Appleエンジニアが独自のコンピュータライン用に設計した最初のチップであるAppleM1は、競合する多くのマイクロプロセッサや、他のAppleデバイスで使用されるほぼすべてのコンポーネント（特にシングルコアパフォーマンステストとグラフィックスベンチマーク）を上回りました。
Appleは親切にも金型の写真を投稿してくれ（新しいプロセッサを発表するための従来の戦略であるため、AMDとIntelに近づいたもう1つの小さな詳細）、AnandtechのAndreiFrumusanuのようなスーパーオタクによってすぐに分解されました。
当初の発表から、ARMベースのM1がSoCカテゴリの確実なエントリになることがわかっています。
アナリストは、チップレットから組み立てられたプロセッサを分析する方がおそらく簡単です（このようなCPUアーキテクチャは従来のアーキテクチャを採用することが期待されます）。各チップレットは本質的に別々のシリコン片だからです。 SoCのアーキテクチャを理解するには、少し（多分たくさん）調べる必要があります。
ブロック割り当て（最初はマップされていないマップ上）Apple M1
これらすべての取り組みは、競合他社やシリコンデバイスを効率的に整理することに関心のある人々に利益をもたらします。ご存知のように、モノリシックデバイスよりもチップレットを使用するパッケージシステムアーキテクチャの最も一般的な利点は、SoCソリューションがすぐに複雑になり、混乱し、高価になることです。これは、マイクロ回路に関与するすべての企業がSoC市場に参入できるわけではないという事実につながります。クラス最高の製品の設計を理解し、最先端の技術を研究することは、パッケージングチップの設計経験よりも重要です。
M1の機能
M1には多くの特徴的な機能があります。
まず、オンチップキャッシュメモリに割り当てられるスペースはごくわずかです。 Appleのエンジニアは、メモリではなく機能に重点を置いていました。 M1で使用されるUMAアーキテクチャは、LPDDR4Xメモリへの高速アクセスを提供しながら、ダイのスペースを解放します。 UMAを使用すると、チップ構造を最適化するために、CPUコアとGPUの両方で個々のメモリコンポーネントを共有できます。メモリモジュールの物理的な近接性を維持することは、モバイルプロセッサから借用した概念であり、パッケージ化されたシステムアーキテクチャのようにメモリがプロセッサの上に配置されます。これについてはかなり前に説明しました。つまり、パフォーマンスを向上させ、熱を効率的に放散するために同様のアプローチがコンピューターで使用され、モバイルデバイスから採用されたアーキテクチャによりコンパクトさとエネルギー効率が保証されます。
M1チップの大部分はグラフィックモジュール専用です。これは驚くべきことではありません。そしてそうです。 Appleがグラフィックスのパフォーマンスを犠牲にすることを誰も期待していませんでした。ある程度、このアプローチはモバイルアーキテクチャからも採用されています。
M1チップ設計のもう1つの重要な側面は、Appleが（物理コアではなく）論理セルの数を増やすことを選択したことです。これは、独自のOS用のプロセッサを開発する利点です。一部の機能をファームウェアに組み込み、CPUをオフロードして、より複雑なタスクを実行できます。私の良き友人であり、優れたテクノロジーアナリストであるPaul Boldtは、これについて何度も話してきました。彼の記事の1つは、Alan Kayからの引用であり、このテキストに挿入します。「ソフトウェアに真剣に取り組んでいる人は、独自のハードウェアを作成する必要があります。」
スティーブジョブズはアランケイを引用します
興味深い機能は、最先端のマイクロ回路を組み立てるために使用されるフリップチップ技術です。以前のテキストの1つでそれについて書きました。これにより、赤外線放射に対するシリコンの透明性により、チップデバイスで画像をすばやく取得できます。このアプローチは時間とお金を節約します。
Mac MiniはM1に簡単にアクセスできるため、ベンチマークテスト中にチップを監視することもできました。
サーマルイメージャーを使用すると、チップのアクティブ領域を温度で追跡できます。例として下の画像には、明るい黄色のスポットがあります。これは、コンピューターの実行中にアクティブになる高性能コアです。M1プロセッサ用に特別に構築されたベンチマーク（Geekbench 5など）に早期にアクセスできるため、熱分析により、FirestormコアとIcestormコア、GPUとニューラルプロセッサ、およびその他の多くのコンポーネントの場所が明らかになりました。
温度分析は非常に役立ち、他のテスト方法への扉を開きました。ただし、他のコンピューティングプラットフォーム（特にモバイルプラットフォーム）では分析が困難です。しかし、欲求があれば、解決策があります。さらに重要なことに（そして明らかに半導体市場では）、十分な予算があれば成功します。
サーマルイメージャーを使用したM1のシングルコアショット（出典：MuAnalysis）
M1の焦点の多くはそのアーキテクチャに関係していますが（そうあるべきです）、プロセッサの設計と構造で興味深いのは技術的な詳細だけではありません。 2つのサイドバイサイドLPDDR4Xメモリモジュールと完全にカプセル化されたBGADRAMパッケージを備えたM1BGA基板は、iPadで使用されるモバイルAシリーズプロセッサ（A12XおよびA12Z）と同一（または非常に類似）です。
おそらく、デバイスの複雑な構造を一般的に理解し、画像の詳細を提供するための最良のツールは、X線コンピューター断層撮影法です。 System Plus Consultingは、CTスキャン結果の概要を公開し、M1の表面とウェーハに埋め込まれたシリコンデカップリングコンデンサの両方の統合を分析しました。このチップ情報は、System PlusConsultingの標準的なコスト分析の一部です。
M1パッケージの将来のX線CT
System Plusは最近、コストレポートを更新して、以前のレポートにはない情報を含めました。SystemPlusのCEOであるRomainFroは、次のように述べています。「Appleの新しいM1チップにより、SystemPlusは2つの新しい分析方法を利用できるようになりました。チップの構造に関するレポートをまとめ、透過型電子顕微鏡でその表面を分析しました（チップとパッケージ自体を分析する標準のコストレポートに加えて）。新しいレポート方法により、ベンチマークサービスの価値が大幅に向上します。」
iPad Proはどのような役割を果たしましたか？
数年の間、iPadProとそのAppleにとっての価値について多くの議論と憶測がありました。 iPad Proはラップトップの代替品になりますか？この意見はまた、モバイルプロセッサとiOSのタンデムがパーソナルコンピュータ用のコンポーネントに移行する可能性についての議論を引き起こしました。
間違いなく、iPadProはAppleの旅の一部でした。 iPad、Macbook Air、Pro、およびMac miniでのチップアーキテクチャの繰り返しは、確かに一般化の傾向を示しています。
M1とA12Xは外部的に同一です
製品の比較分析の主なパラメータはコストです。チップ会社の競争力のあるインテリジェンスチームは、他の製品のパフォーマンスを自社の設計と比較するために遠くまで行く必要はないかもしれません。競合他社と比較してコスト構造を最適化することにより、大きな競争上の優位性を得ることができます。ベアダイレベルでデバイスを分割すると、適切な経験、業界の理解、およびシミュレーションにより、これらの側面が合理的な粒度で明らかになります。
この仕事を本当にエキサイティングなものにしているのは、半導体産業を推進し、この市場を前進させている革新を明らかにする機会です。
