近日,苹果公司宣布推出适配于iPad Pro的新款M4芯片,直接跳过了M3芯片,为平板市场再次带来震撼。来聊一下这款炸裂的M4芯片,这款全新的芯片赋予iPad Pro前所未有的强大性能,采用了第二代3nm工艺制造,含280亿个晶体管,统一内存宽带达到120GB/s,配置10核CPU(4个性能核心与6个能效核心)与10核GPU,具备更高的能效比和更低的功耗,让iPad Pro在保持轻薄便携的同时,也能拥有出色的性能表现。无论是处理复杂的图像设计、运行大型游戏,还是进行多任务操作,都能轻松应对,让用户体验到更加流畅的操作感受。
至2024年,是Apple从成立到辉煌发展的48年,细数一下苹果公司的发展历程,总共可分为初创、崛起、衰落、乔布斯时代、库克时代五个时期,从电脑市场发展拓展到如今生成式人工智能领域,A系列、M系列各类芯片的研发以及智能手机、手表、笔记本等的推出,Apple从辉煌到衰落再到辉煌,始终以优秀的傲人成果站在科技金字塔顶端。
Apple公司发展历程
初创时期:1976—1980
1976年,史蒂夫·乔布斯、史蒂芬·沃兹涅克和罗纳德·杰拉尔德·韦恩创立苹果电脑公司(Apple Computer Inc.),自制电脑命名“Apple I”,这是苹果公司的第一款产品,在业内开始崭露头角。1977年,推出“Apple Ⅱ”并取得巨大的商业成功,苹果公司进一步巩固其在个人电脑市场的地位。
崛起时期:1981—1984
80年代起,苹果在个人电脑业务方面逐渐遇见强劲的对手,尤其是IBM。
1983年,推出全球首款将图形用户界面和鼠标结合起来的个人电脑Apple Lisa。
1984年,Apple Macintosh发布,Mac电脑受到追捧,苹果电脑市场份额不断上升。
衰落时期:1985—1996
1985年乔布斯大权旁落,愤然离职卖掉苹果公司股权,这标志这苹果公司进入一个困难的时期,而后成立NeXTComputer公司,不久后Windows95系统诞生。乔布斯离开后,苹果公司的市场地位逐渐下滑,社会份额一落千丈,面临着激烈的竞争与财务压力,10月,时任CEO约翰·斯卡利签下苹果有史以来最坏合同。1988年,苹果控诉微软侵权案失败告终。后几年推出的新产品销量也欠理想,再加上开发主管的政策影响,苹果产品的售价越来越高。随后微软开始比苹果获得更多的新电脑用户,苹果的市场占有率十年内从20%跌落至5%。
乔布斯时代:1997—2010
1997年,NeXTComputer公司被苹果公司收购,乔布斯重回苹果并担任CEO,开始了一系列的改革与创新,精简了产品线,推出了新一代笔记本电脑,开辟了数字音乐、智能手机、平板电脑等新的市场领域。
2001年,推出iPod系列产品与独家iTunes系统,进入音乐数字化时代,苹果开设零售店。
2007年,推出iPhone,开始智能手机时代,苹果公司成为世界第三大移动电话出厂公司。
2008年,推出当时最薄笔记本MacBook Air;后续更新iPod系列产品。
2010年,推出iPad,而后陆续推出iPad系列产品。
库克时代:2011—至今
2011年,乔布斯离职后库克当选新任首席执行官并继续按照乔布斯时代的方向经营公司,保持公司高品质高利润的产品策略,继承乔布斯的遗志,在可持续发展、社会责任、隐私保护方面做出了巨大的努力,使得苹果公司在全球范围内获得更多的支持与尊重。
2012年,苹果市值稳坐世界第一,同年推出iOS6系统以及新一代笔记本电脑等新产品。
2014年,推出苹果首款可穿戴智能设备Apple Watch;
2022年,苹果市值突破三万亿美元。
2024年,库克表示苹果公司正向生成式人工智能大力投资,并有消息称2023年苹果内部就在使用AI聊天机器人Apple GPT来帮助员工工作。
苹果公司的成功离不开其持续的创新技术与市场影响力,iOS系统的持续升级,A系列与M系列芯片的研发改进以及AR技术的应用与发展都是苹果公司技术创新的体现,不仅提升了苹果产品的用户体验与性能,进一步巩固了苹果公司在科技行业的领先地位。
苹果的处理器现在看有A和M两个系列,如下梳理:
苹果A系列处理器之所以能领先安卓阵营一两代,一方面是因为苹果强大的芯片设计能力,而另一方面则是苹果始终都在用最新最先进的芯片制程工艺。
A系列处理器
A4:2010年推出,Apple自研iOS设备处理器的开始,但自研程度并不高,芯片是三星创造,采用一颗45nm制程的800MHzARM Cortex-A8的单核心处理器和PowerVR SGX 535 GPU。这里,Apple开始了自研芯片的道路。[iPhone4]
A5:2011年推出,第二款自主研发芯片,采用三星45nm工艺制造,双核心ARM Cortex-A9 CPU和PowerVR SGX 543 MP2 GPU。[iPhone4S、iPad2、iPod touch5]
A5X:2012年推出,苹果史上第一款平板专用处理器——随iPad3一同发布。一款两U融合的全新处理器,所谓两U融合是指 CPU与GPU融合到一块晶片上,就像AMD的APU处理器。 A5X的CPU部分有两个核心主频从800MHz~最高可达1.4GHz,GPU部分集成4个流处理内核(不分管线属于统一架构),制程采用45nm技术,由三星公司代工生产。[ipad3]
A6:2012年推出,采用三星32nm工艺制造,同时也是Apple第一款非标准ARM架构处理器,内置双核CPU和3核GPU。[iPhone5]
A6X:2012年推出,采用三星32nm工艺制造,整合了两个CPU核心和四个GPU核心,它的CPU和图形性能两倍于A5X处理器,拥有苹果自研的第一代 CPU 核心架构(Swift),所以在主频不变的情况下性能直接翻倍。[iPad4]
A7:2013年推出,Apple首个64位架构移动处理器,采用三星28nm工艺制造,内置64位ARMv8-A架构CPU和GPU,整体性能是上代的两倍,集成10亿个晶体管。[iPhone5S、iPad Air]
A8:2014年推出,采用台积电20nm工艺制造,内置双核64位架构CPU(较上代提升25%)、GPU(较上代提升50%),集成20亿个晶体管。[iPhone6、iPhone6Plus、iPadmini4等]。自A8开始,苹果开始采用台积电工艺。
A8X:2014年推出,苹果第二代64位处理器,采用台积电20nm工艺制造,3核CPU架构,GPU为8核,升级为PowerVR GXA6850苹果定制架构,性能直接是A7的2.7倍,集成30亿个晶体管。[iPad Air2]
A9:2015年推出,第三代64位双核移动处理器,A9交由三星和台积电分别代工,三星采用14nm FinFET LPE工艺制造,台积电采用16nm FinFET工艺制造,内置2核CPU(较上代提升70%)、2核GPU(较上代提升90%),集成20亿个晶体管。[iPhone6S、iPhone6SPlus、iPhoneSE、iPad5]A9是苹果与三星签订的最后一款代工CPU,此后A系列芯片均由台积电制造。
A9X:2015年推出,与A9同一天亮相,第三代64位处理器,采用台积电16nm工艺制造,双核CPU架构,较A8暴涨73%,GPU部分将A9升级至12核,性能较A8X提升了110%。[iPadPro]
A10 Fusion:2016年推出,采用台积电16nm工艺制造,内置4核CPU(2个性能核心和2个能效核心)、6核GPU(较上代提升50%),集成33亿个晶体管。[iPhone7、iPhone7Plus等]
A10X Fusion:2017年推出,采用台积电10nm工艺制造,6核CPU(较A9X提升89%)与12核GPU(较A9X提升35%)。[第二代iPadPro]
从A11系列开始,苹果在处理器命名中增添“仿生Bionic”;
A11处理器更有意义地方在于其是苹果当时自主程度最高的一代A系列处理器,当中包括自研CPU,自研GPU,自研ISP,自研解码器,还包括神经网络引擎。
A11 Bionic:2017年推出,首款搭载苹果自研GPU的处理器同时也是首次加入神经引擎Neural Engine,采用台积电10nm工艺制造,内置6核CPU(2个性能核心较上代提升25%、4个能效核心较上代提升70%)、3核GPU(较上代提升30%)和神经网络引擎(每秒可执行6000亿次运算),集成43亿个晶体管。[iPhone8、iPhoneX、iPhone8Plus]
A12 Bionic:2018年推出,采用台积电7nm工艺制造,内置6核CPU(2个性能核心速度最高可提升15%、4个能效核心的节能可高达50%)、4核GPU(性能提升最高达50%)和8核神经网络引擎(每秒可执行5万亿次运算),集成69亿个晶体管。[iPhoneXS、iPhoneXSMax、iPhoneXR等]
A12X Bionic:2018年推出,采用台积电7nm工艺制造,8核CPU(4个性能核心和4个能效核心)、自研超强7核GPU(性能较A10X提升170%)、自研8核神经网络引擎(每秒可执行5万亿次运算),集成100亿个晶体管。[第三代iPadPro]
A12Z Bionic:2020年推出,是基于A12X的升级版,8核CPU和8核GPU,A12Z与A12X其实在芯片层面是一摸一样的,唯一的主要区别就是开启了隐藏的第八颗GPU,提高图形性能,集成100亿个晶体管。[第四代iPadPro]
A13 Bionic:2019年推出,采用台积电第二代7nm工艺制造,内置6核CPU(2个性能核心和4个能效核心,整体性能提升20%)、4核GPU(性能整体提升20%)和8核神经网络引擎(每秒可执行1万亿次运算),集成85亿个晶体管。[iPhone11、iPhone11Pro、iPhone11ProMax等]
A14 Bionic:2020年推出,采用台积电5nm工艺制造,内置6核CPU(2个性能核心和4个能效核心,对比A12提升40%)、4核GPU(对比A12提升30%)和全新16核神经网络引擎(每秒可执行11万亿次运算),集成118亿个晶体管。[iPhone12、iPhone12mini、iPhone12Pro、iPhone12ProMax等]
A15 Bionic:2021年推出,采用台积电5nm工艺制造,内置6核CPU(2个性能核心和4个能效核心,对比A12提升40%)、4核GPU(对比A12提升80%)和16核神经网络引擎(每秒可执行15.8万亿次运算),集成150亿个晶体管。[iPhone13、iPhone13mini、iPhone13Pro、iPhone13ProMax、iPhone14、iPhone14Plus等]
A16 Bionic:2022年推出,采用台积电4nm工艺制造,内置6核CPU(2个性能核心和4个能效核心,较上代提升42%)、5核GPU(较上代提升35%)和16核神经网络引擎(每秒可执行17万亿次运算),集成160亿个晶体管。[iPhone14Pro、iPhone14ProMax、iPhone15、iPhone15Plus]
A17Pro Bionic:2023年推出,采用台积电3nm工艺制造,内置新一代6核CPU(2个性能核心和4个能效核心,较上代提升10%)、6核GPU(较上代提升20%)和16核神经网络引擎(每秒可执行35万亿次运算),集成190亿个晶体管。[iPhone15Pro、iPhone15ProMax]
从A4到A17Pro,Apple在几十年间已经将CPU、GPU的性能提升超千百倍,刚开始能保证每一代处理器性能的大幅度提升,但随着工艺的不断演进以及晶体管数的不断增加,处理器性能的提升便不如从前,但不可否认的是Apple公司拥有一支强大的CPU设计团队,依旧阻挡不了他们推成出新的步伐。而在2020年,Apple公司决定将所有电脑使用自研的M系列处理器。
M系列其实可以说是A系列中带X系列的延续,M1也可以称为A14X,是首款用在笔记本上的处理器,如下梳理:
M系列处理器
M1:2020年正式发布,采用台积电5nm工艺制造,内置8核CPU(部分机型为7核),集成4个高性能大核心以及4个高效能小核心,搭载约160亿晶体管,内存带宽达到68GB/s,最高支持16GB的统一内存。
M1Pro:2021年正式发布,采用台积电5nm工艺制造,内置10核CPU,集成8个高性能大核心、2个高效能小核心,搭载337亿个晶体管,内存带宽最高可达200GB/s,最高可支持32GB的统一内存。
M1Max:2021年正式发布,采用台积电5nm工艺制造,内置与M1Pro同样的10核CPU,32核GPU,搭载570亿晶体管,内存带宽达到 400GB/s,是M1Pro的2倍,接近M1的6倍,最高支持64GB的统一内存。
M1 Ultra:2022年正式发布,采用了苹果UltraFusion封装架构,台积电5nm工艺制造,通过两颗M1 Max晶粒的内部互连,打造出一款性能与实力都达到空前水平的SoC芯片,内置20核CPU和64核GPU,支持128GB内存,搭载1140亿个晶体管。
M2:2022年发布,采用台积电第二代5nm工艺制造,8个新架构CPU核心,4大4小,其中4个性能核心是超宽执行架构,4个能效核心是宽执行架构,搭载200亿个晶体管,内存带宽达到100GB/s,最高可支持24GB的统一内存。
M2Pro:2023年发布,采用台积电第二代5nm工艺制造,新一代10核或12核中央处理器包含高达8颗高性能核心和4颗高能效核心,多线程处理速度比M1Pro芯片快达20%,搭载400亿个晶体管,内存宽带达到200GB/s,最高可支持32GB的统一内存。
M2Max:2023年发布,配备新一代12核中央处理器,与M2 Pro芯片相同。图形处理器更加强大,配备38颗核心和更大的L2缓存配置,搭载670亿个晶体管,内存宽带达到400GB/s,最高可支持96GB的统一内存。
M2 Ultra:2023年发布,采用台积电第二代5nm工艺制造,24核中央处理器由16个新一代高性能核心和8个新一代高能效核心组成,相比M1 Ultra速度提升最高可达20%之多,图形处理器配置两个版本,分别配有60个和76个新一代核心,性能相比M1 Ultra提升最高可达30%,搭载1340亿个晶体管,内存宽带高达800GB/s,最高可支持192GB的统一内存。M2 Ultra是利用UltraFusion将两枚M2Max的芯片连接在一起,是Apple领先业界的定制封装技术。
M3:2023年发布,采用台积电3nm工艺制造,标准版M3芯片的CPU和GPU核心数量和M2相同,具有8个CPU核心(4个性能和 4个效率)和10个GPU核心,搭载250亿个晶体管,备采用新一代架构的10核图形处理器,带来比M1快达65%的图形处理性能,内存带宽达到100GB/s,支持最高可达24GB的统一内存。
M3Pro:2023年发布,采用台积电3nm工艺制造,配置12核CPU和18核GPU,速度比M2 Pro提升了10%,搭载370亿个晶体管,内存带宽达到150GB/s,最高可支持36GB的统一内存。
M3max:2023年发布,采用台积电3nm工艺制造,配置16核CPU和40核GPU,速度比M2 Max提升了20%,搭载920亿个晶体管,内存带宽达到300GB/s,最高可支持128GB的统一内存。
M4:2024年发布,采用台积电第二代3nm工艺制造,采用SoC架构,配置10核CPU和10核GPU,全新10和中央处理器包含最多达4个性能核心和6个能效核心,全新10核图形处理器构建于M3系列芯片的新一代图形处理器架构之上,集成280亿个晶体管,内存宽带达到120GB/s,最高可支持GB的统一内存。
从2007年决定造芯片至如今Apple芯片发展涵盖多个产品线,Apple真正做到了遍地开花,在芯片领域的探索之路可谓是波澜壮阔。A4芯片是他们团队的第一个作品,同时对于苹果来说,也是第一掌握了 iPhone SoC 的自主权,M系列芯片的研发也是首先为了承接Mac系列产品的性能问题,而M1的成功也让Mac系列的产品线进行了全面升级。
科技之路,从未有过一蹴而就的奇迹。每一步前进,都是无数科学家、工程师、研究者们心血的结晶。他们探索未知,挑战极限,用智慧和勇气铺就了一条条通往未来的道路。在这条路上,有失败,有挫折,但更有坚持和不懈。正是这些坚毅推动着科技不断向前发展,为人类创造更加美好的未来之路。
参考资料:
[1]https://zhuanlan.zhihu.com/p/578605515
[2]https://zhuanlan.zhihu.com/p/616460145
[3]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1778329205191700834
[4]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1760174031651793744
[5]https://mp.weixin.qq.com/s/DaFTavliz7iLxvEKt3EB6A
[6]https://mp.weixin.qq.com/s/4-5kmFCxjahC4Ui1GZ9bOw
[7]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1791010334833776504
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[9]https://mp.weixin.qq.com/s/0j22rq9shw_vep8gwoiHow
[10]https://www.zhihu.com/tardis/bd/art/581325724
[11]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1731224684247766785