有更多介紹，比如是基于INT8，還是INT4的精度。

蘋果為了展示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，可以實現在鋼琴演奏時自動生成樂譜。

蘋果還提到M4芯片能夠讓iPad Pro高效地完成各類推斷型任務，將這類任務對APP的內存占用、響應速度和電池續航的影響降至最低。

AI PC時代，蘋果落后了？

去年開始，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業界開始大規模推廣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的目標是在個人電腦上內置AI大模型或完成一些AI應用等，并能夠實現本地運算，提高辦公效率。

而英特爾此前聯合微軟等合作伙伴，對AI PC作出了定義：須配備NPU、GPU、CPU，并支持微軟的Copilot，且鍵盤上配備物理的Copilot功能按鍵。

Copilot是微軟在Windows11操作系統中加入的AI助手，基于LLM大語言模型，可以實現輔助創建文本或者與用戶對話等功能。

面對AI PC的浪潮，蘋果在硬件產品形態創新乏力的當下，也急于投身AI中。今年3月，蘋果收購了一家加拿大AI初創公司DarwinAI，這已經是公開消息中蘋果收購的第33家AI公司。

蘋果公司CEO庫克在今年2月的股東大會上透露，蘋果正在積極開發生成式AI功能，并在今年晚些時候推出。他還明確表示，蘋果今年在AI領域將開創新的局面。

然而，在過去兩年由OpenAI掀起的AI大模型熱潮中，蘋果一直都較為低調，在AI領域幾乎沒有聲量。2012年就推出語音助手Siri的蘋果，十多年過去，Siri依然處于“人工智障”的階段。

與此同時，在PC領域，英特爾、高通、AMD紛紛推進高性能NPU集成到PC處理器中，微軟作為OpenAI最大的股東，也積極推進相關技術在windows上的應用；在手機領域，國內手機廠商包括OPPO、vivo、小米、華為等都開始推進AI大模型應用的功能，比如華為的盤古大模型、vivo的藍心大模型等。

直至今年3月，蘋果推出了一篇關于大預言模型的論文，名為《 MM1 : Methods , Analysis & Insights from Multimodal LLM Pre-training 》，透露了蘋果在AI大模型方面的進展。在論文中，蘋果公布了一個名為MM1的多模態模型，包括30億、70億、300億參數規模的模型系列。

顯然，蘋果已經開始在AI大模型上發力。

但另一個令人擔憂的點是，在NPU算力上，盡管這次M4芯片相比前代得到大幅提升，然而相比友商已經不具備太大優勢，至少沒有保持在CPU、GPU方面的領先優勢。

去年10月高通面向AI PC應用推出了驍龍X Elite，多線程CPU性能相比M3芯片快28%，支持最高136GB/s內存帶寬，集成獨立NPU峰值算力達到45 TOPS（INT4）。目前搭載驍龍X Elite的AI PC筆記本產品也即將上市，與蘋果MacBook產品線進行直接競爭。

2024年被認為將會是AI PC大規模出貨元年，根據群智咨詢的數據，預計2024年全球AI PC出貨量將達到約1300萬臺，未來兩年AI PC出貨量將保持兩位數以上的年增長率。IDC預測，到2027年，中國PC市場上，AI PC的市場份額將達到81%，成為市場主流。

隨著英特爾、AMD等主流PC 處理器廠商的AI PC芯片出貨，今年上半年已經有大量AI PC產品出貨。在英特爾、AMD占據先發優勢，高通作為ARM陣型也在AI PC芯片性能上逐步逼近，蘋果在AI上步伐的滯后，意味著未來將面臨更大的市場挑戰。

小結：

作為蘋果首次著重于AI性能提升的芯片，首發搭載M4芯片的iPad Pro目前還未看出有哪些具有競爭力的AI應用，以及iPad OS也還未有相關AI大模型加入的跡象。

下個月，今年的WWDC2024也將會召開，蘋果能否在AI領域“開創新局面”，屆時或許將會揭曉。