2022年6月，蘋果發佈采用新處理器“AppleM2”的“MacBookPro”和“MacBookAir”。第一個發佈的是MacBookPro13英寸版本。圖1為MacBookPro13英寸版的包裝盒、上下部件外觀、拆下下蓋的外觀。無論是“iPhone”、“iPad”還是“MacBook”，蘋果產品無論是“iPhone”、“iPad”還是“MacBook”，無論是外形還是結構，都與過去的產品幾乎
圖 1 2022 年 6 月發佈的“MacBook Pro”外觀
來源：Techanarie Report
新款 2022 款 MacBook Pro 的結構與之前相同，隻需卸下大約 10 顆螺絲即可輕松卸下底蓋。(1)圖1右上角是3CELL電池，(2)是立體聲喇叭，(3)是熱管和風冷風扇，(4)是主處理器板，處理器板下方是鍵盤，（5））表示Wi-Fi天線，（6）表示具有TAPTIC功能的觸摸板。電池幾乎占一半，最大板尺寸為202mm x 83mm。
表 1對比 2020 年 11 月發佈的 MacBook Pro，首次配備“Apple M1”，以及 2022 年 6 月發佈的 MacBook Pro，首次配備 M2。
表 1 2022 年 6 月發佈的“MacBook Pro”外觀
來源：Tekanariye 報告
拆下底蓋，對比一下板子的正反面，你會發現它們幾乎是一樣的。每一個的內部排列、大小和形狀幾乎相同，佈線路線也相同。類似地，基板具有幾乎相同的尺寸、形狀和芯片佈局。大街上都說“處理器剛從M1換成M2”，其實也確實如此。您不能僅通過卸下底蓋來判斷。
但是，如果仔細看，電容的位置和數量是不同的，所以很明顯這兩個板是不同的。兩者價格都在 20 萬日元以下，但 2022 年款比 2020 年款高出 20% 左右。有處理器成本增加（同時功能增加）和內存性能提高等成本增加因素，但很可能也包括由於世界形勢的變化而導致的成本增加。
圖 2顯示如何拆卸基板。許多電線從電路板進出到觸摸板、鍵盤、顯示器、揚聲器、電池、外部端子等。卸下它們並擰下將它們連接到框架的螺釘，您就可以取出電路板。
圖 2.“M2”處理器的 MacBook Pro 拆解板
來源：Tekanariye 報告
在基板上添加加強金屬、散熱用熱管（散熱器）、散熱片、金屬框架等。散熱器采用覆蓋整個處理器部分的結構，並通過熱管與風冷風扇連接以釋放熱量。風冷風扇體積小，直徑46mm。它有許多葉片，而且很薄，因此可以非常順利地排出熱量。
移除熱管後，與 DRAM 集成的封裝中的 M2 處理器幾乎出現在電路板的中央。處理器右側和頂部有一塊黑色散熱片。此外，NAND閃存安裝在處理器的左上方。圖 2 的左下方顯示移除散熱片的電路板。散熱片一共三塊，其中兩塊配有電源IC，優化處理器的供電。散熱片的第三部分（板子右側）是一個接口IC。
M1/M2 的處理器和外圍芯片對比
表 2顯示 2020 M1 MacBook Pro 和 2022 M2 MacBook Pro 的處理器和外圍芯片的比較結果。
表 2 MacBook Pro with M1 和 MacBook Pro with M2 主要芯片對比
來源：Techanarie Report
處理器類型名稱已從“APL1102”更改為“APL1109”並且有所不同。與處理器結合的兩顆電源IC也有不同的型號名稱（拆開芯片後對比過內部）。
最大的區別是與處理器配對的 DRAM。M1采用LPDDR4X，M2采用高速LPDDR5。表 2 中未列出的其他一些芯片也已被替換。閃存仍然是日本鎧俠公司制造，但容量有所增加，是一個單獨的芯片。部分接口芯片和功率半導體也已更換。板子的外觀和尺寸，板上的芯片排列等幾乎一樣，但是處理器和外圍芯片都是100%更換的。
另一方面，觸摸板、音頻編解碼器、NFC（近場通信）控制器、運動傳感器、電池充電器IC等在2020和2022版本中完全相同。由於端子位置和尺寸相同，看來隻更換 2020 款 MacBook Pro 主板和 2022 款 MacBook Pro 主板就可以升級到 M2 版本。
比較 M1 和 M2
圖3是處理器M1和M2的比較。我們已經完成M2的芯片開孔，但是矽片開孔照片省略。
圖 3 M1 與 M2 對比
來源：Tekanariye Report
M1 基於臺積電的第一代 5nm 工藝制做，而 M2 則基於改進的第二代 5nm 工藝制造。安裝的晶體管數量也增加 25%，從 160 億增加到 200 億。至於實際的矽尺寸，如圖 3 所示，M2 比 M1 大一個尺寸。兩個CPU核心都是8個核心（4個高速核心+4個高效核心）。
M2 相比 M1 增加 2 個 GPU 核心，並且有 10 個（10 個核心）。此外，Neural Engine 的性能也從 11TOPS 提升到 15.8TOPS。內存接口在很多方面都進行放大，比如從LPDDR4X加速到LPDDR5，讓它成為名副其實的M2處理器。未來，將在此M2的基礎上實現進一步演進。
英特爾的Thunderbolt芯片終於消失
圖 4顯示安裝在 M2 MacBook Pro 的顯示控制板上的顯示時序控制器 TCON。
圖 4 M2 MacBook Pro 上的 TCON（顯示時序控制器）。使用與 24 英寸 iMac 相同的 TCON
來源：Techanarie 報告
所有大型顯示設備肯定會使用 TCON（智能手機和智能手表除外）。
Apple 的許多產品都使用 Parade Technologies（以下簡稱 Parade）的 TCON（iPad 也是如此）。
2021 年發佈的“24 英寸 iMac”和 2022 年發佈的 MacBook Pro 的 TCON 使用的是 Parade 的“DP855A”。雖然顯示器大小不同，但使用的是同一個TCON，很明顯蘋果產品的零件是通用的。順便說一句，2011 年發佈的 MacBook 的 TCON 是 Parade 的“DP615”。近 10 年來，Parade 芯片一直在被蘋果使用。此外，雖然圖 4 中未顯示，但 2011 年發佈的 MacBook 觸摸板 IC 是 Broadcom 的“BCM5976”。同樣的 BCM5976 也用於 2022 款 MacBook。還有其他用10 年的供應商。
表 3是過去 11 年 MacBook 型號的處理器和 Thunderbolt 接口芯片的相當簡短的列表（盡管我們幾乎每年都有該型號的數據）。
表 3. MacBook 外觀及主要處理器和 Thunderbolt 接口芯片列表
來源：Techanarie 報告
Thunderbolt 芯片是從 2011 型號安裝的。從那以後，所有的 Mac 產品都使用英特爾的 Thunderbolt 芯片。直到 2020 年 5 月發佈的 MacBook Pro，該處理器也還是由英特爾制造的。
自 2020 年 11 月發佈的 MacBook 采用 Apple M1 以來，英特爾處理器就已停止使用，但許多蘋果產品繼續使用英特爾的 Thunderbolt 芯片（2022 年 3 月發佈的“Mac Studio”也是英特爾制造的）。
不過，在 2022 年 6 月發佈的 MacBook Pro 中，已經換成非 Intel 的接口芯片。英特爾終於隨著 M2 版 MacBook Pro 消失。
M2”處理器看起來一樣，但內部卻“不同”
圖 5顯示 MacBook Pro 主板和主處理器 M2。
圖5：2022年6月發佈的MacBook Pro主板和M2處理器
來源：Tekanariye Report
M2處理器將DRAM整合到一個單獨的封裝中，並進行模塊化，使其成為繼“A12X”、“A12Z”和“M1”之後的第四款具有類似結構的蘋果芯片。右側有兩個DRAM，左側處理器側覆蓋有金屬LID用於散熱。金屬 LID 用粘合劑固定在處理器和封裝上，需要一些專業知識才能將其取下。電源IC安裝在板上處理器的上方和右側，進行電源關閉和電壓波動等處理。處理器和電源 IC 是芯片組的支柱，因此它們在任何非 Apple 系統中都非常靠近。
圖 6顯示從板上拆下的 M2 處理器封裝的背面。與板子相連的端子（信號和電源）排列密集。終端數量超過2500個。
圖6 M2封裝背面
來源：Techanarie Report
近年來，處理器和內存的並行化程度提高，由於電壓降低，電源必須加強，因此需要大量的 GND 引腳。因此，許多封裝有超過 2000 個引腳。有些封裝有超過 7000 個引腳。
M2有超過2500個球，球尺寸為0.28mm，間距為0.5mm。球形排列有四個孔，在這些部分中嵌入帶有左下角端子的矽電容器。雖然有嵌入陶瓷電容器的案例（例如高通和聯發科），但許多蘋果處理器都嵌入矽電容器。這四個電容器直接位於處理器的 DDR 接口上方，用於提高 DRAM 和處理器之間的效率。
圖 7顯示 M2 封裝中所有的芯片。圖 6所示的另外兩種類型的矽電容器也包含在內。右邊的 DRAM 堆疊 4 片或 8 片（用戶可以根據產品規格選擇 8GB 到 24GB 的 DRAM 容量），即使是最小的配置也有 8 片 DRAM 矽片。由於總共有 1 個處理器、8 個 DRAM 矽和 11 個矽電容器，因此 M2 封裝中總共有 20 個die。
圖7 M2芯片剖開
來源：Tekanariye Report
順便說一句，目前在一個封裝中擁有最多矽的是蘋果 2022 年 3 月發佈的“Mac Studio”中安裝的“M1 Ultra”。一個封裝內嵌入多達 135 塊矽片！！
隨著半導體小型化的推進，管腳的數量趨於增加（並行化和電源增強）。因此，2D（尺寸）、2.5D、3D等封裝技術的演進是必不可少的，但如何在功能性矽層壓的同時加入部件（電容器等）以保證特性和質量？
未來，將制造諸如在矽中介層（用於佈線的矽）中嵌入電容器等器件。甚至對 M1 Ultra 和最新的 AMD 2.5D“Ryzen 7 5800X3D”的橫截面分析也表明，它不僅僅是功能上的進化。為實現功能與特性並重，未來“多晶矽封裝”將繼續推進。
圖 8是 2020 年以後蘋果產品（MacBook Pro、iPad Pro、iMac 24 英寸等）使用的 M1 和 M2 芯片開口（剝線層）的照片對比。實際上，所有功能在照片中都清晰可見。
圖 8 比較 M1 和 M2 矽
來源：Tecanariye 報告
Apple 借助內部 IP 向前邁進
蘋果已經披露 M1 和 M2 的制造工藝和晶體管數量。M1有160億個晶體管，M2有200億個晶體管，電路規模增長25%。實際矽面積增長率為23.8%，略低於電路規模。集成密度增加約1%。GPU從8核增加到10核，增加被蘋果新命名為“媒體引擎”的8K處理功能，運算單元數量增加。
算術單元由標準單元和最小單元 SRAM 組合而成，因此即使在矽中也具有最高的集成密度。在從M1到M2的演進中，運算單元中核心數量的增加和功能的增加占大部分，因此整個矽片的集成密度趨於增加。M1 Pro和M1 Max也有更多的運算單元（GPU等核心數量），所以集成密度略高於M1。與M1相比，M2在電路規模和集成密度上都得到升級，當然也在升級。
表 4顯示 2020 年發佈的“iPhone 12”中使用的“A14”、2020 年發佈的 MacBook 中開始采用的 M1、2021 年發佈的“iPhone 13”中的“A15”以及 2022 年的 M2。是拆開所有芯片封裝，剝去佈線層，擴大高性能CPU的一個核心的照片對比。
表4：蘋果處理器 A14/M1/A15/M2 對比
來源：Techanarie 報告
CPU內部圖中可以看到的網狀部分是SRAM。黑色區域是排列邏輯單元的位置。SRAM由指令和數據組成。邏輯部分是純黑色的，但由於排列著數百萬個邏輯單元，在照片的分辨率下看起來隻是黑色。
A14 和 M1 具有相同的 CPU（形狀和大小），A15 和 M2 具有相同的 CPU。A14使用2個CPU，M1使用4個CPU，A15使用2個CPU，M2使用4個CPU。這張照片清楚地表明，Apple 正在理想地開發一個生態系統（內部 IP），該生態系統使用在同一傢公司內花費時間和精力設計的資產。筆者也曾在一傢半導體廠商開發過CPU等多個IP，但即使在同一傢公司內，也有很多不同部門分開開發的經驗，內部IP的徹底轉換也在進行中。由此可見，蘋果高度統一。
Apple 產品內部生產芯片的歷史
表 5簡要總結 Apple 產品的“內部生產歷史”。雖然沒有在表中顯示，但蘋果也在內部生產用於耳機和智能手表的 Wi-Fi 芯片、藍牙音頻芯片、UWB（超寬帶）通信芯片等。
表 5. Apple 產品內部生產芯片的歷史
來源：Techanarie 報告
2010 年，“iPhone 4”的“A4”處理器是內部制造的，2020 年，Mac 的 M1 也是內部制造的。2022 年，Thunderbolt 也將在內部制造。內部芯片組肯定在進步。
作者在日語中將芯片組解釋為“同心圓”。這是因為通過擴大圍繞處理器的圓圈來擴大覆蓋范圍很重要。從處理器、電源 IC 甚至高速接口開始，Apple 無疑正在擴大其同心圓（芯片組）。