有人曾說,，三個蘋果改變了世界,，第一個蘋果誘惑了夏娃，第二個蘋果砸醒了牛頓,，而史蒂夫·喬布斯則握住了第三個蘋果,，改變了人們的通訊,、娛樂和生活方式,。無論是具有跨時代意義的第一臺一體機(jī)Apple II，還是開啟智能手機(jī)新時代的第一代iPhone,，蘋果似乎總敢于做“第一個吃螃蟹的人”,，在“造芯”方面也不例外。

　　當(dāng)大多手機(jī)廠商還沒有“覺醒”自研芯片這個意識的時候,，蘋果早在2007年就已經(jīng)開始著手研發(fā)自家芯片,，通過收購P.A半導(dǎo)體和Intrinsity，掌握芯片設(shè)計技術(shù),。喬布斯曾認(rèn)為,，一個真正要把軟件做到最好的公司肯定要自己做硬件，做好“軟硬一體”,。而芯片顯然是最核心的硬件組成部分,，從2010年首款蘋果自研芯片A4落地至今，到今天發(fā)布的M1 Ultra,，蘋果在“造芯”路上已經(jīng)狂奔了十余年,，仔細(xì)數(shù)數(shù)，推出的處理器竟也有三十余款,。本篇文章,，筆者就來盤點這些年蘋果造過的那些芯片（處理器）。

　　因為今天蘋果發(fā)布了M1 Ultra,，我們首先從這個產(chǎn)品和該系列開始,。

　　騰空出世的M系列

　　從時間上看，M系列應(yīng)該是蘋果最晚推出的芯片系列,，這也不難理解,，畢竟相比手機(jī)、手表,、無線芯片，電腦芯片的設(shè)計要求顯然是最為嚴(yán)格的,。目前來看,，蘋果該系列以前推出的M1、 M1 Pro 和 M1 Max三款產(chǎn)品,，加上M1 Ultra,，蘋果M系列已經(jīng)有了四款芯片。

　　按照蘋果所說,， 最新的M1 Ultra是 Apple 芯片和Mac 的下一個巨大飛躍,。在新芯片中，他們采用了UltraFusion封裝——Apple 的創(chuàng)新封裝架構(gòu),，將兩個 M1 Max 芯片的裸片互連,，以創(chuàng)建出了具有前所未有性能和功能水平的片上系統(tǒng) (SoC),。

　　據(jù)介紹，同樣由5nm工藝制造的新SoC 有1140 億個晶體管,，是個人計算機(jī)芯片中有史以來最多的,。M1 Ultra 可配置高達(dá) 128GB 的高帶寬、低延遲統(tǒng)一內(nèi)存,，可通過 20 核 CPU,、64 核 GPU 和 32 核神經(jīng)引擎訪問，為開發(fā)人員編譯代碼提供驚人的性能,，在以前無法渲染的巨大 3D 環(huán)境中工作的藝術(shù)家,，以及可以將視頻轉(zhuǎn)碼為 ProRes 的視頻專業(yè)人士的速度比使用帶有 Afterburner 的 28 核Mac Pro 快 5.6 倍。

　　具體來看,，在 CPU 方面,，Apple 新芯片現(xiàn)在總共提供 20 個 CPU 內(nèi)核。這包括 16 個注重性能的 Firestorm 核心和 4 個注重效率的 Icestorm 核心,。鑒于 M1 Ultra 僅針對臺式機(jī)這與 M1 Max 不同,，其帶來的性能提升也是明顯的。

　　Anandtech表示,，在實踐中,，如果 M1 Ultra CPU 內(nèi)核的時鐘頻率遠(yuǎn)高于 M1 Max，我會感到驚訝,。而他們對于蘋果這顆的CPU性能是喜憂參半,。他們表示，對于多線程工作負(fù)載,，16 個 Firestorm 內(nèi)核將提供足夠的吞吐量以在某些性能圖表中名列前茅,。但對于單線程/輕線程工作負(fù)載，F(xiàn)irestorm 已經(jīng)被英特爾的 Golden Cove CPU 架構(gòu)等較新的架構(gòu)超越,。因此Anandtech 強(qiáng)調(diào),，我們不要指望蘋果在這里恢復(fù)單線程性能的領(lǐng)先地位，我們應(yīng)該更關(guān)注機(jī)器翻譯,，尤其是能源效率,。

　　將芯片上的 M1 Max 芯片數(shù)量翻倍意味著 Apple 能夠?qū)⑿酒系膬?nèi)存通道數(shù)量翻倍，從而使它們的整體內(nèi)存帶寬翻倍,。據(jù)蘋果介紹,，M1 Max 有 16 個LPDDR5-6400 通道，總內(nèi)存帶寬為 408GB/秒,，而M1 Ultra 將其翻倍,，達(dá)到 32 個 LPDDR5 通道和 800GB/秒的內(nèi)存帶寬。與 M1 Max 一樣,，這是通過將 LPDDR5 芯片直接焊接到芯片封裝上來實現(xiàn)的,，在 M1 Ultra 上總共有 8 個芯片,。

　　加倍的內(nèi)存芯片還允許 Apple 將其硬件中可用的內(nèi)存總量增加一倍。M1 Max 最高為 64GB,，而 M1 Ultra 最高為128GB,。但這仍然比真正的高端工作站（如 Mac Pro）上的內(nèi)存要少。

　　Anandtech 也指出,，正如在推出 M1 Max 時看到的那樣,，Apple已經(jīng)為其 SoC 提供了比 CPU 內(nèi)核單獨(dú)消耗的帶寬更多的帶寬，因此雙倍帶寬不太可能產(chǎn)生太大影響,，而不是確保 CPU 內(nèi)核是和他們在 M1 Max 上一樣好,。相反，所有這些額外的內(nèi)存帶寬都是為了跟上不斷增長的 GPU 內(nèi)核數(shù)量,。

　　而GPU也是anandtech 認(rèn)為蘋果新芯片最有趣的地方,。因為憑借 32 個 GPU 內(nèi)核，M1 Max 已經(jīng)創(chuàng)造了單片集成 GPU 的記錄?，F(xiàn)在,，Apple 又將單芯片上的 GPU 核心數(shù)量翻了一番，達(dá)到了 64 個 GPU 內(nèi)核,。

　　Anandtech作者表示,，與幾十年來在工作站中很常見的多裸片/多芯片 CPU 配置不同，多裸片GPU 配置是一種截然不同的野獸,。GPU 消耗的內(nèi)部帶寬量（對于高端部件而言遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 1TB/秒）,，這一直使得將它們連接起來在技術(shù)上令人望而卻步。因此,，在傳統(tǒng)的多 GPU 系統(tǒng)（例如 Mac Pro）中,，每個 GPU 都作為系統(tǒng)的單獨(dú)設(shè)備呈現(xiàn)，軟件供應(yīng)商需要尋找創(chuàng)新的方式將它們一起使用,。在實踐中,，這意味著讓多個 GPU 處理不同的任務(wù)，因為帶寬不足意味著它們不能有效地協(xié)同處理單個圖形任務(wù),。

　　但是,，如果你能以某種方式將多個 GPU 連接到一個巨大的die to die帶寬——則足以復(fù)制它們的內(nèi)部帶寬——那么你也許可以在一個任務(wù)中一起使用它們。這使得以透明方式組合多個 GPU 成為多 GPU 設(shè)計的圣杯,。十多年來，多家公司一直在努力解決這個問題,，而蘋果似乎正在開辟新天地,，成為第一家實現(xiàn)這一目標(biāo)的公司。

　　正如蘋果所說,，M1 Ultra 的基礎(chǔ)是極其強(qiáng)大和節(jié)能的 M1 Max,。為了構(gòu)建 M1 Ultra,，兩個 M1 Max 的芯片使用 Apple 定制的封裝架構(gòu) UltraFusion 連接。擴(kuò)展性能最常見的方法是通過主板連接兩個芯片,，這通常會帶來重大的權(quán)衡,，包括增加延遲、減少帶寬和增加功耗,。然而,，Apple 的創(chuàng)新 UltraFusion 使用硅中介層連接超過 10,000 個信號的芯片，提供 2.5TB/s 的低延遲,、處理器間帶寬——是領(lǐng)先的多芯片互連技術(shù)帶寬的 4 倍以上,。這使 M1 Ultra 能夠作為一個芯片運(yùn)行并被軟件識別，因此開發(fā)人員無需重寫代碼即可利用其性能,。

　　關(guān)于這個封裝,，按照anandtech的說法，這是一個2.5D的封裝,。具體做法是蘋果在M1 Max 邊緣設(shè)計了一個具有非常高速的接口,，然后在硅中介層的幫助下，允許連接兩個 M1 Max 裸片,，關(guān)于這個技術(shù),，蘋果并沒有披露任何細(xì)節(jié)，只是強(qiáng)調(diào)了上述披露的驚人速度,。

　　Anandtech也指出,，雖然從實施到實施的細(xì)節(jié)非常不同，但該技術(shù)的基礎(chǔ)是相同的,。在所有情況下,，某種硅中介層被放置在兩個芯片下方，然后兩個芯片之間的信號通過中介層路由,。硅的超精細(xì)制造能力意味著可以在兩個芯片之間布線大量的跡線——在蘋果的例子中,，超過 10,000 條——這允許兩個芯片之間的超寬、超高帶寬連接,。

　　如上所述,，借助 UltraFusion，Apple 能夠在兩個 M1 Max 芯片之間提供令人難以置信的 2.5TB/秒帶寬,。即使我們假設(shè)這是一個匯總數(shù)字——同時將兩個方向相加——這仍然意味著它們在每個方向上都有 1.25TB/秒的帶寬,。這意味著所有這些都接近某些芯片使用的內(nèi)部帶寬，并且超過了蘋果公司800GB/秒的總 DRAM 帶寬,。

　　圖片　　由此可見,，Apple 已成為第一家將兩個 GPU 綁定在一起并擁有如此大量帶寬的供應(yīng)商。這使他們能夠嘗試將兩個 GPU 作為單個設(shè)備呈現(xiàn)給操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序,，因為它允許他們根據(jù)需要在 GPU 之間快速移動數(shù)據(jù),。

　　正因為有了這個封裝技術(shù)的加持,，蘋果表示，公司 M1 Ultra 的 GPU 性能超過了 NVIDIA 的 GeForce RTX 3090,，后者是目前市場上最快的顯卡,。在做到這一點的同時，芯片僅僅消耗超過 100 瓦,，這比RTX 3090足足少了200 瓦,。

　　M1 Ultra 還有一個32 核的神經(jīng)引擎，每秒可以運(yùn)行高達(dá) 22 萬億次運(yùn)算,，可加速完成最具挑戰(zhàn)性的機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù),。此外，M1 Ultra 的媒體引擎功能是 M1 Max 的兩倍,，提供前所未有的 ProRes 視頻編碼和解碼吞吐量,。

　　M1 Ultra 還集成了定制的 Apple 技術(shù)，例如能夠驅(qū)動多個外部顯示器的顯示引擎,、集成的 Thunderbolt4 控制器以及一流的安全性,，包括 Apple 最新的Secure Enclave、硬件驗證的安全啟動和運(yùn)行時防開發(fā)技術(shù),。

　　毫無疑問,，這是一個顛覆了大家固有思路的實現(xiàn)方式。然后,，我們再看該系列的其他產(chǎn)品,。

　　M1

　　M1 處理器于2020年 11 月推出，是蘋果首款針對Mac電腦的自研芯片,，除了搭載在2021 年更新的iMac和iPadPro之外,，它還在Apple 改進(jìn)的 MacBook Air、13 英寸 MacBook Pro和入門級 Mac Mini中使用,。

　　M1基于臺積電的5nm工藝打造,，擁有高達(dá)160億個晶體管，在CPU部分,，M1芯片集成了8個核心,，包括4個高性能大核心和4個高效能小核心，混合運(yùn)行以協(xié)助處理多線程任務(wù),。據(jù)Anandtech分析,，蘋果M1芯片的大核心使用Firestorm微架構(gòu)，CPU內(nèi)核的二級緩存升級到了16M,。蘋果表示,，相比2012年時的Mac產(chǎn)品所搭載的處理器，M1芯片的CPU能效比已經(jīng)提升了3倍。

　　在GPU方面,，M1配備了8核心的GPU，圖形性能相比前代產(chǎn)品性能提升5倍以上,。在NPU方面,，M1集成了16核的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU），算力為11TOPS,。此外,，M1芯片還支持了高達(dá)16GB的具有高帶寬、低延遲特性的統(tǒng)一內(nèi)存體系架構(gòu),。

　　M1PRO

　　M1Pro作為M1的升級版本,，搭載設(shè)備為2021 款 MacBook Pro，依然采用5nm工藝,，有337億個晶體管,，10核心CPU（ 8個高性能核心，2個高能效核心）,，速度最高提升70%,，是M1的兩倍。其中,，大核心采用超寬流水線架構(gòu),，每個核心是192KB一級指令緩存、128KB一級數(shù)據(jù)緩存,，共享二級緩存隨著核心數(shù)翻番至24MB,。小核心為寬流水線架構(gòu)，每個核心繼續(xù)128KB一級指令緩存,、64KB一級數(shù)據(jù)緩存,，二級緩存4MB，平均每個核心翻了一番,。

　　GPU部分,，M1 Pro擁有16個核心，2048個執(zhí)行單元,，支持最多49512個并發(fā)線程,，浮點性能5.2TFlops，紋理填充率1640億每秒,，像素填充率820億每秒,。

　　NPU方面，M1 Pro還是16核心,，支持硬件加速H.264,、HEVCProRes/ProRes RAW視頻編解碼，支持多個4K、8KProRes視頻流,。

　　此外,，M1 Pro還采用統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)，總?cè)萘窟_(dá)32GB LPDDR5,，256-bit位寬,，200GB/s高帶寬和低延遲，并采用了蘋果設(shè)計的定制封裝,。

　　M1MAX

　　M1Max是M1系列最高端的版本,，搭載設(shè)備為2021 款 MacBook Pro，工藝方面依然采用5nm工藝,，雖然和M1 Pro具有相同的10 核 CPU 配置（8個高性能核心,，2個高能效核心），相比Pro,，Max的圖形處理性能,、內(nèi)存帶寬都統(tǒng)統(tǒng)翻倍。

　　據(jù)介紹,，M1 Max內(nèi)存帶寬高達(dá) 400GB/s,、RAM高達(dá) 64GB 內(nèi)存，GPU方面具有 32 個內(nèi)核以及4096 個執(zhí)行單元,，并發(fā)線程最多可以達(dá)到98304個,，浮點算里力10.4TFlops，紋理上的填充率為每秒3270個,，和原始 M1 的 GPU 性能提高了四倍,。此外，M1 Max在432mm?的面積內(nèi)擁有 570 億個晶體管,，是Apple 迄今為止制造的最大芯片,。

　　初戰(zhàn)告捷的A系列

　　A系列是蘋果在造芯路上的小試牛刀，從2010年的A4到2021年的A15,A系列已經(jīng)推出了超19款芯片,。同時,，隨著蘋果設(shè)計工藝的日漸成熟，A系列芯片性能也是如同火箭般成倍增長,。

　　A4

　　A4處理器作為蘋果自研芯片的“處女作”,，據(jù)iPad官方演示的圖片，這款A(yù)4處理器的制造日期是2009年9月,，于2010年1月正式發(fā)布,，3月投產(chǎn)，第一代iPad則是其首發(fā)的產(chǎn)品,，此后開始出現(xiàn)在iPhone4,，iPod Touch和Apple TV等產(chǎn)品上,。不過大家對這款芯片的自研程度似乎都不太認(rèn)可，原因在于其與三星S5PC110有著相似的核心布局,。

　　具體來看,，A4處理器采用了一顆定制的三星45nm制程800MHz ARM Cortex-A8的單核心處理器，在同樣的頻率下,，CPU核心比ARM標(biāo)準(zhǔn)的Cortex-A8核心可以多處理大約10%的指令,，二級緩存增加至640KB。GPU則是PowerVR SGX 535,，并通過采用GPU核心與RAM直連的方式極大得提升了GPU的性能。

　　A5

　　A5處理器作為iOS平臺首款雙核處理器,，于2011年3月蘋果新品發(fā)布會上首次亮相,，最先搭載在iPad 2上，計算性能相比A4提升2倍,，圖形顯示性能提升9倍,。

　　A5處理器制程仍為三星45nm工藝，核心面積高達(dá)122mm2,，采用了支持多核心的Cortex-A9架構(gòu)處理器,，并且采用9層銅互連層+1多晶硅層的結(jié)構(gòu)和堆疊封裝，支持低功耗DDR2內(nèi)存(LPDDR2)技術(shù),。GPU核心架構(gòu)為Imagination Technologies的PowerVR SGX543MP2,。

　　A5X

　　A5X于2012年3月發(fā)布，是一款兩U融合的全新處理器,，運(yùn)行設(shè)備為iPad3,，由于集成了四顆圖形處理器，因此圖形處理能力為A5的兩倍,。

　　A5X制程依舊是三星45nm工藝,，核心面積達(dá)到了162.94mm2，搭載了雙核Cortex-A9,，GPU是SGX543MP4 250MHz,，同時內(nèi)存位寬128bit，使用了四通道LPDDR2 32bit 800MHz,，帶寬達(dá)到12.8GB/s,，并且擁有2倍RAM來支撐它強(qiáng)大的2048*1056分辨率屏幕。

　　A6處理器

　　A6于2012年9月隨著iPhone5的上市推出,，用上了蘋果第一代自研CPU核心,性能是上代的兩倍,。

　　A6基于ARMv7指令集，采用三星32nmHKMG工藝,，雙核1.3ghz的頻率,，擁有更高的性能和更低的功耗,。在GPU方面，A6集成了一顆三核芯的PowerVRSGX 543MP3圖形處理單元,，內(nèi)存位寬為64-bit,，擁有四個USSE2管道，每個管道都有四路矢量ALU單元和32Flops的浮點性能,。

　　A6X

　　A6X于2012年10月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備為iPad4（2012），整合了兩個CPU核心和四個GPU核心,，CPU和圖形性能比A5X處理器高出兩倍,。

　　A6X使用三星32nm HKMG工藝制造，內(nèi)核面積高達(dá)123mm2,，比A6高出30%,。CPU部分基本沒變，與A6布局幾乎一模一樣,，兩個蘋果自己設(shè)計的Swift核心,，只是主頻從1.3GHz提高到1.4GHz。其中 A6X 的GPU核心從3個增加到4個,，每個GPU核心都被分成9個子核心,，其中4個為一組，兩組相同的子核心,，外加一個中央核心,。這種處理方式將能提高最大時鐘頻率，從而給 iPad 4 帶來更好的圖形處理能力,。

　　A7處理器

　　A7是全球首款64位移動SoC,，于2013年發(fā)布，首先應(yīng)用在iPhone5s上,，此外還應(yīng)用于iPad Mini 2（2013）,、iPadMini 3（2014）上。據(jù)蘋果公司介紹,，A7性能是A6的2倍,，初代的40倍，而圖形能力是初代的56倍,。

　　A7處理器是一款基于28nm工藝制程的雙核處理器（ARM v8架構(gòu),，主頻為1.3GHz），內(nèi)置的GPU為四核心（Power VR G6430）,，內(nèi)核面積為102mm2,，晶體管數(shù)約10億，提供了用于保護(hù)Touch ID生物數(shù)據(jù)的安全Enclave,。此外,，A7中的安全區(qū)域中還擁有至少3MB的SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲器,，不需要刷新電路就能保存存儲數(shù)據(jù)）。

　　A8處理器

　　A8處理器于2014年9月推出,，運(yùn)行設(shè)備包括iPhone 6,、iPhone6 Plus、iPad Touch ( 6代 ),、iPad Mini 4,、Apple TV ( 4代 )、HomePod,。根據(jù)官方宣布,，A8處理器最大能夠獲得25%的CPU性能提升，50%的圖形性能提升,。

　　A8處理器采用了20nm的工藝,，包含20億個晶體管，盡管A8的晶體管數(shù)量是A7的兩倍,，但物理尺寸卻減少了13％，降至89 mm 2,。CPU采用第二代Cyclone核心,，主頻1.4GHz，GPU為4顆PowerVR G6450核心,，基于六個USC(統(tǒng)一著色器集群)和PowerVR自家Rogue構(gòu)架,。

　　A8X

　　A8X 于2014年10月發(fā)布，是蘋果首款三核的移動處理器,，蘋果宣稱A8X性能比蘋果A7高出40％,。

　　A8X處理器芯片面積大約為125mm2，總晶體管的數(shù)量大約為30億個,，與A8相比,，晶體管數(shù)量增加了約50％，但面積只增大了40％,。此外,，A8X采用20nm制程工藝，使用的ARMv8.0-A為三核CPU,，更內(nèi)置了八顆GPU核心,，圖形處理器為PowerVR GXA6850，經(jīng)過估算,，GXA6850 GPU部分的面積約是38mm2,，約占整個處理器的30％。

　　A9處理器

　　A9處理器于2015年9月發(fā)布,，是蘋果公司的第三代64位雙核移動處理器,，用于iPhone 6s,、iPhone 6s plus、iPhone SE與iPad 5th,。蘋果宣稱A9整體性能相比前代產(chǎn)品提升70%之多,，圖形性能提升高達(dá)90%。

　　需要注意的是,，A9處理器分為由三星或臺積電代工的兩個版本,，其中，用于iPhone6s上的A9處理器型號為APL0898,，封裝的是三星2GB LPDDR4 RAM,，采用了三星14nm FinFET工藝制造；而用于iPhone6s Plus的A9處理器型號為 APL1022,，封裝的是海力士2GB LPDDR4 RAM,，采用臺積電16nm FinFET工藝制造。

　　雖然兩款芯片核心面積差了約9%,，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻相差無幾,，都有相同的CPU、GPU,、內(nèi)存控制器,、協(xié)處理器等，只不過在具體的布局,、細(xì)節(jié)方面會略有一些差異,。

　　以三星版本為例，這款A(yù)9芯片包含了雙核心CPU,、六核心GPU和兩個SRAM,，以及協(xié)處理器M9。其中,，CPU部分基于ARMv8-A架構(gòu),，主頻提升到了1.8GHz。此外,，A9的一級緩存非常大,，每個核心擁有64KB的一級數(shù)據(jù)緩存和64KB的一級指令緩存，二級緩存為3MB,，三級緩存更是高達(dá)8MB,。

　　在GPU方面，A9使用了PowerVR最新的第七代PowerVR GT7600 GPU,。GT7600擁有6個USC,，每個USC有32個ALU，因此總計有192個ALU核心,。

　　A9X

　　A9X處理器于2015年9月推出,，是iPad Pro所用的處理器,，相比之前的A8X處理器，A9X擁有兩倍于前者的帶寬和存儲性能,。芯片的速度比A8X要快1.8倍,，GPU表現(xiàn)比第一代iPad提升了360倍。

　　A9X核心面積為147mm2,，采用臺積電16nm FinFET工藝,，雙核，內(nèi)核架構(gòu)為ARMv8.0-A,，GPU為PowerVR Series 7XT系列,，內(nèi)核中共有6個GPU單元，每個單元內(nèi)有兩個GPU核心,，即共有12個GPU核心,，共計384個流處理器。

　　A10 Fusion

　　A10Fusion是蘋果首款四核處理器,，于2016年9月正式發(fā)布,，在處理器性能方面相對于A9提升了40%，是第一代iPhone的120倍,，而在圖形處理方面,，較A9處理器提升50%。搭載產(chǎn)品有iPhone 7,，iPhone7 Plus，iPad（第六代）,，iPad（第七代）以及iPod touch（第七代）,。

　　A10Fusion擁有33億個晶體管，基于ARM架構(gòu)下,，使用big.LITTLE配置的四核心SoC,，包括兩枚高性能核心及兩枚高效節(jié)能核心。其中,，高性能CPU核心代號為“颶風(fēng)”（Hurricane）,，而低功耗CPU核心代號為“微風(fēng)”（Zephyr），均為蘋果公司自行設(shè)計的ARMv8兼容微架構(gòu),。GPU則為PowerVR GT7600,，內(nèi)核面積為125mm2，采用臺積電16nm工藝,。

　　A10X Fusion

　　A10XFusion于2017年6月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備包括iPad Pro 2 ( 10.5寸 2017 )、iPad Pro 2 ( 12.9寸 2017 ),、Apple TV 4K,。根據(jù)官網(wǎng)介紹,，A10X較A9X在CPU和GPU性能上各提升30%及40%。

　　A10X采用臺積電10nm工藝,，核心面積96.4mm2,，比A9X面積大約小了三分之一。A10X采用全新的“3+3+12”架構(gòu),，其中3個為高性能處理核心,、3個為高能效處理核心，剩下12個為GPU處理器,。CPU部分為6核心設(shè)計,，3大3小，頻率為2.36GHz,，內(nèi)存為128bit LPDDR4,。

　　A11 Bionic

　　A11Bionic于2017年9月推出，搭載于iPhone 8,、iPhone8 Plus以及iPhone X,，是全球首款具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（NPU）的處理器。蘋果表示 A11比 A10 節(jié)能 70%,，性能還有 25% 提升,。

　　A11處理器集成 43 億個晶體管，內(nèi)核面積為87.66mm2,，采用了臺積電 10 nm 工藝制程,。在CPU方面，A11搭載了64位ARMv8-A架構(gòu)的6核CPU,，其中包括2個名為“Monsoon”的性能核和4個名為“Mistral”的能效核,，性能核比上一代A10里的快了25%，能效核則快了70%,。在GPU方面,，A11搭載蘋果首款獨(dú)立設(shè)計的三核GPU，蘋果表示它要比iPhone 7上使用的Imagination GPU速度快了30%,。

　　A11的亮點在于搭載了一個專用于機(jī)器學(xué)習(xí)的硬件——“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（neural engine）”,。A11的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎采用雙核設(shè)計，每秒運(yùn)算次數(shù)最高可達(dá)6000億次,，相當(dāng)于0.6TFlops,，專門針對Face ID，Animoji和AR應(yīng)用程序的ASIC,。

　　A12 Bionic

　　A12Bionic于2018年推出,，是業(yè)界首款7nm工藝制程芯片，搭載在iPhone XS、iPhone XS Max,、iPhone XR,、iPad mini（第五代）、iPad（第八代）,、iPad Air（第三代）以及Apple TV 4K（第二代）上,。

　　據(jù)了解，A12 Bionic包含的6核中央處理器,、4核圖形處理器以及8核神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎均為蘋果公司自行研發(fā),。A12 Bionic采用2顆Vortex2.5GHz大核和4顆1.59GHz Tempest小核組成六核CPU，通過采用六核心融合架構(gòu),，兩個性能核心的速度最高提升15%,，四個能效核心的節(jié)能最高可達(dá)50%。GPU為自研的四核G11P,，頻率超過1.1GHz,，圖形性能提升最高可達(dá)50%。

　　此外,，A12 仿生的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎搭載八個核心,，每秒可執(zhí)行五萬億次運(yùn)算，在 A12 仿生的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎上運(yùn)行的 Core ML,，速度最高可達(dá) A11 仿生的九倍,，但它的能耗為 A11 仿生的十分之一。

　　A12X Bionic

　　A12XBionic于2018年10月發(fā)布,，搭載在iPad Pro 3 ( 11寸 2018 ),、iPad Pro 3 ( 12.9寸 2018 )上。在CPU性能上,，蘋果表示A12X的單核性能比A10X提升35%,，多核性能提升90%

　　A12XBionic同樣采用7nm工藝，但晶體管數(shù)量從A12的69億增加到了100億個,。在CPU方面，搭載了蘋果首款8核CPU架構(gòu),，由4個Vortex高性能核心及4個Tempest高能效核心組成,。GPU方面，A12X處理器為7核GPU架構(gòu),。NPU方面,，A12X也支持A12上的NPU單元，性能也是5萬億次,，應(yīng)該也是8核NPU單元,。

　　A12Z Bionic

　　A12ZBionic于2020年3月推出，搭載在iPad Pro 4 ( 11寸 2020 )、iPad Pro 4 ( 12.9寸 2020 )上,。

　　根據(jù)媒體報道,，A12Z與2018年款的iPad Pro使用的A12X處理器并沒有太大的提升，處理器架構(gòu)幾乎沒有差別,。蘋果在新iPad Pro發(fā)布的新聞稿中表示,，A12Z Bionic處理器的變化之一是增加了第八個GPU內(nèi)核。

　　實際上A12X Bionic同樣具有八個核心,，但其中一個被Apple給禁用,，而A12Z僅僅是將那個被封鎖的核心給「開核」而已。

　　A13 Bionic

　　A13Bionic于2019年9月發(fā)布,，搭載于iPhone 11,、iPhone11 Pro、iPhone 11 Pro Max,、iPhoneSE（2020）,、ipad（2021）上。

　　A13Bionic采用第二代7nm工藝,，包含85億個晶體管,，6個CPU內(nèi)核由2顆運(yùn)行頻率為2.66 GHz的高性能內(nèi)核(稱為Lightning)和4顆效率內(nèi)核(稱為Thunder)，2個高性能核心速度提升20%,，功耗降低30%,，4個效能核心速度同樣提升20%，功耗降低了40%,。

　　GPU方面,，A13 GPU為四核心設(shè)計，速度提升20%,，功耗降低40%,。同時，A13還有一個8核的神經(jīng)計算引擎,，性能提升了20%,，功耗降低15%。

　　A14 Bionic

　　A14Bionic于2020年9月推出,，搭載在iPad Air（第四代）,、iphone12上，采用臺積電 5nm工藝,，集成了118億晶體管,，CPU是2大核+4小核的設(shè)計，兩個高性能核心用于處理復(fù)雜任務(wù),，其余四個 CPU 核心為一般性能核心,，專為一般工作而設(shè)計，但是性能提升40%。GPU繼續(xù)保持4核,，但是升級了全新架構(gòu),，性能提升了30%。

　　至于AI核心從之前的8核提升到了16核架構(gòu),，AI運(yùn)算能力提升到了11.8萬億次,，號稱性能是前代的2倍。

　　A15 Bionic

　　A15Bionic是目前為止A系列中最新推出的芯片,，于2021年9月發(fā)布,，搭載在iPhone13 mini、iPhone 13,、iPhone 13 Pro,、iPhone 13 Pro Max以及iPad mini（第六代）上。

　　A15Bionic采用了臺積電最新的5nm工藝,，集成了150 億個晶體管,，擁有6 核 CPU，包括了2個高性能大核心+4個高能效小核心,。據(jù)了解,，A15 Bionic也有兩個版本，其中,，搭載在iPhone 13 和 iPhone 13 mini上的A15 Bionic芯片具有6核中央處理器（2個性能核心和4個能效核心）,、4核圖形處理器和16核神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎。而搭載在iPhone 13 Pro,、iPhone 13 Pro Max和iPad mini（第六代）上的A15 Bionic芯片則多了1核圖形處理器,。

　　循序漸進(jìn)的S系列

　　S系列是蘋果針對智能穿戴手表研發(fā)的芯片，從時間上看,，S系列比A系列晚推出了5年,。由于Apple Watch體積很小，在能耗以及散熱方面都有嚴(yán)格限制,，因此蘋果在舊版A系列芯片的基礎(chǔ)上設(shè)計出了SiP,，目前，S系列芯片已迭代到S7芯片,。

　　S1

　　S1于2015年4月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備為Apple Watch（1 代），核心面積為26mm*28mm,，內(nèi)有 30 個獨(dú)立的組件,，其中包括了 NXP 的 NFC 芯片,、AMS 的 NFC 信號放大器及Maxin的音頻放大器,。

　　據(jù)了解，S1芯片使用了三星 28nm LP 制程，CPU 最大頻率是520 MHz,，GPU使用可能為PowerVR Series 5 GPU,。

　　S2

　　S2于2016年9月發(fā)布，運(yùn)行設(shè)備為Apple Watch Series 2,，采用S2系統(tǒng)級封裝(SiP),，搭載了較當(dāng)時的產(chǎn)品款式更快50%的雙核心CPU以及更快2倍的GPU。

　　S3

　　S3于2017年9月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備為Apple Watch Series 3,。其雙核處理器分為蜂窩版本和非蜂窩版，蜂窩版本的封裝與之前一致,，但是非蜂窩版S3處理器為常規(guī)塑封BGA封裝,。S3處理器在芯片面積上與S2處理器接近，對比S1處理器大大減小,，功耗降低,，效能提升。

　　S4

　　S4于2018年9月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備為Apple Watch Series 4,，雖然為雙核心，但升級到64位架構(gòu),，性能比S3快了兩倍.

　　S5

　　S5于2019年9月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備為Apple Watch Series 5、Apple Watch Series SE,。S5芯片采用了64 位雙核處理器,，比 S3 處理器（包括 W3 無線芯片）快2倍。

　　S6

　　S6于2020年9月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備為Apple Watch Series 6,。據(jù)介紹，S6芯片采用了第六代封裝模塊,，內(nèi)含高性能雙核處理器,，該處理器基于iPhone 11的A13仿生打造，針對Apple Watch進(jìn)行了優(yōu)化,，與前代相比,，S6的速度快了20%。

　　S7

　　S7于2021年9月發(fā)布,，運(yùn)行設(shè)備為Apple Watch Series 7,，是一款64 位雙核處理器，集成了 GPU,、32GB 閃存,、藍(lán)牙 5.0,、1 GB RAM、802.11 b/g/n 2.4 和 5 GHz WiFi 和衛(wèi)星定位（ GPS,、GLONASS,、伽利略、QZSS）,。

　　據(jù)了解,，S7有兩個基于Apple A13 的CPU內(nèi)核，比S5性能高20%,，在技術(shù)上與S6（sama 型號 t8301）相同,。

　　并駕齊驅(qū)的W、H系列

　　無線芯片系列比S系列晚推出一年,，目前無線芯片系列包含了W和H兩個系列,，其中，W系列發(fā)布了三款產(chǎn)品 ,，H系列目前只發(fā)布了1款,。

　　W1

　　W1芯片首次亮相于2016年，是蘋果首款無線芯片,，芯片面積大概為14.3mm2,，搭載在了AirPods上，它與計算機(jī)設(shè)備保持藍(lán)牙1類連接,，并解碼發(fā)送給它的音頻流,。

　　W2

　　W2芯片于2017年推出，搭載設(shè)備有Apple Watch Series 3,，能支持藍(lán)牙,，已集成到Apple S3 SiP中。蘋果表示,，與此前芯片相比,，w2使Wi-Fi速度提高了85％，藍(lán)牙和Wi-Fi功率效率提高了50％,；

　　W3

　　W3芯片于2018年推出,，具有藍(lán)牙 5.0 連接功能，搭載設(shè)備有Apple Watch Series , 已集成到Apple S4,，S5和S6 SiP中,。

　　H1

　　H1于2019年3月推出，核心面積為12mm?,，其性能與蘋果iPhone4（搭載A4處理器）相當(dāng),，使得耳機(jī)本身就可以執(zhí)行大量任務(wù)，從而減少延遲并提高連接性能,。另外,，H1芯片還支持藍(lán)牙5 Class 1以及用語音激活Siri,。

　　寫在最后

　　正如開頭所說，我們在本文中只是介紹了蘋果這些年來研發(fā)的處理器,。但事實上，到目前為止,，蘋果自研芯片的版圖已經(jīng)拓展至電源管理,、屏幕驅(qū)動、藍(lán)牙耳機(jī),、基帶,、指紋辨識、3D體感等多個領(lǐng)域,。

　　圖片

　　隨著未來蘋果生態(tài)鏈進(jìn)一步加強(qiáng)和完善,，相信蘋果會在“造芯”道路上越走越遠(yuǎn)，也將給我們帶來更多的自研芯片,。