蘋果芯片，也沒辦法

在蘋果M3芯片發布的半年後，繼任者M4突然闖入了大家的視线中，雖然是用在iPad Pro上的處理器，但性能提升一點也不算小。

根據蘋果的說法，M4對比M2，CPU提升50%，GPU整體渲染提升了4倍，還能在功耗減半的情況下提供同等性能，總之又是一次蘋果式的性能飛躍。

但蘋果卻有意無意地忽略了M3——這款可能是蘋果最短命的處理器。上一款壽命如此短暫的蘋果處理器可能還要追溯到A5X，這款處理器在2012年3月發售的iPad 3上首發，當年10月就宣布了搭載了A6X的iPad 4，實際壽命只有短短的7個月。

M3如今面臨着和當初A5X一樣的窘境，強大性能向來是消費者換機的最大動力之一，但在短短半年後，蘋果就推出了更強更好的產品，最新的處理器眨眼就變成了次新的處理器，這樣的迭代速度未免也有些太快了。

一個更致命的問題已經被拋出來：蘋果的自研芯片，還有多少勝算？

“無疾而終”的M3

去年下半年MacBook發布會上，蘋果公布了採用3nm工藝的M3系列芯片，這也是首款採用3nm的M系列芯片，在發布會上，蘋果也是猛吹了一波性能參數：

蘋果表示，M3 芯片搭載 250 億個晶體管——比 M2 多 50 億個，配備採用新一代架構的 10 核圖形處理器，帶來比 M1 快達 65% 的圖形處理性能，搭載 8 核中央處理器，包含 4 個性能核心和 4 個能效核心，與 M1 相比，可實現最高達 35% 的中央處理器性能提升，還支持最高可達 24GB 的統一內存。

M3 Pro 芯片搭載 370 億個晶體管和一塊 18 核圖形處理器，與 M1 Pro 相比，圖形處理器帶來的速度提升最高可達 40%。對統一內存的支持提高到最高 36GB，。12 核中央處理器設計由 6 個性能核心和 6 個能效核心構成，與 M1 Pro 相比，可實現最高達 30% 的單线程性能提升。

M3 Max 芯片中的晶體管數量增加到 920 億個， 40 核圖形處理器比 M1 Max 速度最快達 50% ，還支持最高達 128GB 的統一內存， 16 核中央處理器搭載 12 個性能核心和 4 個能效核心，速度比 M1 Max 提升多達 80%。

從蘋果的描述中我們可以發現，蘋果在極力避免M3和M2芯片的直接性能對比，這是一件讓人匪夷所思的事情，畢竟最早的M1芯片是2020年發布，2023年的芯片在升級了工藝與核心的情況下和M1系列做比較，只能說有些勝之不武了。

那么蘋果爲什么會在明知性能提升不大的情況下，還要推出M3芯片和對應的MacBook呢？

答案倒也很簡單，就是上一代M2芯片的Mac產品銷量表現過於慘淡了。

據The Elec報道，由於 PC 市場嚴重低迷，Mac 銷量“直线下降”，蘋果在2023年 1 月份完全暫停了M2 系列處理器的生產。

與A系列芯片採用扇出晶圓級封裝（FO-WLP）封裝，台積電稱之爲InFO（Integrated Fan Out）不同，M2芯片的最終加工採用的是通用倒裝芯片封裝工藝。一旦台積電完成預處理過程，晶圓加工產品將被送往Amkor的韓國工廠進行封裝工作。而在2023年1月和2月，台積電並未送達這部分產品，產线也闲置了兩個月，知情人士表示，雖然自3月以來晶圓已經陸續抵達，但數量僅爲往年的一半。

蘋果CEO庫克也在在2023 年第一季度財報電話會議上承認，蘋果在 PC 市場面臨“充滿挑战”的局面。“這個行業正在萎縮，”庫克說，“蘋果的份額較低，但我們在蘋果芯片方面擁有競爭優勢，因此從战略上講，蘋果在市場中處於有利地位，但短期內會有點困難。”

爲了挽救搭載M2的Mac產品缺少競爭力的局面，蘋果的選擇是在2023年底推出用上3nm工藝的M3芯片，以及對應的MacBook。

但當蘋果下定決心要在2023年就推出3nm工藝的Mac時，它遇到了新的問題——台積電的N3B工藝。

台積電在N3節點上經歷了一場漫長噩夢。最初的N3即N3B，有25 個 EUV 層，幾乎是 N5 的兩倍，這也導致其生產難度很大，而且價格昂貴，考慮到性能、功率和密度方面的改進乏善可陳，大多數客戶都不愿意支付高昂的費用。

N3 出現的問題，最終導致台積電錯過了主要工藝節點的2 年升級周期，N3B最終在 2022 年第四季度投產，而N3E 則要等到 2023 年中後期投產，這不僅導致了蘋果被迫延期芯片計劃——其原計劃在2022年iPhone上採用N3工藝，很多客戶也在N3B上打起了退堂鼓，諸如Zen 5、英特爾GPU和博通定制ASIC等產品，要么繼續用N5，要么轉向N3E這一後續改進工藝。

事實上，除了蘋果的M3系列和A17 Pro外，幾乎沒有廠商愿意用台積電的N3B工藝，這也爲蘋果和台積電之間的甜心交易（Sweetheart deal）埋下了伏筆。

2023年8月，國外科技媒體 The Information爆料稱，蘋果向台積電下單巨額3nm芯片訂單，但要求未合格芯片需台積電承擔，台積電 3nm 初期的良率大約在 70% 左右，蘋果達成這樣的協議後，可以節省數十億美元。

這也形成了一道奇異的風景线，一方面是台積電的3nm獨步於天下，另一方面蘋果卻不愿意爲不合格的晶圓多付錢，與其說是蘋果強硬要求，倒不如說是台積電半推半就，讓蘋果在N3B上形成了事實上的獨佔。

這種情況不禁讓我們回想起了台積電的N10和N20這兩個同樣短命的工藝。

當時，台積電16nm/20nm制程在經歷了2016年第四季度的峰值之後，有部分客戶在2017年轉移到了10nm上，其中包括華爲海思的麒麟970，蘋果的A11與A10X，其中A11是台積電10nm的主要客戶。

但除了這兩位外，就鮮少能聽到採用10nm的台積電客戶了，10nm一度在台積電財報中達到了11%的營收佔比，但在2017年後，這一比例迅速下降，7nm工藝成爲了更多廠商的選擇。

至於台積電的20nm，更是一項臭名昭著的工藝，雖然不少處理器都用了這一工藝，如高通驍龍810、蘋果A8、英偉達Tegra X1、聯發科Helio X20等，但無一例外遇到了發熱嚴重，功耗失控的問題，讓大家體驗了一把當初“台漏電”的恐怖。

20nm之差勁，客戶要么快速遷移到接下來的16nm節點上，要么勉爲其難地用回了28nm工藝，2015年不僅讓手機和處理器廠商如坐針氈，也讓台積電經歷了至暗時刻。

如今再看台積電的N3B，大概率也會步N10和N20的後塵。根據WikiChip的說法，N3 節點似乎是一個一次性節點，台積電的工程師們在前進的道路上遇到了一些障礙，於是決定中途改變，從高層次來看，N3B具有不同的 PPA，以及該公司聲稱旨在提高產量的 “截然不同”的設計規則，結果就是後續的N3E 不會提供任何從 N3B 直接遷移的路徑，最終 N3B 成爲了設計人員的死結，這也是爲什么台積電希望大多數客戶使用 N3E 的原因。

問題來了，爲什么台積電要特意推出一個N3B呢？簡單的解釋是，台積電只是爲了實現對蘋果這樣的早期技術採用者的承諾，在今年結束後，或許N3B這一工藝就會淡出大家的視线。

當然，不止是N3B，還有用了N3B的蘋果M3系列和A17 Pro，在決定採用這一短命工藝後，蘋果可能早就預見了這些處理器的結局。

乏善可陳的M4

回想2020年時，蘋果首款自研Mac處理器的登場之時，在科技圈與半導體圈裏刮起了一場旋風，曾經不可一世的英特爾居然被蘋果踢出了局，當時所有媒體都在盤點蘋果從A4开始的自研之路，人人都在寫蘋果逆襲打破壟斷的爽文。

這是蘋果歷史上最輝煌的時刻之一，有人列舉了蘋果Mac從摩托羅拉68000平台換至Power PC平台，再轉至英特爾x86平台，如今選擇自研的ARM的平台，試圖以此來證明了一個新時代的开啓。

2021 年第一季度，受疫情等因素影響，PC 行業的整體出貨量同比增長了 55% ，而蘋果的Mac 銷量更是迎來了驚人的 111.5% 增長。在2020到2022這三年裏，Windows PC市場增長6%，Mac市場卻增長了60%，2022年Mac市場份額更是突破10%，達到10.8%，在蘋果的大本營——美國市場中，Mac的份額還要更高一些，在2022年第四季度達到了17%。

但好消息全部都留在了逝去的三年裏，從2023年初开始，蘋果Mac就开始了跌跌不休：2023年Q1，Mac全球出貨量481.9萬台，市場份額8.7%，同比下滑34.2%；Q2，Mac全球出貨量529.3萬台，市場份額8.9%，同比下滑0.3%；Q3，Mac全球出貨量626.6萬台，市場份額9.7%，同比下滑24.2%。

在蘋果2023年第三季度的財報會議中，蘋果首席財務官盧卡・馬埃斯特裏（Luca Maestri）將Mac銷量下滑歸咎於過於激烈的市場競爭，以及2022年被壓抑的銷量釋放，導致比例數據過高。

蘋果CEO對CNBC表示，預計 Mac 的市場表現將在聖誕購物季期間有所改善，他認爲由於蘋果推出了 M3 系列芯片，以及搭載該芯片的 Mac 新品，Mac 業務在2023年第四季度會有明顯好轉。

不過很可惜，老謀深算的庫克這一次也失算了，根據蘋果2024年第一財季的財報，該季來自於Mac的營收爲77.35億美元，上一年同期爲108.52億美元，遠低於分析師此前預期的96.3億美元。

M3沒帶動Mac銷量，出乎分析師和蘋果高管的意料，也讓M3 MacBook站在了風口浪尖，要知道，蘋果在M3上可是花了血本的，國外分析師 Jay Goldberg表示，蘋果公司爲了 M3 系列芯片的流片花費了 10 億美元，天文數字的流片費用，換來的卻是遠低於預期。

有意思的是，知名分析師郭明錤在2023年10月表示，如果 M3 芯片依然無法提振 MacBook 出貨量，蘋果可能會在 2025 年推出全新設計的 MacBook Pro，此外可能會考慮（目前尚未確定）推出低價版 MacBook，以進一步提高出貨量，目標每年出貨量在 800-1000 萬台以上。

換句話來說，蘋果這是放棄了Arm版Mac以芯片升級爲主要賣點的路线，轉而考慮在設計和售價做文章，是不是有些似曾相識？這正是之前英特爾版MacBook的做法，大尺寸的賣不動了？那就做個12英寸的MacBook吧，缺少升級亮點？那就加上TouchBar和蝶式鍵盤這樣花裏胡哨的硬件功能，總之沒有賣點也要強行制造賣點。

此一時彼一時，當初蘋果Mac在M1推出時有多得意，現在就有多失意，蘋果以爲自己制造了一場Arm筆記本普及的風暴，結果三年過去後發現自己只是風口上的一只豬，Mac重新回到了它原本該有的市場地位。

M1的成功，一方面是居家辦公帶來的需求激增，另一方面當然也有台積電的功勞，雖然前文中的台積電N3B工藝拉了一個大跨，但在2020年這一時間節點上，台積電N5相較於英特爾與三星各自的工藝，領先了好幾步，這也爲M1那極端優異的功耗控制立下了功勞。

如今看來，蘋果M系列自研芯片頗有些“一鼓作氣，再而衰，三而竭”的感覺，盡管蘋果還在強調M2和M3相較於M1的提升，但市場上賣得最好認同度最高的，卻依舊是M1那幾款產品。

伴隨着台積電N3E工藝的大規模量產，M3系列注定會成爲蘋果的棄子，但蘋果似乎並不死心，又以相當快的速度准備了N3E的M4，用它來替代昂貴的M3，先把成本降下來後再做他想。

根據彭博社馬克·古爾曼的說法，蘋果的目標是從今年年底到明年年初發布Mac新品，新款 iMac、低端 14 英寸 MacBook Pro、高端 14 英寸和 16 英寸 MacBook Pro 以及 Mac mini 都將採用 M4 芯片。

古爾曼認爲，蘋果計劃在整個 2025 年推出更多的 M4 Mac，包括在2025年春季更新的 13 英寸和 15 英寸 MacBook Air，2025年中左右更新的 Mac Studio，以及在 2025 年晚些時候更新的 Mac Pro。

其表示，M4 芯片系列包括入門級的 Donan、功能更強大的 Brava 和代號爲 Hidra 的高端處理器，蘋果計劃強調這三款處理器的人工智能處理能力，以及它們會如何與今年夏季WWDC上發布的下一版的macOS 集成。

Donan 芯片將用於入門級 MacBook Pro、新款 MacBook Air 和低端版 Mac mini，而 Brava 芯片將用於高端 MacBook Pro 和高價版 Mac mini。至於 Mac Studio，蘋果正在測試採用尚未發布的 M3 系列芯片和 M4 Brava 處理器變體的版本，Hidra 芯片則會搭載於蘋果最高端的台式機 Mac Pro之上。

那么M4會比M3表現更爲亮眼嗎？未必見得。

首先，N3E相較於N3B並不是質的飛躍，甚至可以這樣認爲，兩塊芯片實際上是蘋果的兩份3nm答卷，當我們把M3和M4放在一起時會發現，即使是紙面上的提升，也有些乏善可陳。

首先是CPU部分，完整版的 M4包括 4 個性能核心和 6 個效率核心，對比 M3 多 2 個效率核心，而乞丐版的 iPad 在核心上動了刀，爲3個性能核心+6個效率核心的配置，而GPU部分，M4幾乎和M3保持了一致，同樣是10核心，也支持M3就具有的動態緩存、光线追蹤硬件加速以及網格着色等功能。

NPU部分是M4提升最大的地方，M4 的 16 核神經網絡算力高達 38 TOPS，對比M3的18TOPS，高出了整整 20 TOPS，還超過了蘋果A17 Pro的NPU的 35TOPS的算力，按照蘋果的說法，這對於未來的AI應用幫助很大。

再來看實際跑分，在最新的GeekBench 6跑分測試中，搭載完整版M4的iPad Pro ，單核跑分爲 3767 分，多核跑分爲 14677 分，與上一代M3（3053）相比，單核性能提升了 25%，多核性能與最新的 11 核M3 Pro（15261）大致相當，而GPU的Metal 測試成績爲 53792 分, 比M3 (47420)提升了13.4%，沒有超過規模更大的M3 Pro。需要注意的是，跑分中的iPad Pro的處理器頻率拉到了4.4GHz，而頻率最高的M3 Max的實際頻率也不過4.1GHz左右。

而在代表NPU的 Geekbench ML 0.6.0 測試中，M4的得分爲 9234，比搭載 M2 的 iPad Pro 的 7511 分高出約 22.9%，與14 英寸 MacBook Pro 的M4（8365）比較，提升幅度僅爲 10.4%。

這時候大家可能覺得不對了，不是多了20TOPS算力嗎，怎么跑分只提升了10.4%呢？實際上，蘋果在這裏玩了一個文字遊戲，M3的18TOPS是在FP16精度下得出的，而M4的38TOPS是在INT8精度下得出的，後者實際上要打個對折，也就是19TOPS，這樣算下來實際的TOPS提升只有5%左右。

與當初的英特爾 x86 處理器相比，M1無疑是一款跨時代處理器，但之後的M2、M3和M4，似乎都只是在M1架構的基礎上不斷改進，並沒有巨大的提升，M4的在iPad 上的頻率甚至拉到了4.4GHz，要知道M3在MacBook Pro上運行的頻率也不過4.05GHz而已。

蘋果爲什么選擇讓iPad Pro來首發M4芯片呢？主要還是想推動iPad的銷量。今年2月，iPad營收成爲第一財季少見的亮點，蘋果該季來自iPad的淨營收爲93.96億美元，較2023年同期的72.48億美元增長29.7%，超出華爾街分析師預計的77.6億美元，東方不亮西方亮，既然M3帶不動Mac的銷量，那么就用M4來帶動iPad的銷量。

但就M4的性能提升來看，這一意圖能否實現，可能要打上一個大大的問號了。