苹果芯片，太多了！

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2025年苹果仍会大力发布新产品。在这两种情况下，半导体都是产品的支柱。2025年2月28日，iPhone 16e发布，搭载苹果自家的调制解调器芯片组（其中不仅包含C1，还包括收发器和电源IC），3月12日，Mac Studio作为超高端Mac发布。顾客可以选择配备可连接高达 512GB（千兆字节）统一内存的“M3 Ultra”版本，或配备与“MacBook Pro”相同的“M4 Max”版本。

但其实除此以外，苹果还在开发很多我们没注意到的芯片

苹果也积极研发周边芯片

苹果不仅积极开发自家的数字处理器，还积极开发周边芯片（电源IC和接口），以发挥处理器的性能，以芯片组的形式构建起完整的系统。重要的是要记住，苹果不仅仅是一家生产处理器的半导体开发商。

图 1显示的 Mac mini 将于 2024 年 11 月 8 日发布。相较于上一代 Mac mini，体积（最大值）从 1389mm3 减小至 807mm3 ，重量从 1.28kg 减轻至 0.73g，减轻了约 40%。它适合放在你的手掌中。上一代 Mac mini 于 2023 年 2 月发布，搭载使用台积电 5nm 代制造的“M2 Pro”，但 2024 年的小型 Mac mini 将搭载使用 3nm 技术制造的 M4 Pro。拆卸并不是那么困难。

图 1 显示了 Mac mini 的主板（其中还包含电源板）以及连接到主板的 SSD。它的形状与典型的 M.2 SSD 不同。图1中的SSD是双面的，背面也有一个内存芯片。

图2是Mac mini的SSD芯片被打开。512GB 型号有四个内存芯片（两侧）。每个都是128GB。一个封装里面有三片硅片。其中两颗是来自Kioxia的64GB NAND闪存，一颗是苹果研发的SSD控制芯片。提供SSD的控制功能和接口。虽然典型的 SSD 都有一个管理整个 SSD 的单芯片控制器，但 Apple 在每个封装中都有一个控制器。Apple 对于内存控制也有自己独特的做法。苹果产品不仅使用铠侠的内存芯片，还使用三星电子、SK海力士、美光科技等公司的内存芯片，并且始终使用苹果的控制器。

图 3显示了最新 Mac mini 中的 Apple 芯片组（省略了更多芯片）。总共有六颗电源IC围绕M4 Pro处理器排列。它管理电源电压等。

处理器与电源统一开发

2018 年，苹果收购了 Dialog Semiconductor（现瑞萨电子）的电源 IC 业务，此后在其所有产品（iPhone、Apple Watch 和 Air Pods）中都将电源 IC 与处理器结合使用。通过实现更细粒度的功率控制，提高功率性能和计算性能。增加晶体管的电压可以使其运行得更快，但过度增加电压可能会导致设置问题。通过集中处理器开发和电源开发，可以实现高度一致的电源管理。高通和联发科也正在开发类似的技术。

此外，苹果将为其2024年11月的产品配备Thunderbolt 5接口。Thunderbolt 5能够实现比传统Thunderbolt 4快两倍以上的传输速度。从 Thunderbolt 4 开始，苹果就一直在使用自己开发的接口芯片，而 2024 年 11 月发布的 Mac mini 和 MacBook Pro 也将尽可能多地配备苹果的 Thunderbolt 5 端口。从入口、出口到电源、内存控制、处理器，一切都由苹果制造。

图 4展示了 2023 年 2 月推出的上一代 Mac mini 和 M2 Pro 以及 2024 年推出的新款 Mac mini 和 M4 Pro 的电路板。电路板面积大约是其三分之二，但处理器封装尺寸保持不变。M2 Pro 采用 5nm 工艺，而 M4 Pro 采用 3nm 工艺制造，因此处理器更小并不意味着主板也更小。通过彻底重新设计电路板，Mac mini 变得更小了。毫无疑问，这一切的背后是半导体的进化，通过电源IC的优化、以及更低的处理器电压，使得整个主板可以变得更小。苹果不断关注半导体特性并改变电路板配置。

图 5显示的搭载 M4 Max 的 MacBook Pro，于 2024 年 11 月发布。这是 2023 年 11 月发布的搭载 M3 Max 的 MacBook Pro 的继任者，其内部配置、结构和电路板尺寸与 2023 年型号几乎完全相同。主要的变化是处理器从M3 Max更换为M4 Max，接口从Thunderbolt 4改为Thunderbolt 5。

图 6显示了 MacBook Pro 主板上处理器的背面。为了稳定电源，安装了5个陶瓷电容器和电源IC（也进行了截面分析）。芯片硅片上还刻有Apple芯片型号名称。这是 Apple 的专有硅片。除了电源控制IC外，苹果还自主开发了iPhone等设备使用的硅电容器。苹果的芯片开发注重功能和性能。

图 7比较了 2023 款配备 M3 Max 的 MacBook Pro 和 2024 款配备 M4 Max 的 MacBook Pro 的散热器。在 M3 Max 上，散热器仅与处理器重叠，但在 M4 Max 上，它已更改为也覆盖统一内存。已采取防止发热的措施，包括针对内存。苹果产品不断发生着微小的改变。

苹果的制造充分利用了其知识产权

图8为M4 Pro、M4 Max芯片打开状态（省略布线层剥离的详细内部照片）。M4 Pro 已宣布拥有 10 核 PCPU（性能 CPU）和 4 核 ECPU（效率 CPU），但实际硅片有 12 核 PCPU。这个数字与 M4 Max 的 12 个核心相同。三分之二的硅是完美匹配的。M4 Pro + 20 核 GPU = M4 Max。通过标准化设计资产，可以提高开发效率。通过标准化 CPU 和 NPU，测试也可以重复使用。

我们决定不在本文中展示 M4 Max 的上部结构，但我们计划在稍后与我们即将分析的 M3 Ultra 一起介绍它。苹果始终为 M 系列开发三种类型的硅片，从高端、中端到入门级，但它通过最大限度地重复使用内部 IP（知识产权），创造了可扩展的结构。

表1比较了采用3nm第二代台积电N3E工艺的苹果2024-2025芯片的PCPU外观。从 A18 到 M4 Max，PCPU 都是相同的。唯一的区别是核心的数量。GPU、NPU 和 ECPU 也是如此。每个核心都经过精心打造，并且通过核心数量实现可扩展性。

https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2503/18/news049.html

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