Apple M1 的發布風靡全球，從那時起，它證明了基于 ARM 内核的定制矽可以與主流 CPU 技術競争。是什麽讓 Apple M1 如此獨特，SoM 和 SoC 有什麽優勢，爲什麽 Apple M2 的傳聞證明了 SoM 設計的成功？
Apple M1 本質上是一(yī)個安裝在系統級模塊 (SoM) 上的片上系統 (SoC)，該模塊采用完全定制的架構，專門用于運行包括 macOS 在内的 Apple 産品。M1 的核心是 8 個 ARM 内核，其中(zhōng)四個專用于高性能，另外(wài)四個專用于高效率。SoC 中(zhōng)還集成了一(yī)個具有八核和多級緩存的 GPU。該 SoC 安裝在集成系統内存的闆上，具有 8GB 或 16GB 選項，這些選項不可升級。然後将整個設備封裝在散熱器中(zhōng)，闆下(xià)側的連接器允許安裝在設備中(zhōng)。出于這個原因，Apple M1 與其說是 SoC，不如說是一(yī)個 SoM，因爲它将多個矽器件組合成一(yī)個模塊，然後在外(wài)部電(diàn)路中(zhōng)使用。SoC 和 SoM 是新興技術，但它們并不“新”。Raspberry Pi 是向世界介紹 SoC 的衆多優勢的産品的一(yī)個很好的例子。爲 Raspberry Pi 供電(diàn)的 Broadcom 芯片将 CPU、MMU、GPU 和 I/O 控制器集成在一(yī)個封裝中(zhōng)。這意味着整個計算系統可以集成到單個信用卡大(dà)小(xiǎo)的 PCB 中(zhōng)。SoC 也大(dà)量用于物(wù)聯網設計，ESP32 就是一(yī)個很好的例子；它将 CPU、内存和無線電(diàn)控制器集成在一(yī)個封裝中(zhōng)。那麽爲什麽 M1 如此具有開(kāi)創性呢？在 M1 之前，隻有平闆電(diàn)腦和智能手機等移動個人計算設備使用 ARM 内核。主流計算設備（PC 和筆記本電(diàn)腦）使用 x86/x64 架構，隻有筆記本電(diàn)腦設備使用主流 CPU 的移動版本。這些 CPU 基本上來自以下(xià)兩家公司之一(yī)：英特爾或 AMD。衆所周知(zhī)，英特爾和AMD在移動行業有些欠缺，擁有強大(dà)的移動處理器往往意味着高能耗意味着電(diàn)池壽命縮短。ARM 内核提供的節能效果是它們一(yī)直是移動設備中(zhōng)關鍵參與者的原因。但Apple M1 改變了這一(yī)切，因爲它在設計時考慮了移動和桌面處理。使用多個内核，每個内核都專用于高性能或高效率，允許系統在優化性能的同時節省功耗。這種效率遠遠優于簡單地降低 CPU 時鍾或限制内存，因爲高性能内核将其矽空間專用于高性能，而高效内核将其矽空間專用于高效。這意味着在需要效率的時候，唯一(yī)專用于該任務的硬件正在運行。經驗結果表明，Apple M1 在最大(dà)負載下(xià)運行時消耗 39 瓦和 7 瓦，考慮到使用英特爾處理器的等效系統在空閑時消耗 20 瓦，在負載下(xià)消耗 122 瓦。M1 的成果有效地将蘋果産品的電(diàn)池壽命延長了一(yī)倍。
到目前爲止，SoC 和 SoM 的最大(dà)優勢之一(yī)是使用的所有矽空間都專用于設備将用于的特定應用。例如，來自 Intel 或 AMD 的現代 CPU 必須是通用計算機，因爲該 CPU 的應用程序是未知(zhī)的。客戶可以輕松地将英特爾 CPU 用于必須優先考慮 I/O 的機器人控制器、用于浮點運算必不可少的超級計算機或必須考慮能源效率的通用筆記本電(diàn)腦。這意味着英特爾必須使他們的設備盡可能通用，以便輕松集成到任何應用程序中(zhōng)。然而，這使得這種設備更像是“萬事通，無所事事”，因爲它不能專門用于任何一(yī)項任務。但是，可以将 SoC 設計爲僅集成對其将用于的任務必不可少的硬件。例如，移動處理器可以具有用于能量消耗的低能量電(diàn)路，而自動駕駛汽車(chē)中(zhōng)的視覺系統可以集成 AI 模塊以更快地處理神經網絡。因此，SoC 和 SoM 允許設計人員(yuán)定制完美适合應用的設計。
雖然報告尚未得到證實，但人們普遍認爲蘋果正在開(kāi)發 M2，它将取代 M1。有傳言稱，核心不會有太大(dà)變化，但 GPU 會得到改進，CPU 頻(pín)率會提高。這種設備的假定發布日期将是 2022/2023 年末，并爲大(dà)多數 Apple 産品提供動力。盡管 M2 尚未得到蘋果的确認，但 M1 的成功完美地展示了 SoC 和 SoM 的優勢。當然，Apple M1 并不是市場上最強大(dà)的處理器。該王冠屬于 Ryzen ThreadRipper 3990X，但就每瓦性能而言，M1 爲王。M1 的高效率使其能夠大(dà)幅延長電(diàn)池壽命，而專爲 macOS 定制硬件的能力允許超高效的操作系統設計。毫無疑問，SoC 和 SoM 将成爲計算設備的行業标準。但令工(gōng)程師興奮的是定制芯片服務，它可以讓客戶選擇半導體(tǐ)芯片并将它們連接到 SoM 上，就像定制 PCB 服務和組件組裝一(yī)樣。
