蘋果自研的首款Arm架構Mac芯片M1已經亮相一個月有餘。這一個月的時間裡，多項基準測試結果顯示，M1芯片的性能不僅超越蘋果以往自研的全部芯片，並且超越了一眾x86架構或Arm架構的競品。

然而，在領先的性能背後，蘋果M1芯片的設計細節成“謎”。即使是在雙十一凌晨舉辦的發布會上，蘋果也並未對M1的具體架構講述過多。

不過，蘋果在發布會PPT上展示了M1芯片的封裝和架構概念圖，而這張概念圖成為極客們發掘M1芯片設計細節的“藏寶圖”。此外，分析機構System Plus Consulting發布了一張模糊的M1芯片模塊圖。

▲System Plus Consulting發布的模塊圖

借助這兩張圖及其他信息，美國科技媒體EE Times發布對於蘋果M1芯片的最新技術細節解讀，芯東西將其全文編譯如下：

一、解讀蘋果M1芯片三大創新點

據EE Times報導，蘋果M1芯片在內存、GPU、通用邏輯單元等方面做出創新。

首先，在對M1芯片內存和GPU的設計過程中，蘋果芯片設計師借鑒了移動處理器的設計方式。

內存方面，M1芯片幾乎沒有為系統緩存專門留出空間。為了最大限度地提升芯片性能和散熱能力，M1芯片借鑒了移動處理器讓DRAM物理上接近AP（應用處理器）的設計方法。

在移動處理器的“package-on-package ”架構中，內存會被堆疊在AP上。與此類似，M1芯片採用了“統一內存架構（UMA）”，即通過將LPDDR4X DRAM整合到封裝中，釋放芯片面積。

借助“統一內存架構”，M1芯片的CPU內核和GPU內核可以同時訪問DRAM。

在GPU方面，M1芯片上為GPU核心劃分出一大塊面積。EE Times寫到，這種設計方式也在某種程度上借鑒了移動應用處理器的設計。

其次，蘋果芯片設計師在M1芯片通用邏輯單元的固件上構建了一些功能，使CPU核心能夠處理要求更高的任務。

蘋果聯合創始人史蒂夫·喬布斯曾援引過計算機科學家艾倫·凱的名言“真正重視軟件的人，應該自己開發硬件”。EE Times認為，M1芯片對通用邏輯單元的獨特設計即是對這一理念的體現。

二、根據熱成像圖片確定M1芯片上的內核位置

EETimes文章指出，M1芯片採用“覆晶技術（flip-chip）”進行封裝，這種技術通常用於封裝當今最先進的芯片。封裝過程中，技術人員使芯片連接點長出“凸塊（bump）”，然後將芯片翻轉過來，使凸塊與基板（substrate）直接連結。

採用這種方法封裝的芯片，在紅外線照射下能夠顯示出較為清晰的平面圖。基於此，EE Times分析了分析機構MuAnalysis製作的M1芯片熱成像圖片。

在運行計算任務時，M1芯片的熱成像圖片顯示出一個明黃色的區域，這表明M1芯片上有一個高性能的核心正在進行運算。

結合此前M1芯片的Geekbench 5基準測試結果，EE Times確定了高性能內核Firestorm內核和高能效IceStorm內核的位置。

▲MuAnalysis製作的M1單CPU核心運行時的熱成像圖片

此外，EE Times發現M1芯片的BGA基板上，有兩個並排安裝的全封裝LPDDR4X DRAM。這種設計與蘋果此前用於iPad的A12X芯片和A12Z芯片十分相似。

除了熱成像圖片外，EE Times還分析了M1芯片的CT掃描圖片。

根據分析機構System Plus Consulting製作的CT掃描圖片，M1芯片在其表面和襯底均集成了去耦電容。

▲System Plus Consulting製作的M1芯片的CT掃描圖片

近幾年來，蘋果的iPad產品正顯示出向PC產品演變的趨勢。比如，蘋果今年發布的iPad Pro就打出了“你的下一台電腦，何必是電腦”這樣的slogan。

上述產品趨勢，引發了外界對蘋果移動處理器將向PC處理器拓展的猜測，而M1的發布恰好證實了這一點。

EE Times寫道，與採用其他品牌的芯片相比，蘋果採用自研芯片產品或能帶來更大的成本優勢。如果能對M1芯片進行更加細緻的拆解，我們或能得到更多有關成本的細節分析。

結語：有關M1更多技術細節仍待解答

過去十年間，蘋果自研芯片版圖逐步從移動處理器擴展到Mac處理器，並從採用英特爾架構逐步轉向Arm架構。

自今年11月，蘋果首款自研Mac芯片M1亮相以來，各種基準測試結果均顯示出M1芯片擁有超強功能。而M1芯片的技術細節亦成為半導體圈的“未解之謎”之一。

通過對蘋果發布的概念圖及M1芯片熱成像圖、CT掃描圖進行分析，EE Times解讀出蘋果M1芯片的部分獨特設計。但是，M1芯片仍有技術細節留待解答，期待未來能有更加全面、權威的分析。