![]() | |
生産時期 | 2020年11月11日(日本時間)から |
---|---|
設計者 | Apple |
生産者 | TSMC |
CPU周波数 | 0.6 GHz から 3.2 GHz |
マイクロアーキテクチャ | 「Firestorm」と「Icestorm」 |
命令セット | ARMv8.6A |
コア数 | 8コア(高性能コア×4 + 高効率コア×4) |
次世代プロセッサ | Apple M2 |
L2キャッシュ |
12MB(高性能コア) 4MB(高効率コア) |
GPU | Apple独自設計 8コアまたは7コア |
Apple M1は、AppleがMacおよびiPad向けにARMアーキテクチャのライセンスを受けて設計したシステムオンチップ(SoC)である[1]。TSMCの5nmプロセス製造されている。
2020年11月10日のApple Eventで発表された。Appleが「省電力シリコンとしては世界最速のCPUコア」「ワット当たりのCPU性能は世界最高」と述べている[1]他、実際にもAppleの主張が正しいことが数々のベンチマークや記事で判明している[2][3][注釈 1][9]。なお、M1のシングルコア性能(シングルスレッド性能)すなわちコアあたりのIPCが高い理由は、演算器 (ALU) と命令デコーダーの搭載数に起因している[10]。一方、メモリ容量がボトルネックとなるケースでは、8GBモデルではプロセッサ性能を活かせないこともある[11]。
Intel MacデバイスではIntel製CPUに加えGPUや各種チップセット、さらにApple独自のチップ(Apple T2等)を個別に搭載していたが、Apple M1はA14 BionicをベースにCPUやGPUのコア数を増強し、さらに必要な機能を追加して1つのチップとして統合したものである。これにより処理能力の向上と消費電力の抑制を両立し、Intel Macデバイスに比べ電源管理の最適化が容易となる。
ARM big.LITTLEと似たAppleの独自仕様を採用し、高性能コア「Firestorm」と高効率コア「Icestorm」各4コアの計8コアの構成とベースとなったA14 Bionicから増強されている[13][14]。Appleは、高効率コアの消費電力が高性能コアの10分の1だと述べている。Firestorm「高性能コア」は、192KBのL1命令キャッシュと128KBのL1データキャッシュ、12MBのL2キャッシュは高性能コア内で共有し、クロック周波数は0.6 GHz〜3.204 GHz、最大消費電力は13.8W。Icestorm「高効率コア」は、128KBのL1命令キャッシュと64KBのL1データキャッシュ、4MBのL2キャッシュは高効率コア内で共有し、クロック周波数は0.6 GHz〜2.064 GHz、最大消費電力は1.3W[15]となっている。
上記のCPU以外では、8コア(一部のモデルでは7コア)GPU、16コアNeural Engineを搭載しており、上記のコンポーネント以外にも画像信号プロセッサ(ISP)、NVMeストレージコントローラ、Thunderbolt 4 コントローラ(実際の製品ではThunderbolt 3に制限)、Secure Enclave なども搭載されている。
M1チップはユニファイドメモリ構造であり、CPUやGPUといったチップ内すべてのコンポーネントがメモリアドレスを共有している。メモリには4266 MHzのLPDDR4X SDRAM[16]が使用されており、下記画像の通りSoCと同一基板上にDRAMチップがハンダ付けで実装されている(SiPではない)。容量は8GBと16GBの2種類がある。
M1を搭載したMacでは、Rosetta 2を介してIntel Mac用ソフトウェア、iPhoneやiPadのアプリを動かすことができる[2][3]。
Apple M1チップは、以下の5モデルに搭載されている[17][18]。MacBook Air (M1, 2020)の下位モデルおよびiMac (M1, 2021)の下位モデルでは、GPUコアが1つ無効化され、7コアになっている[19]。
以下の表は「Firestorm」と「Icestorm」マイクロアーキテクチャに基づいた各種SoCを示している。
チップ名 | CPUコア数(高性能+高効率) | GPUコア数 | メモリ (GB) | トランジスタ数 |
---|---|---|---|---|
A14 | 6 (2+4) | 4 | 4 - 6 | 118億 |
M1 | 8 (4+4) | 7 | 8 - 16 | 160億 |
8 | ||||
M1 Pro | 8 (6+2) | 14 | 16 - 32 | 337億 |
10 (8+2) | ||||
16 | ||||
M1 Max[注 1] | 10 (8+2) | 24 | 32 - 64 | 570億 |
32 | ||||
M1 Ultra[注 1] | 20 (16+4) | 48 | 64 - 128 | 1140億 |
64 |