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Apple M3,苹果最短命芯片?
半导体行业观察· 2025-03-23 12:03
文章核心观点 苹果从 M2 过渡到 M3 虽带来新性能水平,但因 3nm 工艺问题面临生产、产品线、性能等多方面挑战,促使其快速向 M4 过渡,同时也为未来芯片发展提供经验教训 [1][20] 3纳米工艺带来了严重的生产问题 - 苹果转向 3nm 制造工艺合乎逻辑,此前 5nm 工艺成功且缩小晶体管尺寸可提升能效和性能,但 N3B 版本存在严重生产问题,包括产量低、与未来改进不兼容等 [3] - N3B 因激进设计规则和新组件导致产量下降、金属堆栈性能挑战,苹果为首批推出 3nm 芯片确保全部初始生产,面临早期采用风险,台积电早期生产良率低至 55%,M3 或成昂贵芯片 [3] - 极低生产良率迫使苹果和台积电进行“私下交易”,苹果只需支付可用芯片费用,该安排对抵消 M3 低良率财务影响至关重要 [4] - 苹果 2025 年底将 A17 Pro 转向 N3E 工艺,保护利润率并扩大 3nm 采用,但需花费 10 亿美元重新设计 M3 系列 CPU 集群和内存控制器 [5] M3产品线的不一致 - M3 生产的 N3B 和 N3E 工艺分歧导致产品线不一致,如 M3 Pro 内存带宽比前代少 25%,M3 Max 内存带宽上限降低,可能是为适应 N3B 工艺优先考虑可制造性 [7] - M3 芯片尺寸和复杂性提升,最大的 M3 Max 芯片含 920 亿个晶体管和 40 核 GPU,使早期 3nm 节点生产更具挑战性 [8][9] - N3B 工艺问题影响 M3 性能和生产,性能提升不均衡,基础版 M3 单核性能提升约 15%,M3 Pro 多核改进被内核数量减少掩盖;低良率限制产量,导致高端 Mac 和 MacBook 产品线延迟 [10][11] 各方面表现不佳 - M3 Max 的 40 核 GPU 在创意工作负载中表现优,但苹果放弃 M3 Ultra 型号是疏忽;iPhone 15 Pro 的 A17 Pro 芯片过热,引发对 M3 芯片低效率猜测 [12][13] - 苹果在 N3B 上生产 M3 虽想更快推出 3nm Mac,但面临产量和效率障碍,产品有些过渡 [12][13] 迈向M4的垫脚石 - 苹果从 M3 到 M4 过渡速度前所未有,表明想摆脱 M3 问题;台积电 N3E 工艺良率达 70 - 80%,可制造性改善,降低成本并提高性能 [14] - 苹果或把早期 3nm 芯片作为过渡设计,迅速调整 M3 以外产品线,下一次更新将采用 M4 芯片 [14] - 虽未公开批评 M3 芯片,但有迹象表明苹果内部承认挑战,如 A17 Pro 散热问题,且芯片工程师为不同节点设计两个版本核心 [15][16] - M4 采用全新方法,苹果强调其基于“第二代 3 纳米技术”,暗示 M3 第一代技术有缺陷,换代速度与常见节奏相比被描述为“激进的更新时间表” [16][17] 过渡到M4 - 苹果对硅片路线图有控制优势,但采用 N3B 工艺暴露激进采用新制造节点风险,与 M1 和 M2 平稳过渡对比明显 [20] - 苹果向台积电亚利桑那州工厂投资 25 亿美元确保长期供应链稳定,虽该工厂不会立即生产尖端芯片,但表明台积电未来开发更具战略性和可控性,不过工厂遇到人员配备问题 [20] - 台积电 2025 年下半年开始生产 N2,苹果可能是首批客户,不确定苹果是否会再次冒险早期采用;苹果未完全放弃 M3,在 Mac Studio 和 iPad Air 推出 M3 设备,可能因生产可扩展性 [21] - M3 转型是雄心勃勃且成功的实验,有挑战但为芯片进化必要步骤,M4 MacBook Air 发布或使 M3 产品线搁置 [22]