蘋果CPU/GPU新處理器M1 Ultra 台積電代工 - 工程師

蘋果CPU/GPU新處理器M1 Ultra 台積電代工

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蘋果公司於3月8日召開2022年春季新品發表會「Peek Performance」，最大亮點就是推出
PC新處理器晶片「M1 Ultra」，是一種小晶片(Chiplet)技術，採用台積電獨家代工，以5
奈米家族製程生產。

「M1 Ultra」特色之一，在 M1 Ultra 中結合兩個 M1 Mac 晶片，然後與Apple專有
UltraFusion 封裝架構相連接。

[注] UltraFusion 是Apple的矽中介層技術(interposer technologies)，基本上是一種
封裝內互連，可橋接 M1 Ultra 中使用的兩個裸片。市場上推測，蘋果可能使用了台積電
的3DFabric技術來實現 UltraFusion。

「M1 Ultra」藉由UltraFusion封裝進行超融合技術
如何成功地將兩個 M1 Max 晶片組合成一個 M1 Ultra，藉由蘋果UltraFusion專有封裝架
構在 M1 Max 上的 die-to-die 互連技術。蘋果聲稱它可以以每秒 2.5 TB 的低延遲、處
理器頻寬在晶片周圍傳輸數據速度很快，Apple 稱其中介層技術寬頻相較其他競爭者提高
達 4倍。

Apple的UltraFusion 矽中介層技術
據知蘋果在 2021 年2月以臨時案遞交美國一項相關設計專利(US20210159180A1：HIGH
DENSITY INTERCONNECTION USING FANOUT INTERPOSER CHIPLET)。但它的方法不是獨一無
二的。AMD 和其他公司也為他們的 PC 晶片開發了矽中介層互連技術。

Apple 發明的另一個重要特色，是開發人員無需重寫代碼就能充分發揮其性能。也就是
UltraFusion讓Mac 軟體將該晶片視為一個處理器，而不是兩個。更意味著，App應用程序
可以訪問兩倍的晶體管，並將性能、效率和 GPU 內核翻倍，而無需調整代碼。

M1 Ultra處理器規格：
1140 億個晶體管在一個 840 平方毫米晶片上。
16 個性能核心，48MB 二級Cache快存。
4 個效率核心，配備 4MB 二級Cache快存。
64 個 GPU 核心。
高達 128GB DDR5記憶體，速度為 800GB/s。

AMD全面採用chiplet小晶片技術
目前，已有很多公司創建了自己的chiplet生態系統，包括Marvell的MoChi、英特爾的
EMIB以及新創公司zGlue提供的產品。尤其，AMD建構自己的chiplet生態系統，生產了
Ryzen和Epyc x86處理器。AMD自2019年開始全面投入Zen2 CPU內核和小晶片技術生產，同
時也在市場上取得優勢，也就是Zen2體系結構中採用的小晶片技術稱為Core Complex Die
（CCD），使用7nm製程製造與CPU內核相對應的CCD，並以14nm製造外圍管芯。Chiplet這
種方法降低了製造晶片所支援的零組件生產成本，而不僅僅針對7nm支援的零組件。AMD通
過將管芯與一種稱為Infinity Fabric On-Package（IFOP）的技術連接來解決管芯到管芯
連接的性能損失。

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