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Apple II,，還是開啟智能手機新時代的第一代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,。

　　當大多手機廠商還沒有“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,、手表,、無線芯片，電腦芯片的設(shè)計要求顯然是最為嚴格的,。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,，是個人計算機芯片中有史以來最多的。M1 Ultra 可配置高達 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遠超過 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)這一目標的公司。

　　正如蘋果所說,，M1 Ultra 的基礎(chǔ)是極其強大和節(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節(jié)，只是強調(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,，每秒可以運行高達 22 萬億次運算,，可加速完成最具挑戰(zhàn)性的機器學(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_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 400GB/s,、RAM高達 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標準的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,，帶寬達到12.8GB/s,，并且擁有2倍RAM來支撐它強大的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，每秒運算次數(shù)最高可達6000億次,，相當于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)行五萬億次運算,，在 A12 仿生的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎上運行的 Core ML,，速度最高可達 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，運行設(shè)備為Apple Watch（1 代）,，核心面積為26mm*28mm,，內(nèi)有 30 個獨立的組件，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,，運行設(shè)備為Apple Watch Series 2,，采用S2系統(tǒng)級封裝(SiP)，搭載了較當時的產(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，它與計算機設(shè)備保持藍牙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％，藍牙和Wi-Fi功率效率提高了50％,；

　　W3

　　W3芯片于2018年推出，具有藍牙 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，使得耳機本身就可以執(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,、藍牙耳機,、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)鏈進一步加強和完善，相信蘋果會在“造芯”道路上越走越遠,，也將給我們帶來更多的自研芯片,。