ชิปประมวลผล Apple Silicon นวัตกรรมสถาปัตยกรรม SoC ของ Apple

Apple Silicon คือชุดของชิปประมวลผลประเภท System on a Chip (SoC) และ System in a Package (SiP) ที่ออกแบบโดยบริษัท Apple Inc. โดยส่วนใหญ่ใช้สถาปัตยกรรม ARM เป็นพื้นฐาน พร้อมทั้งมีการพัฒนาชิปเฉพาะทางสำหรับอุปกรณ์และฟังก์ชันการเชื่อมต่อไร้สายต่าง ๆ ชิปเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์เกือบทุกชนิดของ Apple ไม่ว่าจะเป็น Mac, iPhone, iPad, Apple TV, Apple Watch, AirPods, AirTag, HomePod และ Apple Vision Pro

การเปลี่ยนผ่านสู่ Apple Silicon ในเครื่อง Mac

ในการประชุม WWDC 2020 Apple ได้ประกาศการเปลี่ยนผ่านครั้งสำคัญโดยการนำชิปที่ออกแบบเองมาใช้ในเครื่อง Mac ภายใต้ชื่อเรียก Apple silicon โดยเครื่อง Mac รุ่นแรกที่ใช้ชิปตระกูล M (เริ่มต้นด้วย Apple M1) ได้เปิดตัวเมื่อวันที่ 10 พฤศจิกายน 2020 และกระบวนการเปลี่ยนผ่านของผลิตภัณฑ์ Mac ทั้งหมดมาสู่ Apple Silicon ได้เสร็จสมบูรณ์ในเดือนมิถุนายน 2023

กระบวนการผลิตและกลยุทธ์การออกแบบ

Apple ดำเนินธุรกิจในรูปแบบ Fabless Manufacturer คือเป็นผู้ออกแบบชิปภายในบริษัท แต่จ้างโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ภายนอก (Contract Foundries) เช่น TSMC และ Samsung ในการผลิตจริง การควบคุมการบูรณาการระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อย่างเบ็ดเสร็จช่วยให้ Apple สามารถรีดประสิทธิภาพของชิปออกมาได้สูงสุด

กลยุทธ์ Chip Binning

Apple ใช้กลยุทธ์ที่เรียกว่า Chip Binning เพื่อลดต้นทุนและเพิ่มอัตราผลตอบแทนจากการผลิต (Yield) โดยหากชิปที่ผลิตออกมามีจุดบกพร่องในบางส่วน (เช่น คอร์ของ GPU บางตัวใช้งานไม่ได้) Apple จะทำการปิดส่วนที่บกพร่องนั้นและปรับระดับสเปกของชิปให้ต่ำลงแทนที่จะทิ้งชิปทั้งตัว วิธีนี้ทำให้ Apple สามารถนำเสนอผลิตภัณฑ์ในระดับราคาที่แตกต่างกันได้โดยไม่ต้องออกแบบชิปแยกหลายรุ่น เช่น MacBook Air รุ่นเริ่มต้นที่อาจใช้ชิป M-series ที่ถูกปิดคอร์ GPU บางส่วน

ชิปตระกูล A-series

ชิปตระกูล A-series เป็น SoC ที่ใช้ใน iPhone, iPad บางรุ่น (เช่น iPad Mini และ iPad รุ่นเริ่มต้น), Apple TV และเคยใช้ใน iPod Touch รวมถึง HomePod รุ่นแรก โดยชิปเหล่านี้จะรวมเอาหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) บนสถาปัตยกรรม ARM, หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU), หน่วยความจำแคช และวงจรอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ไว้ในแพ็กเกจเดียว

Apple A4 จุดเริ่มต้นของการออกแบบเอง

Apple A4 เป็น SoC ตัวแรกที่ Apple ออกแบบเอง ผลิตโดย Samsung เปิดตัวในปี 2010 ใน iPad รุ่นแรก และต่อมาถูกนำไปใช้ใน iPhone 4, iPod Touch รุ่นที่ 4 และ Apple TV รุ่นที่ 2 โดยใช้ CPU ARM Cortex-A8 และ GPU PowerVR SGX 535 ผลิตด้วยกระบวนการ 45 นาโนเมตร เน้นประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นหลัก

Apple A5 การก้าวสู่ Dual-core

Apple A5 เข้ามาแทนที่ A4 โดยเปิดตัวครั้งแรกใน iPad 2 (มีนาคม 2011) และ iPhone 4S โดยมีการอัปเกรดเป็น CPU ARM Cortex-A9 แบบ dual-core และ GPU PowerVR SGX543MP2 ซึ่งให้ประสิทธิภาพด้านกราฟิกสูงขึ้นกว่ารุ่นก่อนอย่างมาก นอกจากนี้ยังมีการออกรุ่นปรับปรุงที่ใช้กระบวนการผลิต 32 นาโนเมตร เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่ในอุปกรณ์อย่าง Apple TV รุ่นที่ 3 และ iPad Mini