2022年和2023年，蘋果陸續(xù)發(fā)布了搭載第二代蘋果Mac處理器“M2”的產(chǎn)品。2023年6月，發(fā)布了搭載頂級處理器“M2 Ultra”的“Mac Pro”和“Mac Studio”。在本報告中，由于日程安排（計劃很快到貨），我們未能獲得 M2 Ultra，M2 Ultra 的芯片分析計劃在今年夏天進(jìn)行。

M2 在 2022 年 6 月發(fā)布的“MacBook Pro”中首次采用。8 個月后的 2023 年 2 月，搭載更多 CPU/GPU 核心的升級版“M2 Pro”和“M2 Max”的 Mac 系列發(fā)布。此外，在 2023 年 6 月，一開始就宣布了搭載 M2 Ultra 的機(jī)型。2020年發(fā)布的“M1”系列同樣采用了“M1”、“M1 Pro”、“M1 Max”和“M1 Ultra”4款機(jī)型，因此M2陣容完整。

板子左右開有兩個開孔，開孔內(nèi)裝有散熱風(fēng)扇。由空氣冷卻風(fēng)扇的熱管連接的散熱器覆蓋處理器。

處理器右側(cè)和頂部有蘋果自研的電源IC，板子背面有五顆蘋果自研的電源IC。蘋果不僅在處理器上，還在并行開發(fā)電源IC，如果處理器和電源IC合起來，蘋果就做了八顆芯片。處理器上刻有“APL1111”，這是M2 Max的處理器型號名稱。

帶有超過 4000 個球的端子的“M2 Max”封裝

圖2是將M2 Max封裝從基板上拆下，拆下封裝的端子面，并拆下覆蓋在封裝上的金屬LID后的外觀照片。

封裝背面有4000多個端子球。目前，大規(guī)模芯片封裝越來越多地配備3000多個端子。一個封裝7000多終端開始出現(xiàn)。

在封裝中，不僅安裝了處理器，還安裝了存儲器和各種用于改善特性的部件，并且包含系統(tǒng)本身，例如電源增強(qiáng)，由于寬位而增加的端子以及由于功能而增加的端子聚合..

M2 Max 的端子之間有 27 塊微小的硅片。這些是硅電容器。過去使用陶瓷電容，但蘋果使用硅（大容量）并將其直接放置在處理器上方，以增強(qiáng)電源穩(wěn)定性等特性。

取下蓋子可以看到包裝內(nèi)有五個芯片。中間是M2 Max處理器。處理器上方和下方的模制封裝中共有四個 LPDDR5。這四個是一樣的。4 個 LPDDR5 每個內(nèi)部有 8 個硅和 2 個虛擬硅。一個 LPDDR5 封裝中有 10 個硅片。

虛擬硅是 Apple 以外的許多公司使用的技術(shù)。虛擬硅，顧名思義，就是沒有電路的硅。通過將其放置在硅的側(cè)面或頂部和底部，通常用于改善特性，例如使厚度均勻，增加封裝強(qiáng)度，提高散熱性。在 M2 Max 的情況下，可以通過將處理器放在中間來平衡到內(nèi)存的距離。低配的M2 Pro在處理器和LPDDR5的封裝上也有同樣的排列關(guān)系。

硅片總面積大于2000mm2

圖 3顯示了從包裝中取出的 M2 Max。在硅上，有用于連接晶體管之間的布線層，圖3的右側(cè)示出了布線層被取出的狀態(tài)。

即使有布線層，也能知道大概的內(nèi)部狀態(tài)。芯片頂部中央有8個高性能CPU核心，左側(cè)有4個高效CPU核心。也就是說，CPU總共有12個核心。CPU 底部是一個 38 核的 GPU。

GPU左右兩側(cè)為LPDDR5接口。GPU底部的接口部分是蘋果專用于連接M2 Max的接口（詳情見付費(fèi)Techanarie報告）。如果將 M2 Max 倒置并通過接口處的硅中介層連接，它將成為 M2 Ultra。這是使用兩個 M1 Max 來創(chuàng)建 M1 Ultra 的行之有效的方法。

通過仔細(xì)觀察帶有布線層的硅片，可以發(fā)現(xiàn)硅片上寫有布線層的硅型號名稱。M2 Max 的硅型號名稱是“TMNM28”。許多半導(dǎo)體不僅有型號名稱，還有制造商的標(biāo)志和年份信息，但蘋果的許多芯片只有硅型號名稱。

表 1總結(jié)了 Apple M2 Max 封裝中使用的所有硅的數(shù)量、總面積等。從2010年開始，對于智能手機(jī)和PC，出現(xiàn)了很多整合，比如SIP（System In Package）、POP（Package On Package）、MCP（Multi Chip Package）、chiplets等技術(shù)的使用。

Apple 使用 TSMC 的 InFO（集成扇出）等技術(shù)，通過將功能芯片和特性芯片組合在一個封裝中來創(chuàng)建處理器。它是圍繞處理器和支撐處理器的硅電容器的存儲器結(jié)構(gòu)。同樣的結(jié)構(gòu)不僅適用于 M2 Max，也適用于智能手機(jī)的“A 系列”。M2 Max 封裝 APL1111 總共包含 68 塊硅片。功能硅33個，特性硅35個。內(nèi)部硅片總面積超過2000mm2 ！

表2是蘋果產(chǎn)品高性能CPU的一個核心放大圖。雖然分辨率略有降低，但四款產(chǎn)品的尺寸、形狀等都是一樣的。

完成一個 CPU 后，將其復(fù)制

Tekanarye 獲得了幾乎所有的 Apple 芯片，將它們拆開并進(jìn)行了分析。CPU、GPU、接口等主要部件都在剝掉布線層，露出內(nèi)部晶體管的情況下拍照。

據(jù)透露，M2系列的高性能CPU與“iPhone”的“A15 Bionic”相同。M1 系列基于 A14 仿生。我們正在做理想的可擴(kuò)展開發(fā)，即完成一個 CPU 并復(fù)制核心以擴(kuò)展性能。

傳聞下一代“M3”會采用3nm代工制程，但如果是基于“A16 Bionic”（應(yīng)用4nm代制程）的話，應(yīng)用4nm似乎是有可能的。

無論如何，一旦有實(shí)物，這種謠言和預(yù)測就會變得清晰，所以我想等待實(shí)物。在蘋果M2系列中，不僅是CPU，GPU、NE（Neural Engine）等很多基礎(chǔ)功能電路都是從A系列抄襲而來，并增加了數(shù)量。我們開發(fā)了一個基座，改變了核心數(shù)量，創(chuàng)造了超高、高、中高、中、低。為了方便起見，我用“低”這個詞，但它并不是真正的低端，它實(shí)際上是高端中的一個劃分。

圖 4顯示了 Apple 的 A15 Bionic、M2、M2 Pro 和 M2 Max 之間的關(guān)系。圖中紅框?yàn)楦咝阅蹸PU核心數(shù)，綠框?yàn)镚PU核心數(shù)。

M2是iPhone版A15 Bionic的CPU和GPU核心數(shù)翻倍的（不過顯示器等假設(shè)不同，所以周邊功能和連接功能也不同，接口也不同）。M2 Pro 和 M2 Max 的 CPU 內(nèi)核是 M2 的兩倍，GPU 幾乎翻了一番，幾乎翻了四倍。這四款芯片極有可能從一開始就同時開發(fā)，而不是按發(fā)布順序開發(fā)。不管怎么說，蘋果從出貨量最多的A系列開始，逐步推出高端產(chǎn)品的作風(fēng)，與以往A系列給“iPad”的設(shè)計一脈相承。看來以后的M3和M4幾乎就是同款了。

審核編輯：劉清