애플 실리콘

Mac 전환 대상 애플 실리콘
애플 실리콘 ARM 아키텍처 제품군 유니버설 2 바이너리 로제타2 개발자 전환 키트
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Apple silicon은 Apple Inc.에서 설계한 일련의 시스템 온 칩(SoC) 및 패키지 내 시스템(SiP) 프로세서를 말하며, 주로 ARM 아키텍처를 사용합니다. Mac, iPhone, iPad, Apple TV, Apple Watch, AirPods, AirTag, HomePod 및 Apple Vision Pro 장치의 기본입니다.

애플은 2020년 6월 22일 WWDC 2020에서 맥 컴퓨터를 인텔 프로세서에서 애플 실리콘으로 전환할 계획을 발표했습니다.^[1][2] 애플 M1 칩으로 제작된 첫 맥은 2020년 11월 10일에 공개되었습니다. 2023년 6월 기준, 전체 맥 라인업은 애플 실리콘 칩을 사용합니다.

Apple은 Apple 실리콘 칩과 회사의 하드웨어 및 소프트웨어 제품의 통합을 완전히 제어합니다. 조니 스라우지는 애플의 실리콘 디자인을 담당하고 있습니다.^[3] 칩의 제조는 TSMC와 같은 반도체 계약 제조업체에 아웃소싱됩니다.

시리즈

애플 A 시리즈의 진화

A4 2010년 3월 12일 ~ 2013년 9월 10일 A5 2011년 3월 2일 ~ 2016년 10월 4일 A5X 2012년 3월 7일 ~ 10월 23일 A6 2012년 9월 12일 ~ 2015년 9월 9일 A6X 2012년 10월 23일 ~ 2013년 10월 22일 2014년 3월 18일 ~ 10월 16일 A7 2013년 9월 10일 ~ 2017년 3월 21일 A8 2014년 9월 9일 ~ 2022년 10월 18일 A8X 2014년 10월 16일 ~ 2017년 3월 21일 A9 2015년 9월 9일 ~ 2018년 9월 12일 A9X 2015년 11월 9일 ~ 2017년 6월 5일 A10 퓨전 2016년 9월 7일 ~ 2022년 5월 10일 A10X 퓨전 2017년 6월 5일 ~ 2021년 4월 20일 A11 바이오닉 2017년 9월 12일 ~ 2020년 4월 15일 A12 바이오닉 2018년 9월 12일 ~ 2022년 10월 18일 A12X Bionic 2018년 10월 30일 ~ 2020년 3월 18일 A13 바이오닉 2019년 9월 10일 ~ 현재 A12Z Bionic 2020년 3월 18일 ~ 2021년 4월 20일 A14 바이오닉 2020년 9월 15일 ~ 현재 A15 바이오닉 2021년 9월 14일 ~ 현재 A16 바이오닉 2022년 9월 7일 ~ 현재 A17 프로 2023년 9월 12일 ~ 현재

"A" 시리즈는 아이폰, 특정 아이패드 모델, 애플 TV에 사용된 SoC 제품군입니다. "A" 시리즈 칩은 단종된 아이팟 터치 라인과 오리지널 홈팟에도 사용되었습니다. 하나 이상의 ARM 기반 프로세싱 코어(CPU), 그래픽 처리 장치(GPU), 캐시 메모리 및 모바일 컴퓨팅 기능을 제공하는 데 필요한 기타 전자 장치를 단일 물리적 패키지 내에 통합합니다.^[4]

애플 A4

애플 A4는 삼성이 자체 설계한 최초의 SoC 애플인 PoP SoC입니다.^[5] ARM Cortex-A8 CPU(삼성 S5PC 110A01 SoC에도^[6][7] 사용됨)와 PowerVR SGX 535 그래픽 프로세서(GPU)를 결합한 제품으로,^[8][9][10] 모두 삼성의 45나노미터 실리콘 칩 제조 공정을 기반으로 제작되었습니다.^[11][12] 디자인은 전력 효율성을 강조합니다.^[13] A4는 2010년 애플의 아이패드 태블릿에서 상업적으로 첫 선을 보였고,^[8] 이후 아이폰 4 스마트폰,^[14] 4세대 아이팟 터치, 2세대 애플 TV에 사용되었습니다.^[15]

"허밍버드"라고 불리는 A4에 사용된 Cortex-A8 코어는 삼성이 칩 디자이너 Intrinsity와 협력하여 개발한 성능 향상을 사용한 것으로 여겨집니다. 다른^[16][17] Cortex-A8 디자인보다 훨씬 높은 클럭 속도로 실행할 수 있지만 ARM이 제공하는 디자인과 완전히 호환됩니다.^[18] A4는 첫 번째 아이패드에서 1GHz,^[19] 아이폰4와 4세대 아이팟 터치에서 800MHz, 2세대 애플 TV에서 공개되지 않은 속도로 작동합니다.

A4의 SGX535 GPU는 이론적으로 초당 3,500만 개의 폴리곤과 5억 개의 픽셀을 처리할 수 있지만 실제 성능은 상당히 떨어질 수 있습니다.^[20] 기타 성능 향상에는 추가적인 L2 캐시가 포함됩니다.

A4 프로세서 패키지에는 RAM이 포함되어 있지 않지만 PoP 설치를 지원합니다. 1세대 아이패드, 4세대 아이팟 터치,^[21] 2세대 애플TV는^[22] A4에 저전력 128MB DDR SDRAM 칩 2개(총 256MB)를 탑재했고, 아이폰4는 256MB 패키지 2개로 총 512MB입니다.^[23][24][25] RAM은 ARM의 64비트 너비 AMBA 3 AXI 버스를 사용하여 프로세서에 연결됩니다. iPad의 높은 그래픽 대역폭을 제공하기 위해 RAM 데이터 버스의 폭은 이전의 ARM11 및 ARM9 기반 Apple 장치의 두 배입니다.^[26]

애플 A5

애플 A5는 A4를 대체한 삼성에서^[27] 제조한 SoC입니다. 이 칩은 2011년 3월 애플의 아이패드 2 태블릿을 출시하면서 상업적으로 첫 선을 보였고,^[28] 그 해 말 아이폰 4S 스마트폰으로 출시되었습니다. A4와 비교했을 때 A5 CPU는 "두 배의 작업을 할 수 있다"고 애플에 따르면 GPU는 "최대 9배의 그래픽 성능을 발휘한다"^[29]고 합니다.

A5에는 네온(NEON)으로 판매되는 ARM의 고급 SIMD 확장 기능이 있는 듀얼 코어 ARM Cortex-A9 CPU와^[30] 듀얼 코어 PowerVR SGX543MP2 GPU가 포함되어 있습니다. 이 GPU는 초당 7천만에서 8천만 개의 폴리곤을 누를 수 있으며 픽셀 채우기 속도는 20억 픽셀/초입니다. 아이패드2의 기술 사양 페이지에는 A5가 1GHz로 기록되어 ^[31]있지만 배터리 수명을 절약하기 위해 주파수를 조정할 수 있다고 나와 있습니다.^[30][32] 아이폰 4S에 사용된 장치의 클럭 속도는 800MHz입니다. A4와 마찬가지로 A5 공정 크기는 45nm입니다.^[33]

A5 프로세서의 업데이트된 32nm 버전은 3세대 애플 TV, 5세대 아이팟 터치, 아이패드 미니, 아이패드 2의 새로운 버전(iPad2,4 버전)에 사용되었습니다.^[34] 애플 TV의 칩에는 하나의 코어가 잠겨 있습니다.^[35][36] 사각형 패키지의 표시는 APL2498이라는 이름을 나타내며 소프트웨어에서는 칩을 S5L8942라고 합니다. A5의 32nm 변형은 웹 브라우징 중에 약 15% 더 나은 배터리 수명, 3D 게임을 할 때 30% 더 나은 배터리 수명, 비디오 재생 중에 약 20% 더 나은 배터리 수명을 제공합니다.^[37]

2013년 3월, 애플은 A5 프로세서의 더 작은 싱글 코어 버전을 포함하는 3세대 애플 TV(Rev A, 모델 A1469)의 업데이트된 버전을 출시했습니다. A5 버전은 다른 A5 버전과 달리 적층형 RAM이 없는 PoP가 아닙니다. 칩의 크기는 6.1×6.2mm 정도로 매우 작지만, 크기의 감소가 기능 크기의 감소 때문이 아니기 때문에(아직 32nm 제작 공정 중임), 이는 이번 A5 개정이 새로운 디자인임을 나타냅니다.^[38] 마크에는 APL7498이라는 이름이 적혀 있고, 소프트웨어에서는 이 칩을 S5L8947이라고 부릅니다.^[39][40]

애플 A5X

Apple A5X는 2012년 3월 7일 3세대 iPad 출시 당시 발표된 SoC입니다. 애플 A5의 고성능 변형입니다. 애플은 A5보다 그래픽 성능이 두 배 더 뛰어나다고 주장합니다.^[41] 애플 A6X 프로세서에 의해 4세대 아이패드로 대체되었습니다.

A5X에는 이전 듀얼 코어 대신 쿼드 코어 그래픽 장치(PowerVR SGX543MP4)와 A5보다 약 3배 많은 12.8GB/s의 메모리 대역폭을 제공하는 쿼드 채널 메모리 컨트롤러가 있습니다. 추가된 그래픽 코어와 여분의 메모리 채널은 165mm²의 매우 큰 다이 크기로,^[42] 예를 들어 엔비디아 테그라 3의 두 배 크기입니다.^[43] 이는 주로 PowerVR SGX543MP4 GPU가 크기 때문입니다. 듀얼 ARM Cortex-A9 코어의 클럭 주파수는 A5와 동일한 1GHz 주파수에서 동작하는 것으로 나타났습니다.^[44] A5X의 RAM은 메인 CPU 패키지와 별개입니다.^[45]

애플 A6

애플 A6는 2012년 9월 12일 아이폰 5를 출시하면서 선보였던 PoP SoC이며, 그 후 1년 뒤에 마이너 후계자인 아이폰 5C에게 상속되었습니다. 애플은 전작인 애플 A5에 비해 속도가 최대 2배 빠르고 그래픽 성능도 최대 2배 뛰어나다고 밝혔습니다.^[46] 45nm A5보다 22% 작고 전력 소모가 적습니다.^[47]

A6는 이전 디자인과 마찬가지로 ARM의 라이선스 CPU가 ^[50]아닌 스위프트라고 불리는 1.3GHz^[48] 맞춤형^[49] ARMv7 기반 듀얼 코어 CPU와 통합 266MHz 트리플 코어 PowerVR SGX 543MP3^[51] 그래픽 처리 장치(GPU)를 사용한다고 합니다. A6의 스위프트 코어는 새로운 수정 명령어 세트인 ARMv7s를 사용하며, 고급 SIMD v2 및 VFPv4 지원과 같은 ARM Cortex-A15의 일부 요소를 특징으로 합니다.^[49] A6는 삼성이 고 κ 메탈 게이트(HKMG) 32nm 공정으로 제조합니다.

애플 A6X

애플 A6X는 2012년 10월 23일 4세대 아이패드 출시 당시 선보인 SoC입니다. 애플 A6의 고성능 변종입니다. 애플은 A6X가 전작인 애플 A5X보다 CPU 성능은 2배, 그래픽 성능은 최대 2배 향상됐다고 주장하고 있습니다.^[53]

A6와 마찬가지로 이 SoC는 듀얼 코어 스위프트 CPU를 계속 사용하지만 새로운 쿼드 코어 GPU, 쿼드 채널 메모리 및 약간 더 높은 1.4GHz CPU 클럭 속도를 가지고 있습니다.^[54] 300MHz에서 실행되는 통합 쿼드코어 PowerVR SGX 554MP4 그래픽 처리 장치(GPU)와 쿼드 채널 메모리 서브시스템을 사용합니다.^[54][55] A6에 비해 A6X는 30% 더 크지만, 삼성이 고 κ 메탈 게이트(HKMG) 32nm 공정으로 계속 제조하고 있습니다.

애플 A7

애플 A7은 64비트 PoP SoC로 2013년 9월 10일에 출시된 아이폰 5S에서 처음 등장했습니다. 이 칩은 아이패드 에어, 아이패드 미니 2, 아이패드 미니 3에도 사용됩니다. 애플은 전작인 애플 A6에 비해 속도가 최대 2배 빠르고 그래픽 성능도 최대 2배 뛰어나다고 밝혔습니다.^[56] 애플 A7 칩은 스마트폰과 태블릿 컴퓨터에 사용되는 최초의 64비트 칩입니다.^[57]

A7은 애플이 설계한 1.3^[58]~1.4GHz^[59] 64비트^[60] ARMv8-A^[61][62] 듀얼 코어 CPU인 ^[58]사이클론과 ^[61]통합 PowerVR G6430 GPU를 4개의 클러스터 구성으로 갖추고 있습니다.^[63] ARMv8-A 아키텍처는 A6에 비해 A7의 레지스터 수를 두 배로 늘립니다.^[64] 현재 64비트 너비의 범용 레지스터 31개와 128비트 너비의 부동 소수점/NEON 레지스터 32개가 있습니다.^[60] A7은 삼성이 고 κ 메탈 게이트(HKMG) 28nm 공정으로 제조했으며 칩에는 102mm 크기의 다이에 10억 개 이상의 트랜지스터가 포함되어 있습니다.

애플 A8

애플 A8은 TSMC에 의해 제조된 64비트 PoP SoC입니다. 그것의 첫 등장은 2014년 9월 9일에 소개된 아이폰 6와 아이폰 6 플러스에 있었습니다.^[66] 1년 후에는 아이패드 미니 4를 구동할 것입니다. 애플은 전작인 애플 A7에 비해 CPU 성능은 25%, 그래픽 성능은 50% 향상된 반면 전력은 50%만 끌어낸다고 밝혔습니다.^[67] 2018년 2월 9일, 애플은 1GB의 RAM을 갖춘 애플 A8로 구동되는 홈팟을 출시했습니다.^[68]

A8은 애플이 설계한 1.4GHz^[69] 64비트^[70] ARMv8-A^[70] 듀얼 코어 CPU와 4개의 클러스터 구성에 통합 맞춤형 PowerVR GX6450 GPU를 탑재했습니다.^[69] GPU에는 맞춤형 셰이더 코어와 컴파일러가 있습니다.^[71] A8은 애플의 모바일 기기 프로세서 제조사로 삼성을 대체한 ^[73]TSMC에 의해 20nm 공정으로^[72] 제조됩니다. 20억 개의 트랜지스터가 들어 있습니다. A7에 비해 트랜지스터 수가 두 배나 많지만 물리적 크기는 89mm로² 13% 감소했습니다(단축으로만 일관, 새로운 마이크로아키텍처로 알려져 있지 않음).^[74]

애플 A8X

애플 A8X는 2014년 10월 16일 아이패드 에어 2 출시 당시 선보인 64비트 SoC입니다.^[75] 애플 A8의 고성능 변형입니다. 애플은 전작인 애플 A7보다 CPU 성능은 40%, 그래픽 성능은 2.5배 향상됐다고 밝혔습니다.^[75][76]

이 SoC는 A8과 달리 트리플 코어 CPU, 새로운 옥타 코어 GPU, 듀얼 채널 메모리 및 약간 더 높은 1.5GHz CPU 클럭 속도를 사용합니다.^[77] 450MHz에서 실행되는 통합 맞춤형 옥타코어 PowerVR GXA6850 그래픽 처리 장치(GPU)와 듀얼 채널 메모리 서브시스템을 사용합니다.^[77] TSMC에서 20nm 제조 공정으로 제조되며, 30억 개의 트랜지스터로 구성되어 있습니다.

애플 A9

애플 A9은 아이폰 6S와 6S 플러스에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC로, 2015년 9월 9일에 선보였습니다.^[78] 애플은 전작인 애플 A8에 비해 CPU 성능은 70%, 그래픽 성능은 90% 향상됐다고 밝혔습니다.^[78] 이 제품은 애플 SoC로는 최초이며, 삼성은 14nm FinFET LPE 공정에서, TSMC는 16nm FinFET 공정에서 제조합니다. 이후 1세대 아이폰 SE와 아이패드(5세대)에 포함되었습니다. 애플 A9은 이후 A시리즈 칩이 모두 TSMC에서 제조되기 때문에 애플이 삼성과 계약을 통해 제조한 마지막 CPU였습니다.

애플 A9X

애플 A9X(Apple A9X)는 2015년 9월 9일에 발표된 64비트 SoC로, 2015년 11월 11일에 출시되었으며 아이패드 프로에 처음 등장했습니다.^[79] 전작인 애플 A8X보다 80% 향상된 CPU 성능과 2배 향상된 GPU 성능을 제공합니다. TSMC에서 16nm FinFET 공정을 사용하여 제조합니다.^[80]

애플 A10 퓨전

애플 A10 퓨전(Apple A10 Fusion)은 2016년 9월 7일에 출시된 아이폰 7과 7 플러스에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다.^[81] A10은 6세대 아이패드, 7세대 아이패드, 7세대 아이팟 터치에도 탑재되어 있습니다.^[82] 새로운 ARM 빅이 있습니다.두 개의 고성능 코어와 두 개의 더 작은 고효율 코어가 있는 리틀 쿼드 코어 디자인입니다. A9보다 40% 빠르며, 그래픽도 50% 빠릅니다. TSMC에서 16nm FinFET 공정으로 제조합니다.

애플 A10X 퓨전

애플 A10X 퓨전(Apple A10X Fusion)은 2017년 6월 5일 발표된 10.5인치 아이패드 프로와 12.9인치 아이패드 프로 2세대에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다.^[83] 이는 A10의 변형으로 애플은 전작인 A9X보다 CPU 성능이 30%, GPU 성능이 40% 빠르다고 주장하고 있습니다.^[83] 2017년 9월 12일, 애플은 애플 TV 4K가 A10X 칩으로 구동될 것이라고 발표했습니다. TSMC가 10nm FinFET 공정으로 만듭니다.^[84]

애플 A11 바이오닉

애플 A11 바이오닉은 2017년 9월 12일에 출시된 아이폰 8, 아이폰 8 플러스, 아이폰 X에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다^[85].^[85] A10 퓨전보다 25% 빠른 고성능 코어 2개와 A10의 에너지 효율 코어보다 70% 빠른 고효율 코어 4개, A10보다 30% 빠른 그래픽 성능을 갖춘 애플이 설계한 3코어 GPU를 처음으로 탑재했습니다.^[85][86] 또 A시리즈 칩 최초로 인공지능과 머신러닝 프로세스를 강화한 애플의 '뉴럴 엔진'을 탑재했습니다.^[87]

애플 A12 바이오닉

애플 A12 바이오닉은 2018년 9월 12일에 선보인 아이폰 XS, XS 맥스, XR에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다. 3세대 아이패드 에어, 5세대 아이패드 미니, 8세대 아이패드에도 사용됩니다. A11 바이오닉보다 15% 빠른 2개의 고성능 코어와 A11 바이오닉의 에너지 효율적인 코어보다 전력 사용량이 50% 낮은 4개의 고효율 코어를 갖추고 있습니다.^[88] A12는 TSMC가^[89] 7nm^[90] FinFET 공정을 사용하여 제조하며, 스마트폰에 처음으로 출하됩니다.^[91][89] 6세대 애플 TV에도 사용됩니다.

애플 A12X 바이오닉

애플 A12X 바이오닉은 2018년 10월 30일 발표된 11.0인치 아이패드 프로와 12.9인치 아이패드 프로의 3세대에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다.^[92] 전작인 A10X보다 35% 빠른 싱글코어와 90% 빠른 멀티코어 CPU 성능을 제공합니다. 고성능 코어 4개와 고효율 코어 4개가 있습니다. A12X는 TSMC가 7nm FinFET 공정을 사용하여 제조합니다.

애플 A12Z 바이오닉

애플 A12Z 바이오닉은 2020년 3월 18일 발표된 4세대 아이패드 프로에 처음 등장한 A12X 바이오닉의 업데이트 버전입니다.^[93] 향상된 그래픽 성능을 위해 A12X에 비해 GPU 코어를 추가했습니다.^[94] A12Z는 개발자가 Apple 실리콘을 기반으로 Mac용 소프트웨어를 준비할 수 있도록 도와주는 Developer Transition Kit 프로토타입 컴퓨터에도 사용됩니다.^[95]

애플 A13 바이오닉

애플 A13 바이오닉은 64비트 ARM 기반의 SoC로 2019년 9월 10일에 출시된 아이폰 11, 11 프로, 11 프로 맥스에 처음 등장했습니다. 또한 2세대 아이폰 SE(2020년 4월 15일 출시), 9세대 아이패드(2021년 9월 14일 발표), 스튜디오 디스플레이(2022년 3월 8일 발표)에 탑재되었습니다.

전체 A13 SoC는 총 18개의 코어를 갖추고 있습니다. 6코어 CPU, 4코어 GPU, 8코어 Neural Engine 프로세서는 온보드 머신 러닝 프로세스를 처리하는 데 전용입니다. CPU의 6개 코어 중 4개 코어는 음성 통화, 웹 브라우징 등 CPU 집약적인 작업을 덜 처리하는 데 전용인 저전력 코어입니다. 그리고 메시지를 전송하는 반면, 고성능 코어 2개는 4K 비디오 녹화나 비디오 게임과 같은 CPU 집약적인 프로세스에만 사용됩니다.^[96]

애플 A14 바이오닉

애플 A14 바이오닉은 2020년 10월 23일에 출시된 4세대 아이패드 에어와 아이폰 12에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다. 최초의 상용 5nm 칩셋이며 118억 개의 트랜지스터와 16코어 AI 프로세서가 포함되어 있습니다.^[97] 6코어 CPU인 삼성 LPDDR4X D램과 실시간 머신러닝 기능을 갖춘 4코어 GPU가 포함되어 있습니다. 이후 2022년 10월 26일에 출시된 10세대 아이패드에 사용되었습니다.

애플 A15 바이오닉

애플 A15 바이오닉은 2021년 9월 14일에 공개된 아이폰 13에서 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다. A15는 150억 개의 트랜지스터로 5나노미터 제조 공정을 기반으로 제작되었습니다. 고성능 프로세싱 코어 2개, 고효율 코어 4개, 아이폰 13 프로 시리즈(아이폰 13·13 미니용 4코어)용 5코어 그래픽, 초당 15조8000억 연산이 가능한 16코어 뉴럴 엔진(Neural Engine)을 새롭게 탑재했습니다.^[98][99] 아이폰 SE(3세대), 아이폰 14, 아이폰 14 플러스, 아이패드 미니 6에도 사용됩니다.^[100]

애플 A16 바이오닉

애플 A16 바이오닉은 2022년 9월 7일 공개된 아이폰 14 프로에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다. A16은 160억 개의 트랜지스터를 보유하고 있으며 TSMC의 N4P 제조 공정을 기반으로 하여 애플이 스마트폰 최초의 4nm 프로세서로 선전하고 있습니다.^[101][102] 그러나 N4는 사실상 4세대 5nm 제조 공정인 N5 기술의 향상된 버전입니다.^{[103][104][105]} 이 칩에는 아이폰 14 프로 시리즈용 고성능 프로세싱 코어 2개, 고효율 코어 4개, 5코어 그래픽이 있습니다. 메모리는 LPDDR5로 업그레이드되어 50% 더 높은 대역폭과 7% 더 빠른 16코어 뉴럴 엔진으로 초당 17조 번의 작동이 가능합니다.

애플 A17 프로

애플 A17 프로는 2023년 9월 12일에 공개된 아이폰 15 프로에 처음 등장한 64비트 ARM 기반의 SoC입니다. 애플의 첫 3nm SoC입니다. 이 칩에는 고성능 프로세싱 코어 2개, 고효율 코어 4개, 아이폰 15 프로 시리즈용 6코어 GPU, 초당 35조 개의 연산이 가능한 16코어 뉴럴 엔진이 있습니다. GPU는 애플 GPU 역사상 가장 큰 재설계로 묘사되었으며 하드웨어 가속 광선 추적 및 메시 쉐이딩 지원을 추가했습니다.^[106]

A 시리즈 프로세서 비교