NEWSNEW PRODUCTS

ปลดล็อกขีดจำกัดซิลิกอน! สรุปหมัดต่อหมัด Apple M6 (2nm) ปะทะ M5 Ultra (Quad-Die) ชิปตัวไหนคือขุมพลัง AI ที่แท้จริง?

Highlight

ศึกเปรียบเทียบชิปประมวลผลรุ่นใหม่ล่าสุดจาก Apple ระหว่าง M6 ชิปประเด็นร้อนระดับ 2nm ใน Mac mini ที่เน้นความประหยัดพลังงานและความเร็ว Single-threaded ระดับโลก ปะทะ M5 Ultra ขุมพลังระดับ Workstation ใน Mac Studio ที่ทลายขีดจำกัดด้วยสถาปัตยกรรม Quad-Die อัดแน่น 36-core CPU และ 80-core GPU มุ่งตอบโจทย์งาน AI แบบ Local Inference และการรันโมเดลระดับองค์กร

In Detail

สองทิศทางของซิลิกอนยุค Local AI

ในยุคที่การประมวลผล AI บนเครื่อง (Local AI) เข้ามามีบทบาทสำคัญในเวิร์กโฟลว์มากขึ้น Apple กำลังพัฒนาชิปออกเป็น 2 แนวทางที่ชัดเจน ด้านหนึ่งคือ M6 ที่เน้นการออกแบบชิปให้มีขนาดกะทัดรัด แต่ยังคงมอบประสิทธิภาพที่ทรงพลังสำหรับการใช้งานบนคอมพิวเตอร์ทั่วไป ขณะที่อีกด้านคือ M5 Ultra ที่นำสถาปัตยกรรมแบบ Multi-Die มาเพิ่มขีดความสามารถในการประมวลผล เพื่อรองรับงานที่ต้องการพลังสูงอย่างงานวิศวกรรมและการพัฒนาซอฟต์แวร์

2nm ประหยัดพลังงาน VS Quad-Die ทลายกำแพงซิลิกอน

  • Apple M6: เป็นชิปตัวแรกของ Apple ที่ใช้กระบวนการผลิตระดับ 2 นาโนเมตร (2nm) ช่วยให้อัดแน่นทรานซิสเตอร์ได้มากขึ้นบน Die ขนาดเล็ก พร้อมโครงสร้าง CPU 12-core แบบผสม 3 Core Type (2 Super cores + 4 Performance cores + 6 Efficiency cores)
  • Apple M5 Ultra: สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี UltraFusion เชื่อมต่อชิป M5 Max แบบ Dual-die จำนวน 2 ตัวเข้าด้วยกัน จนเกิดเป็นสถาปัตยกรรม Quad-Die (รวม 4 ไดช์เป็น 1 ชิป) เพื่อให้ได้ขุมพลังรวมสูงสุด 36-core CPU และ 80-core GPU

เลือกตัวไหนให้เหมาะกับเวิร์กโฟลว์?
ความท้าทายของผู้ใช้คือการเลือกฮาร์ดแวร์ให้เหมาะกับลักษณะงาน เพราะงานแต่ละประเภทมีความต้องการที่แตกต่างกัน งานทั่วไปที่ทำงานแบบ Single-Threaded จะเน้นความเร็วต่อ Core ที่สูง ขณะที่งาน AI ขนาดใหญ่ งานกราฟิก 3D หรือการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ อาจต้องการทั้งจำนวน Core ที่มากขึ้น แบนด์วิดท์หน่วยความจำที่สูง และ RAM ความจุขนาดใหญ่ เพื่อให้ทำงานได้อย่างราบรื่นและเต็มประสิทธิภาพ

ตารางเปรียบเทียบหมัดต่อหมัด

คุณสมบัติ (Specification)Apple M6 (Mac mini)Apple M5 Ultra (Mac Studio)
กระบวนการผลิต (Node)2nm ProcessQuad-Die Architecture (UltraFusion)
โครงสร้าง CPU12 Cores (2 Super + 4 P + 6 E)สูงสุด 36 Cores (12 Super + 24 P)
แกนประมวลผลกราฟิก (GPU)12 Coresสูงสุด 80 Cores
ระบบเร่งความเร็ว AI (NPU)Dual 16-core Neural Engine + GPU Neural Accelerator32-core Neural Engine + GPU Neural Accelerator ทุก Core
Unified Memory Bandwidthสูงสุด 170 GB/sสูงสุด 1.2 TB/s
หน่วยความจำสูงสุด (RAM)32 GB512 GB
ความโดดเด่นในเวิร์กโฟลว์ประมวลผล Single-threaded เร็วที่สุดในโลก, ตอบสนองงานทั่วไปรวดเร็วโหลด LLM ทั้งโมเดลเข้า RAM, เรนเดอร์ 3D/8K ProRes หลายสตรีม

คำแนะนำในการเลือกใช้งาน

หากคุณเป็นนักพัฒนาทั่วไป Creator ที่ต้องการคอมพิวเตอร์สำหรับการทำงานในแต่ละวัน ตัดต่อวิดีโอทั่วไป หรือใช้งาน AI โมเดลขนาดเล็ก M6 ใน Mac mini ก็เป็นตัวเลือกที่ตอบโจทย์ ทั้งในด้านความคุ้มค่าและประสิทธิภาพแบบ Single-threaded

แต่ถ้าคุณเป็น AI Researcher ที่ต้องรัน Large Language Model (LLM) ขนาดใหญ่บนเครื่อง หรือเป็นนักออกแบบกราฟิก 3D ระดับมืออาชีพ M5 Ultra ใน Mac Studio จะเหมาะกับงานที่ต้องการพลังประมวลผลและหน่วยความจำสูงเป็นพิเศษ ด้วย Unified Memory สูงสุดถึง 512GB และ Memory Bandwidth สูงถึง 1.2 TB/s

Bunpajarn Insight

คำศัพท์

  • Single-threaded: การทำงานที่ใช้ CPU เพียง Core เดียวในการประมวลผลคำสั่ง จึงให้ความสำคัญกับ ความเร็วและประสิทธิภาพของแต่ละ Core โดยเฉพาะงานที่ไม่สามารถแบ่งไปทำพร้อมกันหลาย Core ได้
  • Quad-Die Architecture (UltraFusion): การนำชิป 4 Die มาเชื่อมต่อกันผ่านเทคโนโลยี UltraFusion เพื่อให้ทำงานร่วมกันเสมือนเป็นชิปประมวลผลตัวเดียว
  • Neural Engine: หน่วยประมวลผลเฉพาะทางสำหรับงาน AI และ Machine Learning ช่วยให้การประมวลผลด้าน AI ทำได้รวดเร็วขึ้น พร้อมใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
  • ProRes: รูปแบบการบีบอัดวิดีโอของ Apple ที่ออกแบบมาสำหรับงานตัดต่อระดับมืออาชีพ โดยเน้นรักษาคุณภาพและรายละเอียดของภาพไว้สูง ทำให้ไฟล์มีขนาดใหญ่กว่า H.264/H.265 และต้องใช้พื้นที่จัดเก็บรวมถึงทรัพยากรเครื่องมากขึ้น

ภาคผนวก

สถาปัตยกรรมแบบ Multi-Die

UCIe’s SoCarchitecture
UCIe’s SoC architecture, a blueprint for multi-die designs. Image used courtesy of UCIe Consortium

การแบ่งชิปประมวลผลขนาดใหญ่ออกเป็นหลาย Die ไม่ได้เกิดขึ้นเพียงเพราะต้องการเพิ่มประสิทธิภาพ แต่ยังมีข้อจำกัดด้านการผลิตเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย โดยมี 2 ปัจจัยสำคัญ

อย่างแรกคือ ข้อจำกัดด้านพื้นที่การพิมพ์ลายชิป (Reticle Limit) ซึ่งหมายถึงขนาดพื้นที่สูงสุดที่เครื่องลิโธกราฟีสามารถพิมพ์วงจรลงบนเวเฟอร์ได้ในการฉายแสงแต่ละครั้ง ปัจจุบันชิปแบบ Monolithic ไม่สามารถขยายขนาดได้อย่างไร้ขีดจำกัด และมีข้อจำกัดอยู่ที่ประมาณ 850 ตารางมิลลิเมตร ดังนั้น หากต้องการสร้างหน่วยประมวลผลที่มีขนาดใหญ่กว่านั้น การแบ่งออกเป็นหลาย Die จึงเป็นหนึ่งในแนวทางที่ช่วยให้สามารถเพิ่มขนาดระบบโดยรวมได้

อีกปัจจัยคือ Yield หรืออัตราผลิตชิปที่ผ่านมาตรฐาน ยิ่ง Die มีขนาดใหญ่ โอกาสที่จะพบตำหนิหรือจุดบกพร่องระหว่างการผลิตก็ยิ่งเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทำให้ชิปทั้งชิ้นไม่สามารถนำไปใช้งานได้ การแบ่งชิปขนาดใหญ่ออกเป็น Die ที่เล็กลงจึงช่วยลดความเสี่ยงจากข้อบกพร่อง และอาจช่วยเพิ่ม Yield ในกระบวนการผลิตได้

อย่างไรก็ตาม เมื่อการออกแบบชิปถูกแบ่งออกเป็นหลาย Die ก็ต้องแลกมาด้วยความท้าทายใหม่ โดยเฉพาะเรื่อง การสื่อสารระหว่าง Die (Inter-die Communication)

เดิมทีข้อมูลสามารถส่งต่อกันภายใน Die เดียวได้โดยตรง แต่เมื่อแยกออกเป็นหลาย Die ข้อมูลจะต้องเดินทางผ่านส่วนเชื่อมต่ออย่าง Package Substrate หรือ Interposer ซึ่งอาจทำให้เกิด Latency และใช้พลังงานมากขึ้น นักออกแบบจึงต้องพยายามทำให้การเชื่อมต่อระหว่างแต่ละ Die มีแบนด์วิดท์สูงที่สุดเท่าที่จะทำได้ ขณะเดียวกันก็ต้องควบคุมการใช้พลังงานในการส่งข้อมูลแต่ละบิตให้อยู่ในระดับต่ำ

หากการเชื่อมต่อทำได้ดี ซอฟต์แวร์ก็สามารถมองเห็นหลาย Die เป็นเสมือนโปรเซสเซอร์ตัวเดียว และทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่น นักพัฒนาจึงไม่จำเป็นต้องกังวลกับรายละเอียดของการสื่อสารระหว่าง Die มากนัก

แต่หากการเชื่อมต่อยังมีข้อจำกัด ต้นทุนด้าน Latency และการรับส่งข้อมูลก็อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของโปรแกรม นักพัฒนาอาจต้องปรับวิธีแบ่งงานระหว่างแต่ละ Die ให้เหมาะสม เพื่อหลีกเลี่ยงการรับส่งข้อมูลที่ไม่จำเป็น

ถึงแม้จะออกแบบซอฟต์แวร์มาอย่างดี แต่ต้นทุนจากการเชื่อมต่อระหว่าง Die ก็ไม่สามารถหายไปได้ทั้งหมด โดยเฉพาะในงานที่ต้องประมวลผลข้อมูลจำนวนมากและมีการสื่อสารระหว่างหน่วยประมวลผลอยู่ตลอดเวลา

Source : Allaboutcircuits
Reference : Universal Chiplet Interconnect Express | uciexpress.org


my avatar

Pawinphat Charoenrat

Founder of Bunpajarn.com • Electronics & Embedded Systems

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *