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剖开苹果M2芯片,内部设计曝光
来源:半导体行业观察 | 作者:eetjp | 发布时间: 2022-08-29 | 1690 次浏览 | 分享到:


图 8是 2020 年以后苹果产品(MacBook Pro、iPad Pro、iMac 24 英寸等)使用的 M1 和 M2 芯片开口(剥线层)的照片对比。实际上,所有功能在照片中都清晰可见。


图 8 比较 M1 和 M2 硅 

来源:Tecanariye 报告


Apple 借助内部 IP 向前迈进


苹果已经披露了 M1 和 M2 的制造工艺和晶体管数量。M1有160亿个晶体管,M2有200亿个晶体管,电路规模增长25%。实际硅面积增长率为23.8%,略低于电路规模。集成密度增加约1%。GPU从8核增加到10核,增加了被苹果新命名为“媒体引擎”的8K处理功能,运算单元数量增加。


算术单元由标准单元和最小单元 SRAM 组合而成,因此即使在硅中也具有最高的集成密度。在从M1到M2的演进中,运算单元中核心数量的增加和功能的增加占了大部分,因此整个硅片的集成密度趋于增加。M1 Pro和M1 Max也有更多的运算单元(GPU等核心数量),所以集成密度略高于M1。与M1相比,M2在电路规模和集成密度上都得到了升级,当然也在升级。


表 4显示了 2020 年发布的“iPhone 12”中使用的“A14”、2020 年发布的 MacBook 中开始采用的 M1、2021 年发布的“iPhone 13”中的“A15”以及 2022 年的 M2。是拆开所有芯片封装,剥去布线层,扩大高性能CPU的一个核心的照片对比。


表4:苹果处理器 A14/M1/A15/M2 对比 

来源:Techanarie 报告


CPU内部图中可以看到的网状部分是SRAM。黑色区域是排列逻辑单元的位置。SRAM由指令和数据组成。逻辑部分是纯黑色的,但由于排列着数百万个逻辑单元,在照片的分辨率下看起来只是黑色。


A14 和 M1 具有相同的 CPU(形状和大小),A15 和 M2 具有相同的 CPU。A14使用2个CPU,M1使用4个CPU,A15使用2个CPU,M2使用4个CPU。这张照片清楚地表明,Apple 正在理想地开发一个生态系统(内部 IP),该生态系统使用在同一家公司内花费时间和精力设计的资产。笔者也曾在一家半导体厂商开发过CPU等多个IP,但即使在同一家公司内,也有很多不同部门分开开发的经验,内部IP的彻底转换也在进行中。由此可见,苹果高度统一。


Apple 产品内部生产芯片的历史


表 5简要总结了 Apple 产品的“内部生产历史”。虽然没有在表中显示,但苹果也在内部生产用于耳机和智能手表的 Wi-Fi 芯片、蓝牙音频芯片、UWB(超宽带)通信芯片等。