Apple Silicon

Apple Silicon[1][2]是對蘋果公司使用ARM架構設計的单片系统（SoC）和封裝體系（SiP）处理器之总称。它廣泛運用在iPhone、iPad和Apple Watch以及HomePod和Apple TV等蘋果公司产品當中。

Mac向苹果芯片迁移

苹果公司不具有生产芯片的业务，所有Apple芯片均由其他芯片代工企业，如三星、台积电进行制造。第一款苹果公司自行设计的芯片是应用在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芯片。在2020年6月的苹果全球开发者大会上，苹果公司首席执行官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芯片。[3]

考虑到不同类型设备的应用场景，苹果公司设计的芯片也分为不同系列。通常每款芯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

A系列芯片使用于iPhone、iPad、iPod touch、Apple TV产品上。基于ARM架构，包括了CPU、GPU、缓存等器件。自2016年发布的iPad Pro（第一代）开始，所有A系列芯片均由台积电代工。

A4
2010年3月-2013年9月
A5
2011年3月-2016年9月
A5X
2012年3月–2012年10月
A6
2012年9月-2015年9月
A6X
2012年10月-2013年10月
2014年3月-2014年10月
A7
2013年9月-2017年3月
A8
2014年9月至今
A8X
2014年10月-2017年3月
A9
2015年9月-2018年9月
A9X
2015年11月-2017年6月
A10 Fusion
2016年9月至今
A10X Fusion
2017年6月至今
A11 Bionic
2017年9月-2020年4月
A12 Bionic
2018年9月至今
A12X Bionic
2018年10月-2020年3月
A13 Bionic
2019年9月至今
A12Z Bionic
2020年3月至今
A14 Bionic
2020年9月至今

S系列 

S系列芯片用于Apple Watch和HomePod Mini产品线中。

  • Apple S1
  • Apple S1P
  • Apple S2
  • Apple S3
  • Apple S4
  • Apple S5
  • Apple S6

H系列

H系列用于第二代及之后的AirPods系列，以及部分Beats系列。

  • Apple H1

T系列

T系列芯片用于Mac产品线的部分产品。

  • Apple T1
  • Apple T2

W系列

W系列芯片的主要功能和Wi-Fi以及蓝牙连接相关。

  • Apple W1
  • Apple W2
  • Apple W3

U系列

作为超宽频芯片，U系列中首款芯片U1首次出现于2019年发布的iPhone 11系列。

  • Apple U1

M系列

M系列芯片首次亮相于2020年11月的线上发布会，其中发布了首款芯片M1，用于三款新Mac产品[4]，作为Mac向苹果芯片迁移计划的一部分。预计M系列芯片的后续产品，将会继续搭载于使用Apple Silicon的Mac产品上。

苹果芯片列表

A 系列
名称型号图片半导体工艺裸晶尺寸 晶体管数目CPU ISACPUCPU缓存GPU FLOPS FP32/FP16 AI 加速器内存推出Utilizing devicesInitial OSTerminal OS
APL0098 90 nm[5] 72 mm2[6] ARMv6 412 MHz single-core ARM11 L1i: 16 KB
L1d: 16 KB		 PowerVR MBX Lite @ 103 MHz 不適用 16-bit Single-channel 133 MHz LPDDR (533 MB/s)[7] June 2007 iPhone OS 1.0 iOS 4.2.1
APL0278 65 nm[6] 36 mm2[6] ARMv6 412–533 MHz single-core ARM11 L1i: 16 KB
L1d: 16 KB		 PowerVR MBX Lite @ 133 MHz 32-bit Single-channel 133 MHz LPDDR (1066 MB/s) September 2008 iPhone OS 2.1.1
APL0298 65 nm[8] 71.8 mm2[9] ARMv7 600 MHz single-core Cortex-A8 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 256 KB		 PowerVR SGX535 32-bit Single-channel 200 MHz LPDDR (1.6 GB/s) June 2009 iPhone OS 3.0 iOS 6.1.6
APL2298 45 nm[6] 41.6 mm2[6] ARMv7 600–800 MHz single-core Cortex-A8 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 256 KB		 PowerVR SGX535 @ 200 MHz 32-bit Single-channel 200 MHz LPDDR (1.6 GB/s) September 2009 iPhone OS 3.1.1 iOS 5.1.1
A4 APL0398 45 nm[6][9] 53.3 mm2[6][9] ARMv7 0.8–1.0 GHz single-core Cortex-A8 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 512 KB		 PowerVR SGX535[10] 32-bit Dual-channel 200 MHz LPDDR (3.2 GB/s) March 2010 iPhone OS 3.2 iOS 5.1.1
iOS 6.1.6
iOS 7.1.2
A5 APL0498 45 nm[11] 122.2 mm2[11] ARMv7 0.8–1.0 GHz dual-core Cortex-A9 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB		 PowerVR SGX543MP2 (dual-core) @ 200 MHz (12.8 GFLOPS)[12] 32-bit Dual-channel 400 MHz LPDDR2-800 (6.4 GB/s) March 2011 iOS 4.3 iOS 9.3.5
iOS 9.3.6
APL2498 32 nm HK MG[13] 69.6 mm2[13] 0.8–1.0 GHz dual-core Cortex-A9 (one core locked in Apple TV) L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB		 PowerVR SGX543MP2 (dual-core) @ 200 MHz (12.8 GFLOPS)[12] 32-bit Dual-channel 400 MHz LPDDR2-800 (6.4 GB/s) March 2012 iOS 5.1
APL7498 32 nm HKMG[14] 37.8 mm2[14] Single-core Cortex-A9 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB		 PowerVR SGX543MP2 (dual-core) @ 200 MHz (12.8 GFLOPS)[12] 32-bit Dual-channel 400 MHz LPDDR2-800 (6.4 GB/s) March 2013
A5X APL5498 45 nm[15] 165 mm2[15] ARMv7 1.0 GHz dual-core Cortex-A9 L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB		 PowerVR SGX543MP4 (quad-core) @ 200 MHz (25 GFLOPS)[12] 32-bit Quad-channel 400 MHz LPDDR2-800[16] (12.8 GB/s) March 2012
  • iPad (3rd generation)
 iOS 5.1 iOS 9.3.5
iOS 9.3.6
A6 APL0598 32 nm HKMG[17][18] 96.71 mm2[17][18] ARMv7s[19] 1.3 GHz[20] dual-core Swift[21] L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB[22]		 PowerVR SGX543MP3 (triple-core) @ 266 MHz (25.5 GFLOPS)[23] 32-bit Dual-channel 533 MHz LPDDR2-1066[24] (8.528 GB/s) September 2012 iOS 6.0 iOS 10.3.3
iOS 10.3.4
A6X APL5598 32 nm HKMG[25] 123 mm2[25] ARMv7s[19] 1.4 GHz dual-core Swift[26] L1i: 32 KB
L1d: 32 KB
L2: 1 MB		 PowerVR SGX554MP4 (quad-core) @ 266 MHz (68.1 GFLOPS)[26][27] 32-bit Quad-channel 533 MHz LPDDR2-1066 (17.1 GB/s)[28] October 2012
  • iPad (4th generation)
A7 APL0698 28 nm HKMG[29] 102 mm2[30] ≈1 billion ARMv8.0-A[31] 1.3 GHz[32] dual-core Cyclone[31] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[31] (Inclusive)[33]		 PowerVR G6430 (quad-core) @ 450 MHz (115.2 GFLOPS)[34][27] 64-bit Single-channel 800 MHz LPDDR3-1600[35] (12.8 GB/s)[36] September 2013 iOS 7.0 iOS 12.5.1
APL5698 28 nm HKMG[37] 102 mm2[30][37] ≈1 billion 1.4 GHz[38] dual-core Cyclone[31] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[38] (Inclusive)[33]		 PowerVR G6430 (quad-core) @ 450 MHz (115.2 GFLOPS)[27] 64-bit Single-channel 800 MHz LPDDR3-1600[35] (12.8 GB/s)[36] October 2013 iOS 7.0.3
A8 APL1011 20 nm (TSMC)[35] 89 mm2[39] ~2 billion ARMv8.0-A[40] 1.1–1.5 GHz dual-core Typhoon[40][41] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 1 MB
L3: 4 MB[40] (Inclusive)[33]		 Custom PowerVR GXA6450 (quad-core)[42][43][44] @ ~533 MHz (136.5 GFLOPS) 64-bit Single-channel 800 MHz LPDDR3-1600[35] (12.8 GB/s)[36] September 2014 iOS 8.0

tvOS 9.0

 iOS 12.5.1


Current

A8X APL1012 20 nm (TSMC)[45][46] 128 mm2[45] ~3 billion ARMv8.0-A 1.5 GHz triple-core Typhoon[45][41] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 2 MB
L3: 4 MB[45] (Inclusive)[33]		 Custom PowerVR GXA6850 (octa-core)[42][45][46] @ ~450 MHz (230.4 GFLOPS) 64-bit Dual-channel 800 MHz LPDDR3-1600[45] (25.6 GB/s)[36] October 2014 iOS 8.1 Current
A9 APL0898 14 nm FinFET (Samsung)[47] 96 mm2[48] >2 billion ARMv8.0-A 1.85 GHz dual-core Twister[49][50] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: 4 MB (Victim)[33][51]		 Custom PowerVR GT7600 (hexa-core)[42][52] @ 650 MHz (249.6 GFLOPS) 64-bit Single-channel 1600 MHz LPDDR4-3200[50][51] (25.6 GB/s)[50] September 2015 iOS 9.0 Current
APL1022 16 nm FinFET (TSMC)[48] 104.5 mm2[48]
A9X APL1021 16 nm FinFET (TSMC)[53] 143.9 mm2[53][54] >3 billion ARMv8.0-A 2.16–2.26 GHz dual-core Twister[55][56] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: none[33][53]		 Custom PowerVR GTA7850 (12-core)[42][53] @ 650 MHz (499.2 GFLOPS) 64-bit Dual-channel 1600 MHz LPDDR4-3200 (51.2 GB/s) November 2015 iOS 9.1 Current
A10 Fusion APL1W24 16 nm FinFET (TSMC)[57] 125 mm2[57] 3.3 billion ARMv8.1-A 2.34 GHz quad-core (2× Hurricane + 2× Zephyr)[58] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 3 MB
L3: 4 MB		 Custom PowerVR GT7600 Plus (hexa-core)[42][59][60] @ 900 MHz (345.6 GFLOPS[61]) 64-bit Single-channel 1600 MHz LPDDR4 (25.6 GB/s) September 2016 iOS 10.0 Current
A10X Fusion APL1071[62] 10 nm FinFET (TSMC)[54] 96.4 mm2[54] >4 billion ARMv8.1-A 2.36 GHz hexa-core (3× Hurricane + 3× Zephyr)[63] L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 8 MB
L3: none[63]		 Custom PowerVR GT7600 Plus (12-core)[42][64] ~@ 1000 MHz (~768 GFLOPS) 64-bit Dual-channel 1600 MHz LPDDR4[63][62] (51.2 GB/s) June 2017 iOS 10.3.2

tvOS 11.0

 Current
A11 Bionic APL1W72 10 nm FinFET (TSMC) 87.66 mm2[65] 4.3 billion ARMv8.2-A[66] 2.39 GHz hexa-core (2× Monsoon + 4× Mistral) L1i: 64 KB
L1d: 64 KB
L2: 8 MB
L3: none[67]		 Custom design (triple-core) @ 1066 MHz (~408 GFLOPS) Neural Engine (dual-core) 600 BOPS 64-bit Single-channel 2133 MHz LPDDR4X[68][69] (34.1 GB/s) September 2017 iOS 11.0 Current
A12 Bionic APL1W81 7 nm FinFET (TSMC N7) 83.27 mm2[70] 6.9 billion ARMv8.3-A[71] 2.49 GHz hexa-core (2× Vortex + 4× Tempest)[72] L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[72]		 Custom design (quad-core) ~@ 1125 MHz (~576 GFLOPS) Neural Engine (octa-core) 5 TOPS 64-bit Single-channel 2133 MHz LPDDR4X[73][74] (34.1 GB/s) September 2018 iOS 12.0 Current
A12X Bionic APL1083 7 nm FinFET (TSMC N7) ≈135 mm2[75] 10 billion ARMv8.3-A[71] 2.49 GHz octa-core (4× Vortex + 4× Tempest) L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[76]		 Custom design (hepta-core) ~@ 1340 MHz (~1200 GFLOPS) Neural Engine (octa-core) 5 TOPS 64-bit Dual-channel 2133 MHz LPDDR4X (68.2 GB/s) October 2018 iOS 12.1 Current
A12Z Bionic Custom design (octa-core) @ 1266 MHz (~1296 GFLOPS) March 2020 iPadOS 13.4 Current
June 2020 macOS 11 "Big Sur" (Beta) Current
A13 Bionic APL1W85 7 nm FinFET (TSMC N7P) 98.48 mm2[77] 8.5 billion ARMv8.4-A[78] 2.65 GHz hexa-core (2× Lightning + 4× Thunder) L1i: 128 KB
L1d: 128 KB
L2: 8 MB
L3: none[79]		 Custom design (quad-core) ~@ 1575 MHz (~806 GFLOPS) Neural Engine (octa-core) + AMX blocks (dual-core) 5.5 TOPS 64-bit Single-channel 2133 MHz LPDDR4X (34.1 GB/s)[80] September 2019 iOS 13.0 Current
A14 Bionic APL1W01 5 nm FinFET (TSMC N5) 88 mm2[81] 11.8 billion ARMv8.6-A 2.99 GHz hexa-core (2× Firestorm + 4× Icestorm)

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

 Custom design (quad-core) Neural Engine (16-core) 11 TOPS 64-bit Single-channel 2133 MHz LPDDR4X (34.1 GB/s) September 2020 iOS 14.0 Current
名称型号Image半导体工艺裸晶尺寸 晶体管数目CPU ISACPUCPU缓存GPU FLOPS FP32/FP16 AI 加速器Memory technologyIntroducedUtilizing devicesInitial OSTerminal OS

S 系列
名称型号图片半导体工艺裸晶尺寸CPU ISACPUCPU缓存GPU内存 基带IntroducedUtilizing devicesInitial OSTerminal OS
S1 APL0778[82] 28 nm HK MG[83][84] 32 mm2[83] ARMv7k[84][85] 520 MHz single-core Cortex-A7[84] L1d: 32 KB[84]
L2: 256 KB[84]		 PowerVR Series 5[84][86] LPDDR3[87] April 2015 watchOS 1.0 watchOS 4.3.2
S1P TBC TBC TBC ARMv7k[88][89][90] 520 MHz dual-core Cortex-A7 without GPS[88] TBC PowerVR Series 6 'Rogue'[88] LPDDR3 September 2016 watchOS 3.0 watchOS 6.3
S2 TBC TBC TBC ARMv7k[88][89][90] 520 MHz dual-core Cortex-A7 with GPS[88] TBC LPDDR3
S3 TBC TBC TBC ARMv7k[91] Dual-core TBC TBC LPDDR4 Qualcomm MDM9635M (Snapdragon X7 LTE) September 2017 watchOS 4.0 Current
S4 TBC TBC TBC ARMv8-A ILP32[92][93] Dual-core Tempest TBC Apple G11M[93] TBC TBC September 2018 watchOS 5.0 Current
S5 TBC TBC TBC ARMv8-A ILP32 Dual-core Tempest TBC Apple G11M TBC TBC September 2019 watchOS 6.0 Current
S6 TBC TBC TBC TBC Dual-core Thunder TBC TBC TBC TBC September 2020 watchOS 7.0 Current

T 系列
名称型号图片半导体工艺裸晶尺寸CPU ISACPUCPU缓存GPU内存IntroducedUtilizing devices
T1 APL1023[94] ARMv7 TBD October 2016
T2 APL1027[95] ARMv8-A TBD LPDDR4 December 2017

W 系列
名称型号图片半导体工艺裸晶尺寸CPU ISACPUCPU缓存内存BluetoothIntroducedUtilizing devices
W1 343S00130[96]
343S00131[96]		 TBC 14.3 mm2[96] TBC TBC TBC TBC 4.2 September 2016
  • AirPods (1st gen.)
  • Beats Solo3
  • Beats Studio3
  • Powerbeats3
  • BeatsX
  • Beats Flex
W2 338S00348[97] TBC TBC TBC TBC TBC TBC 4.2 September 2017
W3 338S00464[98] TBC TBC TBC TBC TBC TBC 5.0 September 2018

H 系列
名称型号图片 BluetoothIntroducedUtilizing devices
H1 343S00289 (AirPods gen.2)[99]
343S00290 (AirPods gen.2)[100]
343S00404 (AirPods Max)[101]
H1 SiP (AirPods Pro)[102]
5.0 March 2019

U 系列
名称型号图片 半导体工艺IntroducedUtilizing devices
U1 TMKA75[104] 16 nm FinFET (TSMC 16FF) September 2019

M 系列
名称型号图片半导体工艺裸晶尺寸 晶体管数目CPU ISACPUCPU cacheGPU AI acceleratorMemory technologyIntroducedUtilizing devicesInitial OSTerminal OS
M1 APL1102 5 nm (TSMC) 119 mm2[105] 16 billion ARMv8.6-A 3.2 GHz 8-core
(4× Firestorm + 4× Icestorm)

Performance Cores:
L1i: 192 kB
L1d: 128 kB
L2: 12 MB shared

Efficiency Cores:
L1i: 128 kB
L1d: 64 kB
L2: 4 MB shared

 7- or 8-core
(up to 2.6 TFLOPs)		 16-core

(11 TOPS)

 64-bit Dual Channel

4266 MHz LPDDR4X

(68.2 GB/s)[106]

 November 2020 macOS Big Sur Current

其他
型号图片IntroducedCPU ISASpecs用途Utilizing devices操作系统
339S0196 March 2011 Arm 256 MB RAM Lightning to HDMI conversion Apple Digital AV Adapter XNU


参考文献
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