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Apple晶片

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Mac向Apple晶片迁移
Apple M1

Apple晶片[1][2]（英语：Apple silicon）是对苹果公司使用ARM架构设计的单片系统（SoC）和封装内系统（SiP）处理器之总称。它广泛运用在iPhone、iPad、Mac和Apple Watch以及HomePod和Apple TV等苹果公司产品。

苹果公司不具有生产晶片的业务，所有Apple晶片均由其他晶片代工企业，如三星、台积电进行制造。第一款苹果公司自行设计的晶片是应用在iPhone 4上的Apple A4。苹果的后续新产品线，包括AirPods、Apple Watch、HomePod，从一开始均使用Apple晶片。在2020年6月的苹果全球开发者大会上，苹果公司总执行长Tim Cook正式宣布，Mac电脑系列将在两年内从Intel公司的CPU迁移至自行设计的Apple晶片[3]。Mac Pro是最后一款搭载Intel处理器的苹果产品，在2023年6月迁移至M2 Ultra，至此所有苹果产品皆搭载Apple晶片。

考虑到不同类型装置的应用场景，苹果公司设计的晶片也分为不同系列。通常每款晶片以大写字母搭配数字的方式命名，其中字母表示所属系列，数字代表第几代。部分产品还会带上字母后缀，表示在该架构上的加强款。

A系列

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A 系列晶片基于ARM架构，包括了CPU、GPU、缓存等器件。使用于iPhone、iPad、iPad Air、iPad Pro（第一代、第二代、第三代、第四代、第五代、第六代、第七代）、iPad mini、iPod touch、Apple TV、HomePod和Studio Display 产品上。自2015年发布的iPad Pro（第一代）开始，所有 A 系列晶片均由台积电 代工。

S系列 

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S系列晶片是集成了随机存储器、存储装置和无线链接处理器的客制系统单片机，用于Apple Watch、HomePod Mini和第二代HomePod中。

H系列

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H系列做为蓝牙无线音频的晶片，用于第二代及之后的AirPods系列、AirPods Max或AirPods Pro所有机型中，以及部分Beats系列。

T系列

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T系列晶片用于Mac产品线的部分产品，做为安全开机、硬件加密等系统安全相关之晶片。该系列现已集成进M系列中。

W系列

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W系列晶片的主要功能和Wi-Fi以及蓝牙连接相关。

R系列

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苹果公司于2023年6月5日在苹果全球开发者大会上宣布推出Apple R1。它使用于Apple Vision Pro 头戴式电子装置。Apple R1专用于实时处理传感器输入，并向显示器提供极低延迟的图像。[4]

U系列

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作为超宽频（Ultra Wideband）晶片

首次用于2019年发布的iPhone 11系列，此后发布的iPhone皆具有此晶片。此外AirTag与AirPods Pro（第二代）充电盒也有搭载。

首次用于2024年发布的Apple Watch Series 9与Apple Watch Ultra 2，还有iPhone 15系列。

M系列

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M系列晶片是苹果公司第一款基于ARM架构的自研处理器单片系统（SoC），作为Mac向Apple晶片迁移计划的一部分，为麦金塔电脑产品线提供中央处理器，取代沿用多年的英特尔微处理器。首次亮相于2020年11月的线上发布会，其中发布了首款晶片M1，并用于三款新Mac产品[5]M系列晶片的后续产品，将会继续搭载于使用Apple晶片的Mac产品上。

A系列晶片的运动协处理器

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早在iPhone 5S发布时，苹果公司首次发布和A7处理器配合工作的协处理器M7，之后每年iPhone系列换代，M系列协处理器都会伴随着上升一个代数。一直持续到iPhone 8系列和iPhone X发布为止[8]。此后苹果公司不再于官方宣传和规格参数资料中表明M系列协处理器的存在[9]，并且在机型比较的页面中将旧产品的这一部分抹去。尽管如此，之后的每一代A系列晶片中都内建有运动协处理器，做为加速度计、陀螺仪和指南针等传感器的资料收集与处理。

Apple晶片列表

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A 系列

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名称 型号 图片 半导体工艺 裸晶尺寸 晶体管数目 CPU ISA CPU CPU缓存 GPU FLOPS FP32/FP16 AI 加速器 内存 推出 应用产品 初始操作系统 最终操作系统
APL0098 90 nm[10] 72 mm2 [11] ARMv6 412 MHz 宏内核 ARM11 L1i: 16 KB
L1d: 16 KB 		PowerVR MBX Lite @ 103 MHz 不适用 16-bit 单沟道 133 MHz LPDDR (533 MB/s)[12] 2007年6月 iPhone OS 1.0 iOS 4.2.1
APL0278 65 nm[11] 36 mm2 [11] 412–533 MHz 宏内核 ARM11 PowerVR MBX Lite @ 133 MHz 32-bit 单沟道 133 MHz LPDDR (1066 MB/s) 2008年9月 iPhone OS 2.1.1
APL0298 65 nm[10] 71.8 mm2 [13] ARMv7 600 MHz 宏内核 Cortex-A8 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 256 KB 		PowerVR SGX535 32-bit 单沟道 200 MHz LPDDR (1.6 GB/s) 2009年6月 iPhone OS 3.0 iOS 6.1.6
APL2298 45 nm[11] 41.6 mm2 [11] 600–800 MHz 宏内核 Cortex-A8 PowerVR SGX535 @ 200 MHz 2009年9月 iPhone OS 3.1.1 iOS 5.1.1
A4 APL0398 45 nm[11][13] 53.3 mm2 [11][13] 0.8–1.0 GHz 宏内核 Cortex-A8 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 512 KB 		PowerVR SGX535[14] 32-bit 双沟道 200 MHz LPDDR (3.2 GB/s) 2010年3月 iPhone OS 3.2 iOS 5.1.1
iOS 6.1.6
iOS 7.1.2
A5 APL0498 45 nm[15] 122.2 mm2 [15] 0.8–1.0 GHz 双核心 Cortex-A9 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB 		PowerVR SGX543MP2 (双核心) @ 200 MHz (12.8 GFLOPS)[16] 32-bit 双沟道 400 MHz LPDDR2-800 (6.4 GB/s) 2011年3月 iOS 4.3 iOS 9.3.5
iOS 9.3.6
APL2498 32 nm HK MG[17] 69.6 mm2 [17] 0.8–1.0 GHz 双核心 Cortex-A9 (one core locked in Apple TV) 2012年3月 iOS 5.1
APL7498 32 nm HKMG[18] 37.8 mm2 [18] 宏内核 Cortex-A9 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB 		2013年3月
A5X APL5498 45 nm[19] 165 mm2 [19] 1.0 GHz 双核心 Cortex-A9 PowerVR SGX543MP4 (四核心) @ 200 MHz (25 GFLOPS)[16] 32-bit 四沟道 400 MHz LPDDR2-800[20] (12.8 GB/s) 2012年3月 iOS 5.1 iOS 9.3.5
iOS 9.3.6
A6 APL0598 32 nm HKMG[21][22] 96.71 mm2 [21][22] ARMv7s[23] 1.3 GHz[24] 双核心 Swift[25] L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB[26] 		PowerVR SGX543MP3 (三核心) @ 266 MHz (25.5 GFLOPS)[27] 32-bit 双沟道 533 MHz LPDDR2-1066[28] (8.528 GB/s) 2012年9月 iOS 6.0 iOS 10.3.3
iOS 10.3.4
A6X APL5598 32 nm HKMG[29] 123 mm2 [29] 1.4 GHz 双核心 Swift[30] L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB 		PowerVR SGX554MP4 (四核心) @ 266 MHz (68.1 GFLOPS)[30][31] 32-bit 四沟道 533 MHz LPDDR2-1066 (17.1 GB/s)[32] October 2012
A7 APL0698 28 nm HKMG[33] 102 mm2 [34] 近10亿 ARMv8.0-A[35] 1.3 GHz[36] 双核心 Cyclone[35] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[35] (Inclusive)[37] 		PowerVR G6430 (四核心) @ 450 MHz (115.2 GFLOPS)[38][31] 64-bit 单沟道 800 MHz LPDDR3-1600[39] (12.8 GB/s)[40] 2013年9月 iOS 7.0 iOS 12.5.7
APL5698 28 nm HKMG[41] 102 mm2 [34][41] 1.4 GHz[42] 双核心 Cyclone[35] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[42] (Inclusive)[37] 		PowerVR G6430 (四核心) @ 450 MHz (115.2 GFLOPS)[31] October 2013 iOS 7.0.3
A8 APL1011 20 nm (TSMC)[39] 89 mm2 [43] 约20亿 ARMv8.0-A[44] 1.1–1.5 GHz 双核心 Typhoon[44][45] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[44] (Inclusive)[37] 		定制PowerVR GXA6450 (四核心)[46][47][48] @ ~533 MHz (136.5 GFLOPS) 2014年9月 iOS 8.0

tvOS 9.0

iOS 12.5.7


iPadOS 15.7.5
(Current)

A8X APL1012 20 nm (TSMC)[49][50] 128 mm2 [49] 约30亿 ARMv8.0-A 1.5 GHz 三核心 Typhoon[49][45] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 2 MB
L3: 4 MB[49] (Inclusive)[37] 		定制PowerVR GXA6850 (十核心)[46][49][50] @ ~450 MHz (230.4 GFLOPS) 64-bit 双沟道 800 MHz LPDDR3-1600[49] (25.6 GB/s)[40] October 2014 iOS 8.1 iPadOS 15.7.5

(Current)

A9 APL0898 14 nm FinFET (Samsung)[51] 96 mm2 [52] 大于20亿 1.85 GHz 双核心 Twister[53][54] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: 4 MB (Victim)[37][55] 		定制PowerVR GT7600 (六核心)[46][56] @ 650 MHz (249.6 GFLOPS) 64-bit 单沟道 1600 MHz LPDDR4-3200[54][55] (25.6 GB/s)[54] 2015年9月 iOS 9.0 ios 15.8
APL1022 16 nm FinFET (TSMC)[52] 104.5 mm2 [52]
A9X APL1021 16 nm FinFET (TSMC)[57] 143.9 mm2 [57][58] 大于30亿 2.16–2.26 GHz 双核心 Twister[59][60] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: none[37][57] 		定制PowerVR GTA7850 (十二核心)[46][57] @ 650 MHz (499.2 GFLOPS) 64-bit 双沟道 1600 MHz LPDDR4-3200 (51.2 GB/s) November 2015 iOS 9.1 ipados 16.5
A10 Fusion APL1W24 16 nm FinFET (TSMC)[61] 125 mm2 [61] 33亿 ARMv8.1-A 2.34 GHz 四核心 (2× Hurricane + 2× Zephyr)[62] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: 4 MB 		定制PowerVR GT7600 Plus (六核心)[46][63][64] @ 900 MHz (345.6 GFLOPS[65]) 64-bit 单沟道 1600 MHz LPDDR4 (25.6 GB/s) 2016年9月 iOS 10.0 ios 15.8
A10X Fusion APL1071[66] 10 nm FinFET (TSMC)[58] 96.4 mm2 [58] 大于40亿 2.36 GHz 六核心 (3× Hurricane + 3× Zephyr)[67] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 8 MB
L3: none[67] 		定制PowerVR GT7600 Plus (十二核心)[46][68] ~@ 1000 MHz (~768 GFLOPS) 64-bit 双沟道 1600 MHz LPDDR4[67][66] (51.2 GB/s) 2017年6月 iOS 10.3.2

tvOS 11.0

当前最新版本
A11 Bionic APL1W72 10 nm FinFET (TSMC) 87.66 mm2 [69] 43亿 ARMv8.2-A[70] 2.39 GHz 六核心 (2× Monsoon + 4× Mistral) L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 8 MB
L3: none[71] 		苹果公司自研 (三核心) @ 1066 MHz (~408 GFLOPS) 神经网络引擎 (双核心) 600 BOPS 64-bit 单沟道 2133 MHz LPDDR4X[72][73] (34.1 GB/s) 2017年9月 iOS 11.0
A12 Bionic APL1W81 7 nm FinFET (TSMC N7) 83.27 mm2 [74] 69亿 ARMv8.3-A[75] 2.49 GHz 六核心 (2× Vortex + 4× Tempest)[76] L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[76] 		苹果公司自研 (四核心) ~@ 1125 MHz (~576 GFLOPS) 神经网络引擎 (八核心) 5 TOPS 2018年9月 iOS 12.0
A12X Bionic APL1083 7 nm FinFET (TSMC N7) ≈135 mm2 [77] 100亿 2.49 GHz 十核心 (4× Vortex + 4× Tempest) L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[78] 		苹果公司自研 (七核心) ~@ 1340 MHz (~1200 GFLOPS) 2018年10月 iOS 12.1
A12Z Bionic 苹果公司自研 (八核心) @ 1266 MHz (~1296 GFLOPS) 2020年3月 iPadOS 13.4
2020年6月 macOS 11 "Big Sur" (Beta) macOS Big Sur 11.3 Beta 2
A13 Bionic APL1W85 7 nm FinFET (TSMC N7P) 98.48 mm2 [79] 85亿 ARMv8.4-A[80] 2.65 GHz 六核心 (2× Lightning + 4× Thunder) L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[81] 		苹果公司自研 (四核心) ~@ 1575 MHz (~806 GFLOPS) 神经网络引擎 (十核心) + AMX blocks (双核心) 5.5 TOPS 2019年9月 iOS 13.0 当前最新版本
A14 Bionic APL1W01 5 nm FinFET (TSMC N5) 88 mm2 [82] 118亿 ARMv8.5-A 2.99 GHz 六核心 (2× Firestorm + 4× Icestorm)

L1i: 192 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none

苹果公司自研 (四核心) 神经网络引擎 (十六核心) 11 TOPS 2020年9月 iOS 14.0
A15 Bionic APL1W07 5 nm FinFET (TSMC N5P) 108.01 mm2 150亿 ARMv8.6-A 最高2.93~3.23 GHz (2× Avalanche) + 最高1.823 GHz (4× Blizzard) SLC: 32 MB 苹果公司自研 (四核心/五核心) 2021年9月 iOS 15.0
A16 Bionic APL1W10 4 nm FinFET (TSMC N4P) 112.75 mm2 160亿 最高2.93~3.3 GHz (2× Everest) + 最高1.823 GHz (4× Sawtooth) 64-bit 单沟道 3200 MHz LPDDR5X (51.2 GB/s) 2022年9月 iOS 16.0
A17 Pro APL1V02 3 nm FinFET (TSMC N3B) 103.80 mm2 190亿 最高3.78 GHz (2× Everest) + 最高2.11 GHz (4× Sawtooth) 苹果公司自研 (六核心) 2023年9月 iOS 17.0
A18 APL1V08 3 nm FinFET (TSMC N3E) 90 mm2 ARMv9.2-A 最高4.05 GHz (2× Everest) + 最高2.42 GHz (4× Sawtooth) SLC: 12 MB 苹果公司自研 (五核心) 神经网络引擎 (十六核心) 35 TOPS 64-bit 单沟道 3750 MHz LPDDR5X (60 GB/s) 2023年9月 iOS 18.0
A18 Pro APL1V07 105 mm2 SLC: 24 MB 苹果公司自研 (六核心)
名称 型号 Image 半导体工艺 裸晶尺寸 晶体管数目 CPU ISA CPU CPU缓存 GPU FLOPS FP32/FP16 AI 加速器 存储器技术 发表日期 应用产品 初始操作系统 最终操作系统

S 系列

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名称 型号 图片 半导体工艺 裸晶尺寸 CPU ISA CPU CPU缓存 GPU 内存 基带 发表日期 应用产品 初始操作系统 最终操作系统
S1 APL0778[83] 28 nm HK MG[84][85] 32 mm2 [84] ARMv7k[85][86] 520 MHz 宏内核 Cortex-A7[85] L1d: 32 KB[85]
L2: 256 KB[85] 		PowerVR Series 5[85][87] 512MB LPDDR3[88] 2015年4月 watchOS 1.0 watchOS 4.3.2
S1P TBC TBC TBC ARMv7k[89][90][91] 520 MHz 双核心 Cortex-A7 without GPS[89] TBC PowerVR Series 6 'Rogue'[89] 512MB LPDDR3 2016年9月 watchOS 3.0 watchOS 6.3
S2 TBC ARMv7k[89][90][91] 520 MHz 双核心 Cortex-A7 with GPS[89] TBC
S3 TBC ARMv7k[92] 双核心 TBC TBC 768MB LPDDR4 Qualcomm MDM9635M (Snapdragon X7 LTE) 2017年9月 watchOS 4.0 watchOS 8.7.1
S4 TBC 7nm FinFET (TSMC) ARMv8.3-A ILP32[93][94] 双核心 Tempest L1i: 2×32KB

L1d: 2×32KB

Apple G11M[94] 1GB LPDDR4X TBC 2018年9月 watchOS 5.0 Current
S5 TBC ARMv8.3-A ILP32 Apple G11M 2019年9月 watchOS 6.0
S6 TBC 7nm FinFET P

(TSMC)

ARMv8.4-A L1i: 2×96KB

L1d: 2×48KB

TBC 2020年9月 watchOS 7.0

T 系列

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名称 型号 图片 半导体工艺 裸晶尺寸 CPU ISA CPU CPU缓存 GPU 内存 发表日期 应用产品
T1 APL1023[95] Apple T1 Processor ARMv7 TBD 2016年10月
T2 APL1027[96] Apple T2 Processor ARMv8-A LPDDR4 2017年12月

W 系列

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名称 型号 图片 半导体工艺 裸晶尺寸 CPU ISA CPU CPU缓存 内存 Bluetooth 发表日期 应用产品
W1 343S00130[97]
343S00131[97] 		Apple W1 chip TBC 14.3 mm2 [97] TBC TBC TBC TBC 4.2 2016年9月
  • AirPods (第1代)
  • Beats Solo3
  • Beats Studio3
  • Powerbeats3
  • BeatsX
  • Beats Flex
W2 338S00348[98] Apple W2 chip TBC 2017年9月
W3 338S00464[99] Apple W3 chip 5.0 2018年9月

H 系列

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名称 型号 图片 Bluetooth 发表日期 应用产品
H1 343S00289 (AirPods (第2代))[100]
343S00290 (AirPods (第2代))[101]
343S00404 (AirPods Max)[102]
H1 SiP (AirPods Pro)[103] 		Apple H1 chip Apple H1 chip Apple H1 chip
Apple H1 SiP Apple H! SiP 		5.0 2019年3月

U 系列

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名称 型号 图片 半导体工艺 发表日期 应用产品
U1 TMKA75[105] Apple U1 chip 16 nm FinFET (TSMC 16FF) 2019年9月

M 系列

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名称 型号 图片 半导体工艺 裸晶尺寸 晶体管数目 CPU ISA CPU CPU缓存 GPU AI加速器 存储器技术 发表日期 应用产品 初始操作系统 最终操作系统
M1 APL

1102

Apple M1 processor 5 nm (TSMC N5) 119 mm2 [106] 160亿 ARMv8.5-A 3.2 GHz 八核心
(4× Firestorm + 4× Icestorm)

高性能核心：
L1i: 192 kB
L1d: 128 kB
L2: 12 MB shared

高节能核心：
L1i: 128 kB
L1d: 64 kB
L2: 4 MB shared

七或八核心
(up to 2.6 TFLOPs) 		十六核心

(11 TOPS)

64位双沟道

4266 MHz LPDDR4X

(68.2 GB/s)[107]

2020年11月 macOS Big Sur / iPadOS 14.5 最新
M1 Pro APL

1103

Apple M1 Pro processor 245 mm2 337亿 2021年10月 MacBook Pro (2021 年末) macOS Monterey
M1 Max APL

1104

Apple M1 Max processor 432 mm2 570亿
M1 Ultra APL

1105

Apple M1 Ultra processor 864 mm2 1140亿 3.23 GHz 20 核 (16x Firestorm) + 2.064 GHz (4x Icestorm) 32核心

(22 TOPS)

LPDDR5 -6400

八沟道

128 位

（1024位）

@ 3200 MHz (819.2 GB/s)

2022年3月 Mac Studio (2022 年初) macOS Ventura
M2 APL

1109

Apple M2 processor 5 nm (TSMC N5P) 155.25 mm2 200亿 ARMv8.6-A 3.49 GHz 4 核 (Avalanche) + 2.2 GHz 4核 (Blizzard) 8核心 LPDDR5 -6400

双沟道

64 位

（28位）

@ 3200 MHz (100 GB/s)

2022年7月

其他

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型号 图片 发表日期 CPU ISA 规格 用途 应用产品 操作系统
339S0196 339S0196 microcontroller 2011年3月 Arm 256 MB RAM Lightning转换HDMI Apple Digital AV Adapter N/A

参考文献

[编辑]
  1. ^ Warren, Tom. Apple is switching Macs to its own processors starting later this year. The Verge. 2020-06-22 [2020-06-22]. （原始内容存档于2020-06-22）. 
  2. ^ Krol, Jacob. Here's what Apple Silicon means for you. CNN Underscored. 2020-06-22 [2020-06-22]. （原始内容存档于2020-06-22） （英语）. 
  3. ^ Haslam, Karen. Apple Silicon MacBook release date, price & specs for first ARM Mac. Macworld UK. 2020-09-02 [2020-09-18]. （原始内容存档于2020-09-16） （英语）. 
  4. ^ Sanji Feng. 蘋果 Vision Pro 所用 R1 晶片能降低延遲的關鍵可能是訂製的 1GB DRAM. [2023-10-31]. （原始内容存档于2023-10-31）. 
  5. ^ Apple unleashes M1. [2020-11-14]. （原始内容存档于2021-01-03）. 
  6. ^ 侯冠州. 蘋果發表會登場！M3系列晶片、新款MacBook Pro、iMac亮點一次看. Yahoo财经. [2023-10-31]. （原始内容存档于2023-11-03）. 
  7. ^ Apple 發表搭載 M3 系列晶片的新款 MacBook Pro，讓世界最強大的專業級筆電變得更加出色. Apple tw. [2023-10-31]. （原始内容存档于2023-11-04）. 
  8. ^ iPhone X Specs - Apple. [2017-09-16]. （原始内容存档于2017-11-08）. 
  9. ^ iPhone XS Specs - Apple. [2018-09-13]. （原始内容存档于2018-11-06）. 
  10. ^ 10.0 10.1 Shimpi, Anand Lal. The iPhone 3GS Hardware Exposed & Analyzed. AnandTech. 2009-06-10 [2013-09-13]. （原始内容存档于2017-06-14）. 
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