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M1芯片只需半颗?拆解新款旧版MacBook Air/Pro,揭秘真相

2020-11-24 iFixit,Challey 阅读:
iFixit针对M1版MacBook Air/Pro的拆解出来了!但是,M1芯片只有半颗?基于Arm架构的M1只需一半?这可能是业界最大的误读!此前,EDN发表了多篇文章:《M1 Mac系列横向评测》,《M1与Intel处理器纵向评测》等,今天,我们带来最全最完整的的拆解解读。M1芯片只有一半的谜底也将解开。

iFixit针对M1版MacBook Air/Pro的拆解出来了!但是,M1芯片只有半颗?基于Arm架构的M1只需一半?这可能是业界最大的误读!此前,EDN发表了多篇文章:《M1 Mac系列横向评测》,《M1与Intel处理器纵向评测》等,今天,我们带来最全最完整的的拆解解读。M1芯片只有一半的谜底也将解开。a48ednc

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苹果发布Arm架构的M1处理器,在业界是一件颠覆性的事情。这次iFixit拆解了M1处理器和Intel处理器的MacBook Air和Pro,比较了他们的相似和不同之处。a48ednc

MacBook Air:M1版采用无风扇设计

与2020年初的Intel处理器MacBook Air不同,版搭载M1芯片的MacBook Air采用无风扇设计,机身左侧散热材料下面就是SoC芯片,可能是通过D面金属将热量导出。原本的风扇已由位于主板左侧的铝制散热器取代。a48ednc

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2020年以前的MacBook Air 的散热一直被消费者指责过热,最后苹果在2020 年初英特尔处理器机型上加入了风扇设计,这次换成 M1 芯片后又再度移除了风扇,iFixit 认为移除风扇主要是防止零件会出故障等情况,也能省去隔一段期间就要拆开清理风扇灰尘的麻烦。a48ednc

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MacBook Air 采用更长的铝金属散热片来替处理器散热,主要是依赖传导热量技术,将热能导到另一边温度较低的区域散热,这种设计带来的优势在于降低损坏,偶尔可能要换散热膏。不过iFixit还是对于MacBook Air无风扇设计表示了担忧,这种散热方案可能会让机身的散热时间延长很多,持续输出高性能的稳定性会是个隐患。a48ednc

除了新主板和散热器外,新的MacBook Air主板也因 M1 芯片而有不同设计,在 Air 内部采用新款电池型号,规格没差异太多,其余零件完全都差不多。iFixit说,维修的步骤 “可能几乎完全保持不变”。a48ednc

MacBook Pro:几乎没有变化

与MacBook Air存在较大的变化不同,在MacBook Pro上,几乎没有变化,仅有的改变主要集中在整块主板设计。iFixit开玩笑说,必须仔细检查一下免得拆错了机器。a48ednc

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MacBook Pro内部的改变比MacBook Air还少,这意味着一些零部件可以和上代产品通用,大大降低了维修的周期和成本。a48ednc

在之前的媒体评测中,搭载M1芯片MacBook Pro出色的散热给大家留下了非常深刻的印象,并且风扇在运转中几乎听不到声音。iFixit也很好奇,MacBook Pro的风扇会不会有什么与众不同的设计,或者采用了新的冷却技术。a48ednc

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散热模组和13寸英特尔版一样a48ednc

结果并非如此,M1 MacBook Pro的散热风扇设计都与2020款英特尔版本的13寸MacBook Pro完全一样,同样是“祖传的”采用一根铜管将热导到另一个小型散热器,再藉由风扇进行降温。a48ednc

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2020 M1处理器版 MacBook 与 Intel处理器版 MacBook 的风扇a48ednc

至于 MacBook Pro 在 CPU 高频率状态下运作,风扇并非是相当安静,M1同样会有高温问题,风扇声与 2020 年 MacBook Pro (英特尔款)完全相同,在无风扇设计的 Air 确实会比较安静。a48ednc

半颗M1处理器?最大的误读!也并非与内存“烧”在一起

下面是苹果基于Arm架构自研的新款 M1 芯片的真容:M1采用先进的5纳米工艺,就像新款iPhone中的A14一样。 它包含八个CPU核心(四个针对性能进行了优化,另外四个针对效率进行了优化),以及一个集成的GPU,该GPU具有7个或8个核心,具体取决于订购的配置。 (两者都在完全相同的生产线上使用相同的M1芯片,但是Apple按照称为“合并”的过程对它们进行分类,在这种过程中,档次稍低的芯片会导致一个GPU内核被禁用)。a48ednc

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iFixit指出,尽管MacBook Air和MacBook Pro的内部结构与英特尔版本几乎相同,但它们搭载了拥有苹果标识的亮银色M1芯片。a48ednc

这颗芯片看起来似乎只有一半,其实旁边是集成的8GB (2x4GB) SK海力士 LPDDR4X 内存,苹果称其为 UMA(Unified Memory Architecture): 统一内存存取架构。a48ednc

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与内存“烧”在一起,完全集成?

根据iFixit拆解的说法:通过将RAM“烧”到M1封装里,M1的每个部分(CPU,GPU,神经引擎等)都可以访问相同的内存池,而不必在多个地方复制或缓存数据。a48ednc

(原文:By baking RAM into the M1 package, each part of M1 (CPU, GPU, Neural Engine, etc) can access the same memory pool without having to copy or cache the data in more than one place. )a48ednc

不过,Challey 认为,这个解读不合理,从拆解出的情况来看,苹果应该是把2条4G的SK海力士LPDDR4X内存通过普通工艺(非芯片级)与M1芯片“捆绑”在一起,这样做的目的一方面是能够节省空间,增加集成度;另一方面,也是苹果最重要的“技术营销”手段,让个人私自更换或升级内存更难,从而提高高配置产品的收入。a48ednc

半颗M1芯片?

同时,业界对此均没有深入解读,可能导致读者直观的认为苹果研发的基于Arm的M1处理器只有半颗,甚至只需半颗。对此,Challey仔细研究后发现并非如此。a48ednc

经手工修补后的实际完整的芯片图如下:a48ednc

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实际上芯片是盖住了两条内存条的,这种集成只是简单“镶嵌”在一起。制图:Challey。a48ednc

进一步分析(by Challey)芯片左右两边均为内存位,M1版无论是MacBook Air还是MacBook Pro,均有两种内存配置:8G和16G。因此,当低配时只有一边“镶嵌”了两条内存;当高配时,两边均有内存,这时就有4*4G=16G内存了。a48ednc

这种芯片与内存虽然进行了“捆绑”式集成,但由于不是采用芯片级内存集成,不会提高系统级处理速度。a48ednc

iFixit认为,集成内存“看起来能提升速度和效率”,但是让用户无法自行进行更换,只能在刚开始选配时就做好决定。将整台设备全部集成在一块主板上,对于维修人员来说是“毁灭性”的打击,用户想升级硬件或某个部件出问题,只能整台换掉或买新机。a48ednc

M1版MacBook Pro 主板(下图)

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M1版MacBook Air 主板(下图)

在M1版的两款新的MackBook Pro和MacBook Air中,内存与芯片均这样“集成”在一起。a48ednc

关于两块主板之间的差异,iFixit注意到Pro带有更强大的电源相位设计和几个额外的I/O扩展器芯片:恩智浦PCAL6416AHF(标记为L16A)– I2C / SMB I/O扩展器(x2)a48ednc

T2消失

曾经在Intel处理器版本的Mac系列上,都集成了苹果臭名昭著的 T2 芯片(上图)。a48ednc

在这之前的很多年里,苹果一直在不断的将很多与安全性/加密相关的芯片级任务从Intel处理器转换到自己定制的T2芯片上。如今,这块T2芯片已经不再需要,直接通过 M1 内部的SE进行处理,在 M1 已经包含安全隔离区(Secure Enclave)和更多内建安全功能,同等 A 系列芯片相同。a48ednc

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拆解清单

这是iFixit在M1版MacBook Air/Pro 这两台机器上发现的完整芯片清单:a48ednc

  •     苹果M1 SoC(主芯片+ 2个Hynix 4GB LPDDR4X 4266 MHz IC)
  •     英特尔JHL8040R Thunderbolt 4重定时器(x2)(基本上是Thunderbolt 4扩展器/中继器)
  •     (西部数据?)SDRGJHI4 – 128GB闪存(x2)
  •     苹果1096和1097 –可能是PMIC
  •     德州仪器CD3217B12 – USB和供电IC
  •     苹果 USI 339S00758 – Wi-Fi 6 /蓝牙5.0模块
  •     华邦Q64JWUU10 – 64 Mb串行闪存
  •     瑞萨501CR0B
  •     Intersil 9240H1(也见于2019 MBP 13英寸)
  •     美国国家半导体4881A07
  •     Siliconix 7655 – 40A电池MOSFET
  •     恩智浦PCAL6416AHF(标记为L16A)– I2C / SMB I/O扩展器(x2)(M1 MacBook Pro版)

结语

Challey:苹果近年来一直以自己的方式来研发设计Mac系列产品 ,在处理器和芯片方面,苹果终于成功替换了Intel处理器,几乎完全使用了包括M1等核心处理的芯片;a48ednc

在维修和售后服务上,苹果也一直在提高集成度,让自行升级与维修变得越来越难,这也可能是苹果对笔记本存量市场的一种长远策略。未来再通过第三方对Mac系列进行维修,难度将会越来越高。不过,相信,中国深圳的华强北在这方面极具天赋,哪怕苹果再怎么“深度集成”,都有办法进行“更深度”的维修。a48ednc

本文拆解的图片和部分内容来源于iFixit。a48ednc

有关苹果M1处理器,EDN发表了多篇有关M1的文章,有兴趣的可以点击阅读:a48ednc

是Arm,导致了苹果与Intel的彻底分手吗?a48ednc

苹果M1芯片的高性能是怎么来的?a48ednc

苹果 M1 Mac系列(Mac mini/Pro/Air)横向评测a48ednc

M1纵向评测:苹果Mac系列M1单核“碾压”Intel十核i9...a48ednc

  • 是的,物理距离近,是可以提升几纳秒,这次性能炸裂,已下单,等货中。。。
  • 您对于UMA的理解没错,不过这篇拆解中提到的是:M1芯片与内存并没有进行芯片级的集成,所以不存在这种简单的捆绑式“粘”在一起就能提高内存访问性能。
  • UMA 本质上是为了统一内存访问,类似于 AMD 的 Smart Access Memory;无论其具体封装方法是什么样的,它实际上都提升了“系统级处理”效率。只不过它可能对开发者没有那么友好,但苹果的开发生态也是掌握在手的,所以开发也并不是什么。
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