以蘋果 M3 系列處理器的規格為參考探索高通 Snapdragon X Elite 為何如此規劃、真正的目標市場是甚麼

2023.11.01 12:14AM

高通在 2023 年 10 月底夏威夷茂宜島的 Snapdragon Summit 公布第一款自 CPU 、 GPU 與 NPU 皆自行開發的 Snapdragon X Elite 行動 PC 處理器,而蘋果也在 10 月 31 日公布三款 M3 系列處理器,雖然不同平台難以直接衡量,不過筆者想以蘋果 M3 系列的產品定位作為基準,加上 Windows 與 Mac 的生態系不同之處等條件,作為分析高通 Snapdragon X Elite 為何會採用這樣的規格、以及其目的是鎖定哪個級距的產品。

Snapdragon X Elite 以單一設計因應多種層級產品設計 VS 蘋果 M 系列多平台發展模式

▲ Snapdragon X Elite 試圖透過 TDP 調整使單一設計能對應多種產品設計層級

從高通以往的 PC 級處理器的發展,高通實質上還是有不僅一種 PC 級設計,只是以往等同以手機或平板處理器延伸而來的 Snapdragon 7c 系列則多用於價格導向的 Chromebook ,另外自 Snapdragon 8cx 簡化的 Snapdragon 8c 印象中並不常見;作為希望打響全自研架構的第一款全新開始,除了全新的命名方式,高通也戰戰兢兢的希望產品是真正符合市場需求的,故高通擬定了一個中庸的規格架構,並攜手 ODM 打造不同 TDP 的參考設計,以單一晶片設計提供多個等級的筆電裝置。

回到蘋果 M 系列平台,現在蘋果 M 系列平台大致上分為 4 個產品線,扣除掉使用兩個 Max 等級晶片連接的 Ultra 系列以外,無印的 M 系列主要是偏向能兼作為高階 iPad 處理器的雙用平台,其產品概念比較接近強化版手機處理器,尤其從此次 M3 影像輸出僅支援一路就可感受到產品訴求偏向基礎 PC ;至於 M3 Pro 則是提供給一般專業與準專業用戶的產品,效能有相當的提升(尤其是圖形),但其產品定位仍未達真正的工作站等級;至於 M3 Max 就已經達到小型工作站的規模,除了規模激增的 GPU 核心,高達 128GB 的最大記憶體選項也遠超最多 36GB 的 M3 Pro 。

Snapdragon X Elite 的全大核 vs 蘋果 M 系列的效能核 + 節能核

▲蘋果 M 系列目前仍在架構保有節能核

以往 Arm 架構就是以大小核作為平衡能耗與性能的做法,蘋果 M 系列也保有這樣的特性採用效能核與節能核的組合搭配,就連近年 x86 架構行動處理器也跟進這樣的做法,但 Snapdrgaon X Elite 卻採用全性能核的設計(當然還有個在手機上採用全大核的聯發科天璣 9300  不過不在此次討論範圍)實際上,即便是 Snapdragon 8cx Gen 3 就開始採用 Cortex-X 搭配 Cortex-A 全大核組合,不過過往僅停留在 8 核心設計,但 Snapdragon X Elite 卻達到 12 大核設計,可說是相當突破性的架構。

▲高通透過 3 組 4 核心的方式加上 Oryon 架構的最佳化試圖以單一架構設計兼顧效能與效率,但也可能與目前 Windows 底層的多核使用分配有關

從與高通的訪談可得知, Snapdragon X Elite 是以 3 組 4 核心的單一架構 Oryon 構成,並未再細分單執行緒與多執行緒的核心設計,僅透過其中兩個執行緒的指定一個核心可進行最多雙核 Core Boost ,但能執行 Core Boost 的核心設計也並未採用特殊設計;筆者認為高通採用此設計的原因一方面是由於對 Oryon 架構深具信心,另一方面可能也是因應 Windows 當前對於效能核與節能核的資源分配可能也不盡理想,勿忘當年 Windows RT 時完全無法在低負載活用 NVIDIA Tegra 的 4+1 核設計的前車之鑑。

筆者個人推測,高通的作法除了在 Oryon 架構盡可能提升能源效率以外,應該也是透過更妥善的資源分配與核心休眠機制減少休眠時的能耗,尤其分成三組核心叢集能夠在不需要時透過叢集休眠減少能耗,只是高達 12 效能核且未提及是否採用類似 x86 的動態時脈機制,也考驗高通設計 Nuvia 團隊打造的 Oryon 是否真的能彎道超車超越掀起 Arm 架構 PC 風暴的蘋果 M 系列。

Snapdragon X Elite 可透過單一設計挑戰 M3 與 M3 Pro

▲ Snapdragon X Elite 的架構比較趨近 M3 Pro ,但透過電壓調整仍可滿足輕薄設計到準創作者機型設計 

如果從規格對照, Snapdrgaon X Elite 可說是近似(整體效能也許略為超越) M3 Pro 的規格,但透過 TDP 控制下殺 M3 、上抗 M3 Pro ;可預期 Snapdragon X Elite 在低電壓的狀況下應該可毫無怨念的超越 M3 ,若以高達 80W TDP 設定應該也可毫無懸念的打倒 M3 Pro (但續航力就不好說),只是高通也強調其參考設計只是做為提供給客戶規劃產品前的參考,並非正式產品的 TDP 設定,最後是否會有客戶採用如此偏激的設計也是未知數,另一方面也表示或許也有機會採用低於 23W TDP 的參考設計。

至於高通為何不貿然挑戰 與 M3 Max 等級規模的處理器,筆者認為這個問題的答案已經是再明確不了了,雖然高通投入多年 PC 產品開發,不過至今受限 Windows 生態還未有明顯的斬獲,縱使對自研架構再有信心,高通也不會貿然投入主要以高效能 x86 搭配高效能獨立 GPU 組合的工作站級產品設計,畢竟目前最重要的是打穩根基提高消費者接受度,而非貿然投入原本市場需求度就不高的特殊市場;這也是高通在接受採訪時提到 Snapdragon X Elite 的主要目標仍是鎖定主流產品,但所謂的主流產品指的是 Windows 市場接受度最高的產品,而非拚量的超值型產品(筆者相信 Snapdragon X Elite 再怎麼壓低成本還是敵不過 x86 對手把過季品下殺的做法)。 

Windows 多元生態 vs 蘋果一手掌握生態系造成的產品規劃差異

▲筆者整理的簡單比較

Snapdragon X Elite 會採用單一晶片設計並提供多種電壓的參考設計對抗蘋果的多種晶片產品,最終還是會回歸到 Windows 生態與蘋果生態的差異; Windows 的開放生態是最大的優點但同時也是對新進者最大的阻礙,高通須面對長期被 x86 壟斷且對方已有完整產品線的挑戰,還有前幾年微軟對 Windows on Snapdragon 計畫始終未有具體的進展,最近積極發展 Windows on Snapdragon 也是迫於蘋果以 Arm 架構 PC 做出明顯的成績,然而消費者仍可選擇傳統 x86 的情況下,高通、微軟與設備製造商該如何說服消費者選擇 Windows on Snapdragon 裝置就是一大挑戰。

反觀軟硬體一手掌握的蘋果直接給予消費者一翻兩瞪眼的選擇,如果不接受 Arm 架構就只能轉換系統,但另一方面蘋果也提供自入門至工作站的選擇,以及在系統的深度整合,還有透過與主要軟體開發者的配合,使得消費者自以往的 x86 架構轉移到 Arm 架構除了入門級產品外接影像輸出問題以外,包括流暢度、續航力等都是壓倒性的好評,但反觀微軟的 Windows on Snapdragon 能否在 2024 年扭轉先前的壞印象仍有待觀察,不過至少微軟已經站台表示會將 Snapdragon X Elite 用於下一代 Surface 裝置(依照週期應該是 2024 年下旬之後而不會是 2024 年中旬的首波)。

高通沒明確說的事以及不確定是否真會成為蘋果弱項的 AI 性能

確實 Snapdragon X Elite 能單機執行生成式 AI 是賣點,但 Windows PC 環境的變數仍遠大於 Android 智慧手機

另外,蘋果自第一代 M 系列處理器以來,就直接透過把記憶體封裝在處理器平台上,簡化主機板線路設計以及提升傳輸效率(因為線路更短更直接),不過高通 Snapdragon X Elite 恐怕還是會採用傳統將 LPDDR5 鑲嵌在主電路板的設計,因為 Windows PC 生態鏈的夥伴習慣透過各種方式控制成本,包括記憶體顆粒來源、規格等等都是影響成本的做法,由於客戶(筆電品牌)需求的不確定性,高通恐怕不會採用類似蘋果 M 系列直接把記憶體鑲嵌在處理器基板的作法(但傳聞 Intel 有這樣的想法),將記憶體顆粒的來源、容量由客戶決定。

此外,雖然蘋果在 M3 處理器的介紹不斷強調其 AI NPU 的性能較以往提高,不過三款 M3 的 NPU 規格卻完全相同,筆者會變相解釋為蘋果目前由於在生成式 AI 的落後,使系統層並未受惠生成式 AI 影響,故暫時沒有積極擴張 NPU 性能的必要;然而微軟 Windows 則是受到生成式 AI 的鼓舞已經加入 Copilot ,加上高通積極倡議在裝置端能執行生成式 AI 與大型語言模型,使得 Snapdragon X Elite 直接將能執行 130 億參數的 LLM 大型語言模型與支援 Int4 精度作為賣點(不過若以先前在 Snapdragon 8 Gen 3 的解說要執行 130 億參數仍需占用 6.5GB 的系統記憶體,恐怕比較適合具 12GB 以上記憶體的機型)。

但能夠在筆電上執行生成式 AI 是否會成為賣點則還有待觀察,畢竟使用者對於生成式 AI 的需求較為多元,同時對多數消費者更期待的恐怕是能在單機執行如 Adobe Firefly 一類的內容創作應用,第三方軟體開發者對於能在單機執行 AI 的態度應該也是影響生成式 AI 在 Windows 只是個議題或能成為趨勢的關鍵,一旦實際應用不多(如當前 Intel 與 AMD 平台的內建 NPU 僅多用於視訊會議影像增強)也很難吸引消費者,畢竟連網型生成式 AI 只要有瀏覽器就能執行,也不會成為作業系統的殺手鐧。至於 5G 長時連網就...忘了吧,雖然行動通訊技術是高通的專業所在,但由於多數電信商對行動網路連網的侷限性(希望單一網路帳號服務僅限單一裝置),多數消費者會寧可使用手機分享網路而非為筆電獨立申請連網服務。