揭开Mac芯片秘密！国外机构给M1芯片拍CT

  【天极网笔记本频道】在移动SoC市场风生水起的ARM觊觎服务器市场已久，虽然前几年联合高通等公司推出多款针对PC、服务器的芯片，但成绩都差强人意。随着苹果发布采用ARM架构的M1笔记本芯片，在多项基准测试超越了x86，让外界从新点燃对ARM架构的希望。 

  在双十一凌晨的发布会上，苹果并未过多披露M1芯片的具体架构，但发布会PPT上展示M1芯片的封装和架构概念图，而这张概念图就成为极客们发掘M1芯片设计细节的“藏宝图”。

  分析机构System Plus Consulting发布一张模糊的M1芯片模块图。借助这两张图及其他信息，美国科技媒体EE Times发布对于苹果M1芯片的最新技术细节解读，让外界更了解苹果M1芯片在内存、GPU、通用逻辑单元等方面做出创新。 

 System Plus Consulting发布的模块图 

  苹果M1芯片的三大创新点

  作为一款面向PC的芯片，苹果在设计芯片时借鉴了移动处理器的设计方式，芯片内几乎没有为系统缓存专门留出空间。为了最大限度地提升芯片性能和散热能力，芯片采用与移动处理器上常见将DRAM内存堆叠在AP(应用处理器)上的设计方法，“统一内存架构(UMA)”将LPDDR4X DRAM整合到封装中，减少芯片面积、降低传输延迟和发热;在“统一内存架构”下，M1芯片的CPU内核和GPU内核可以同时访问DRAM。

  苹果在M1芯片上为GPU核心划分出一大块面积，这种设计方式也在某种程度上借鉴移动应用处理器的设计。苹果芯片设计师在M1芯片通用逻辑单元的固件上构建了一些功能，使CPU核心能够处理要求更高的任务。

  苹果联合创始人史蒂夫·乔布斯曾援引过计算机科学家艾伦·凯的名言“真正重视软件的人，应该自己开发硬件”。EE Times认为，M1芯片对通用逻辑单元的独特设计即是对这一理念的体现。

  编辑感言：苹果M1芯片大幅借鉴移动SoC的设计理念，将DRAM内存封装到SoC芯片内，能够有效提升DRAM内存在系统中的响应速度，同时降低延迟、减少功耗，让本就有能效优势的ARM芯片更节能。 

热成像确定M1芯片的内核位置

  苹果M1芯片采用当下最先进的“覆晶技术(flip-chip)”封装，技术人员在封装过程中使芯片连接点长出“凸块(bump)”，然后将芯片翻转过来，使凸块与基板(substrate)直接连结。采用这种方法封装的芯片，在红外线照射下能够显示出较为清晰的平面图。
 

 MuAnalysis制作的M1单CPU核心运行时的热成像图片

  基于覆晶技术封装，EE Times分析分析机构MuAnalysis制作的M1芯片热成像图片。在运行计算任务时，M1芯片的热成像图片显示出一个明黄色的区域，表明M1芯片上有一个高性能的核心正在进行运算。结合此前M1芯片的Geekbench 5基准测试结果，EE Times确定高性能内核Firestorm内核和高能效IceStorm内核的位置。

  EE Times还在M1芯片的BGA基板上发现两个并排安装的全封装LPDDR4X DRAM，这种封装设计与苹果此前用于iPad的A12X芯片和A12Z芯片十分相似。 

 System Plus Consulting制作的M1芯片的CT扫描图片

  除了热成像图片外，EE Times还分析了由分析机构System Plus Consulting制作的CT扫描图片，M1芯片的表面和衬底均集成了去耦电容。

  编辑感言：通过苹果发布的概念图及M1芯片热成像图、CT扫描图可以看到，苹果M1芯片借鉴了A12X/A12Z芯片的设计理念，将DRAM封装到SoC之中，为芯片带来更高的集成度。但苹果依然为外界保留了众多技术细节留，希望未来能有更全面、权威的分析。

  总结：苹果在2020年发布的iPad Pro的“你的下一台电脑，何必是电脑”slogan可以看到，iPad等产品正在向PC产品演变，年底首款自研Mac芯片M1电脑发布后，各种基准测试展现了该芯片超强的理论性能，让外界对ARM版的Mac更加期待。与采用其他品牌的芯片相比，苹果采用自研芯片可一代来更大的成本优势和更可靠的供应链，如果能对M1芯片进行更加细致的拆解，我们或能得到更多有关成本的细节分析。

  从2010年iPhone4搭载的A4处理器开始，经过10年的发展，苹果自研芯片版图从移动处理器扩展到Mac电脑上，并计划用两年时间彻底抛弃英特尔，全面转向ARM架构。当然了，现在说ARM全面取代x86还为时过早，但至少未来可以看到能与x86相抗衡的PC产品，就能促进PC生态的健康、快速发展。