拆卸：识别Apple M1的不同电路块

Apple M1是苹果芯片设计团队为个人计算机产品线设计的第一款产品，它超越了许多竞争的微处理器。

M1得到充分赞赏。苹果芯片设计团队的首款产品用于个人计算机产品，已超越了许多竞争的微处理器，几乎超越了其他苹果产品中的所有产品，特别是在单核和GPU测试中。

苹果公司足够慷慨地发布了一张裸照（由于这是传统的新工艺发布策略，这是将它们放到AMD和Intel公司的另一个小细节），而这些照片很快就被Anandtech的Andrei Frumusanu这样的处理器极客所注解。

从最早的公告中我们知道，基于ARM的M1肯定会属于片上系统类别。对于预计将继续取代传统CPU设计的小芯片设计，分析师可能会更容易地确定功能元素，因为它们将是物理上不同的硅片。理解SoC的体系结构需要花更多（可能很多）的眼神。

对于竞争者或对有效利用硅房地产感兴趣的任何人，这种努力都是值得的。正如我们从使用小芯片的系统级封装范例优于单片设计的优势中了解到的那样，SoC产品正迅速变得复杂，困难和昂贵。这种趋势推动了SoC俱乐部的排他性，因为更少的芯片公司可以参加。对于SoC而言，了解最佳同类产品并调查最新技术可能比系统级封装更为关键。

首先，分配给系统高速缓存存储器的区域很少。苹果设计师专注于功能而非内存。 M1系统的通用内存体系结构（UMA）通过使LPDDR4X DRAM靠近手来释放管芯空间。 UMA方法允许CPU和GPU内核共享单独的DRAM组件，以优化SoC布局。使DRAM在物理上保持紧密是从移动处理器借用的一个概念，这些处理器将内存以堆叠式配置的形式堆叠在应用处理器的顶部。前面已经对此进行了更详细的讨论，因此，简要地讲，计算机方法旨在提高性能和散热，而移动设计在空间和功耗上都达到最小。

M1芯片的很大一部分专用于GPU。但是您可能对自己说：“这并不奇怪。”不是。没有人会期望苹果通过减少用于集成GPU的空间而牺牲图形性能。再次，在某种程度上，该体系结构是从移动应用程序处理器设计中借用的。

苹果公司透露的M1芯片平面图的另一个方面是通用逻辑单元（而不是处理核心）占优势。这是为您自己的操作系统设计专用微处理器的优势。可以在固件中内置一些功能，并保留CPU内核以执行更苛刻的任务。我的好朋友和出色的技术分析师Paul Boldt多次建立了这种联系。他的贡献之一是引用了艾伦·凯（Alan Kay）的话，我在此重复。 “真正重视软件的人们应该自己制造硬件。”

用于组装最先进的集成电路的倒装芯片结构提供了一个有趣的机会。这是在我最近的专栏中先前提到的，并且通过使用硅对红外的透明性，可以快速获取芯片图像以进行平面图分析。这种方法可以节省时间和成本。

轻松访问Mac mini计算机中的M1，还可以在CPU基准测试期间进行观察。

使用热像仪，可以通过其热标记来定位有源芯片区域。示例图像包含一个明亮的黄色区域，该区域指示在计算机操作期间处于活动状态的单个高性能内核。借助早期访问的基准测试（例如专门为M1芯片创建的Geekbench 5），这种方法可以确认高性能Firestorm和高效Icestorm CPU内核，GPU和神经引擎等芯片的位置。

红外热成像很有帮助，为更复杂的测试打开了大门。然而，其他计算平台，尤其是移动计算平台使这种分析变得复杂。但是，如果有意志，那就有办法。更重要的是（如果在半导体业务中不言而喻），如果有足够的预算，则很可能会做到。

尽管对M1的关注主要与它的体系结构有关（当然应该如此），但封装设计和结构却提供了许多有趣的技术知识。具有两个并排安装的LPDDR4X完全封装的BGA DRAM封装的M1 BGA基板与iPad版本的移动A系列处理器A12X和A12Z相同（或非常相似）。

X射线CT扫描可能是最好的工具，可以全面了解复杂的系统包装结构，同时仍提供详细的成像以供分析。 System Plus咨询公司已发布了其CT扫描结果的概述，并确定了M1中表面和衬底嵌入式硅去耦电容器的集成。该软件包的见解是标准System Plus咨询逆向成本分析的一部分。

System Plus最近通过新的分析升级了他们的成本报告，其中包括其早期报告中未提供的新内容。 System Plus首席执行官Romain Fraux表示：“新的Apple M1报告提供了两个重要的分析，它们是System Plus的新产品。除了非常流行的针对模具和封装级细节的反向成本报告之外，我们现在还提供平面图（或模具结构）报告以及TEM（透射电子显微镜）的前端结构分析。这份新的综合报告大大提高了我们基准测试工作的价值。”

几年来，围绕iPad Pro及其对苹果的意义围绕着许多讨论和猜测。 iPad Pro将会替代笔记本吗？这种想法也引发了有关移动处理器和iOS串联可能过渡到个人计算机产品的讨论。

毫无疑问，iPad Pro是苹果这次旅程的一部分。 iPad，Macbook Air和Pro以及Mac mini上包装设计的重复肯定表明了很多共性。

产品基准测试着重于成本。在芯片公司内部运作的竞争情报团队可能不必走远，就可以将性能规格与自己的设计进行比较。但是与竞争相比，巨大的竞争优势可能来自于成本结构。如果有正确的经验，行业见识和建模，将产品分解为裸露的硅将以合理的粒度显示这些细节。

使这项工作如此引人入胜的是机会，以揭示使半导体业务继续前进的创新。