苹果芯片，太多了

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，iPhone16e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，MacStudio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“M3Ultra”版本，或配备与“MacBookPro”相同的“M4Max”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Macmini将于2024年11月8日发布。相较于上一代Macmini，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Macmini于2023年2月发布，搭载使用台积电5nm代制造的“M2Pro”，但2024年的小型Macmini将搭载使用3nm技术制造的M4Pro。拆卸并不是那么困难。

图1显示了Macmini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.2SSD不同。图1中的SSD是双面的，背面也有一个内存芯片。

图2是Macmini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64GBNAND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Macmini中的Apple芯片组（省略了更多芯片）。总共有六颗电源IC围绕M4Pro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DialogSemiconductor（现瑞萨电子）的电源IC业务，此后在其所有产品（iPhone、AppleWatch和AirPods）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Thunderbolt5接口。Thunderbolt5能够实现比传统Thunderbolt4快两倍以上的传输速度。从Thunderbolt4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Macmini和MacBookPro也将尽可能多地配备苹果的Thunderbolt5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Macmini和M2Pro以及2024年推出的新款Macmini和M4Pro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。M2Pro采用5nm工艺，而M4Pro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，Macmini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M4Max的MacBookPro，于2024年11月发布。这是2023年11月发布的搭载M3Max的MacBookPro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M3Max更换为M4Max，接口从Thunderbolt4改为Thunderbolt5。

图6显示了MacBookPro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M3Max的MacBookPro和2024款配备M4Max的MacBookPro的散热器。在M3Max上，散热器仅与处理器重叠，但在M4Max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M4Pro、M4Max芯片打开状态（省略布线层剥离的详细内部照片）。M4Pro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M4Max的12个核心相同。三分之二的硅是完美匹配的。M4Pro+20核GPU=M4Max。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M4Max的上部结构，但我们计划在稍后与我们即将分析的M3Ultra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M4Max，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。

参考链接

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