Apple M 系列的芯片已经出来很多年了，全线的产品都替换成了 Apple 自己的芯片，第一代芯片出来就惊艳了所有人，而这几年的发展也让 M 系列的芯片一骑绝尘，我自己虽然前两年将我的 i9 更换成了 M1 Pro 的芯片，但是其实没有好好地研究对比，直到前些天，偶然看到一组非常有意思的数据，M 系列的芯片其实发布了几代，每一代都有好几个版本，普通版，Pro ，Max，Ultra ，但实际上 M1 同时代的芯片非常能战，甚至 Pro，Max 版本的性能比之后出来的 M2，M3 都强。所以这篇文章我就好好地拆解和分析一下 M 系列的芯片，好让我在之后的选购中也有一些参考。
Apple Silicon 简短历史
Apple Silicon 芯片的故事可以追溯到 2010 年，当时 Apple 推出了首款自主研发的芯片 （SoC）—-Apple A4 ，这款芯片使用 ARM 架构，出现在第一代 iPad 和 iPhone 4 中。这个是 Apple 自主设计芯片的开端。
之后 A 系列的芯片被用在 iPhone，iPad 以及 Apple TV 中，A 系列的芯片也出现在已经停产的 iPod Touch 以及 HomePod 中。随着 Apple 不断地改进，提升核心数量，集成图形硬件和速度，逐渐拥有了媲美笔记本和台式机的性能。
随着技术积累，苹果决定脱离自 2006 年以来为 Mac 提供处理器的 Intel。2020 年开始宣布 Mac 全系列转向自家设计的芯片，于是 M 系列处理器的时代展开了。
M 系列芯片家族全览
Apple 从 2020 年 WWDC 宣布将 Mac 全系列切换成 Apple silicon 至今已有数年，第一台搭载了 M 系列芯片的 Apple M1 MacBook 在 2020 年 11 月 10 日发售。如今，所有 Mac 产品线以及部分 iPad 和 Vision Pro 都已采用 M 系列芯片。
- 标准版，适合日常使用，性能够用，续航最长
- Pro 版，面向专业用户，性能更强，价格适中
- Max 版，图形处理强劲，适合视频编辑，3D 建模渲染
- Ultra 版，工作站级别，顶级性能，价格不菲
目前的 M 系列芯片包含
| 芯片 | 发售日期 |
|---|---|
| M1 | 2020.11.10~2024.05.07 |
| M1 Pro | 2021.1018~2023.01.17 |
| M1 Max | 2022.03.08~2023.06.05 |
| M2 | 2022.06.06~ |
| M2 Pro | 2023.01.17~ |
| M2 Max | 2023.01.17~ |
| M2 Ultra | 2023.06.05~ |
| M3 | 2023.10.30~ |
| M3 Pro | 2023.10.30~ |
| M3 Max | 2023.10.30~ |
| M4 | 2024.05.07~ |
| M4 Pro | 2024.10.30~ |
| M4 Max | 2024.10.30~ |
| M3 Ultra | 2025.3.5~ |
- M1，M2，M3，M4 是标准版本芯片，兼顾了性能和电量消耗
- M1 Pro，M2 Pro，M3 Pro，增加了额外的 CPU，M1 Pro 和 M2 Pro 芯片则相较于 M2 和 M3 芯片有更多的内存带宽（memory bandwidth）200 GB/s，M3 Pro 芯片则只有 150 GB/s
- M1 Max，M2 Max，M3 Max，则是在 GPU 上比 Pro 系列增强，并且比 M1 Pro ，M2 Pro 有两倍的内存带宽 400 GB/s，用更好的图形处理性能
- M1 Ultra 和 M2 Ultra 则是在 M1 MAX 和 M2 MAX 上同时提升了 CPU 和 GPU 性能，并且拥有 800GB/s 的内存带宽
产品线
| 芯片 | 标准版 | Pro | Max | Ultra |
|---|---|---|---|---|
| M1 | MacBook Air(2020) Mac mini(2020) MacBook Pro(13-inch 2020) iMac(2021) iPad Pro(2021) iPad Air(2022) |
MacBook Pro(14-inch and 16-inch, 2021) |
MacBook Pro (14-inch, 16-inch, 2021) Mac Studio(2022) |
Mac Studio(2022) |
| M2 | MacBook Air(2022, 2023) MacBook Pro(13-inch, 2022) iPad Pro(2022) Mac Mini(2023) Vision Pro(2024) |
MacBook Pro(14-inch, 16-inch, early 2023) Mac mini(2023) |
MacBook Pro(14-inch, 16-inch, early 2023) Mac Studio(2023) |
Mac Studio(2023) Mac Pro(2023) |
| M3 | MacBook Pro(14-inch, late 2023) iMac (2023) MacBook Air (13-inch, 15-inch, 2024) |
MacBook Pro (14-inch, 16-inch, late 2023) | MacBook Pro(14-inch, 16-inch, late 2023) | Mac Studio |
| M4 |
MacBook Pro(14-inch), Mac Mini, MacBook Air |
MacBook Pro(14-inch) | MacBook Pro(14-inch, 16-inch, 2024 款) |
Ultra
Ultra 芯片代表了苹果芯片的顶峰，专为处理极端以及严苛的工作站而设计。
Ultra 芯片通过 UltraFusion 封装架构将两块 Max 芯片整合在一起，形成统一的，性能极其强大的处理器。
这种设计提供了极高的内存宽带和核心数量，例如 M3 Ultra 芯片集成了 1840 亿个晶体管，系统会将连接在一起的两块 M3 Max 晶粒识别为一块芯片。M3 Ultra 配备 32 核中央处理器，24 个性能核心和 8 个能效核心，以及 80 核图形处理器。内存带宽超过 800GB/s，统一内存最高可配置 512 GB。M3 Ultra 性能显著超过前代，并且超过同代 M4 Max。同时还配备了先进的媒体处理引擎，M3 Ultra 有四个 ProRes 编解码引擎，可以处理多达 22 条 8K ProRes 媒体流。
Max 系列
Max 系列芯片定位高端专业级别，在单个 SoC 中提供了强大的 CPU 和 GPU 性能，尤其侧重于图形处理能力和高内存带宽，是面向对图形处理，内存需求比较高的专业级别用户设计。例如 3D 动画制作，运行大语言模型，专业视频和照片处理工作者。
M4 Max 为例，采用 3nm 工艺，最多配备 16 个 CPU 核心（12 个性能核心和 4 个能效核心）以及 40 个 GPU 核心。M4 Max 的 CPU 性能据称比 M1 Max 高 2.2 倍，GPU 高 1.9 倍。支持高达 128GB 内存以及高达 546 GB/s 的内存带宽。
Pro 系列
Pro 系列芯片为专业用户提供一个性能和功耗均衡的选择，性能介于标准 M 芯片和 Max 系列芯片中间。
Pro 系列芯片同样是单 Soc 设计，以 M4 Pro 为例，在 CPU 核心配置上与 M4 Max 起步配置类似，但是在 GPU 核心数量和内存带宽上较低。
目标用户是需要运行各类专业软件的工作者，比如视频剪辑，照片处理，编程开发等，能满足大部分专业工作需求，比 Max 系列更具性价比。
核心数
CPU 和 GPU 的核心数影响了 Apple Silicon 芯片的整体性能，以及多任务处理的能力。核心数越多在多任务处理，尤其是 CPU 和 GPU 资源消耗的任务来说有优势。
不同系列的芯片在核心数上也有不同的差别。
| 芯片 | 标准 | Pro | Max | Ultra |
|---|---|---|---|---|
| M1 | 4 高性能核心 4 高能效(energy efficient) 7, 8 核 GPU |
两个版本 6 个高性能核心 + 2 个高能效核心 + 14 核 GPU 8 个高性能核心 + 2 个高能效 + 16 核 GPU |
8 高性能 2 高能效 24 或 32 核 GPU |
16 高性能 4 个高能效 48 或 64 核 GPU |
| M2 | 4 高性能 4 高能效 8，10 核 GPU |
6 或 8 个高性能 4 个高能效 16 或 19 核 GPU |
8 高性能 4 高能效 30，38 核 GPU |
16 高性能 8 高能效 60 或 76 核 GPU |
| M3 | 4 高性能 4 高能效 8，10 核 GPU |
5，6 核高性能 6 高能效 14，18 核 GPU |
10，12 高性能 4 高能效 30，40 核 GPU |
|
| M4 | 4 性能 6 能效核 |
最多 14 核心 10 个性能 4 能效 |
最高 16 核 12 性能 4 能效 |
单核性能
| 芯片 | (Standard) | Pro | Max | Ultra |
|---|---|---|---|---|
| M1 | 2,330–2,350 | 2,360–2,370 | 2,380–2,400 | 2,384 |
| M2 | 2,570–2,630 | 2,640–2,650 | 2,740–2,800 | 2,760–2,770 |
| M3 | 3,010 | 3,120 | 3,120 |
多核性能
| 芯片 | (Standard) | Pro | Max | Ultra |
|---|---|---|---|---|
| M1 | 8,250–8,390 | 10,300–12,200 | 12,180–12,430 | 17,810 |
| M2 | 9,630–9,650 | 12,100–14,250 | 14,500–14,810 | 21,180–21,320 |
| M3 | 11,763 | 14,010–14,410 | 19,160–21,215 |
M1、M2 和 M3 芯片在单核和多核任务中的性能逐步提升，尤其是 M3 芯片在各方面表现出更高的性能。然而，值得注意的是，基准测试并不能完全反映实际使用情况。基准测试专注于特定任务和合成负载，无法准确捕捉真实世界的使用场景和变化。
统一内存架构
Apple Silicon 芯片采用统一内存架构，意味着内存直接与处理器相连，以实现最大速度和效率。这意味着所选的芯片决定了可用的内存选项，且内存无法在后期进行升级。
| 芯片 | (Standard) | Pro | Max | Ultra |
|---|---|---|---|---|
| M1 | 8GB 16GB |
16GB 32GB |
32GB 64GB |
64GB 128GB |
| M2 | 8GB 16GB 24GB |
16GB 32GB |
32GB 64GB 96GB |
64GB 128GB 192GB |
| M3 | 8GB 16GB 24GB |
18GB 36GB |
36GB 48GB 64GB 96GB 128GB |
决定需要多少内存取决于你的具体任务和使用模式。对于大多数用户来说，8GB 内存已经足够，但如果有更高强度的多任务需求，升级到 16GB 或 24GB 是合理的。超过 32GB 的内存通常适用于非常高要求的工作流程。
最后
在选择 Apple Silicon 芯片时，可以参考以下原则：
- 日常使用和轻度工作 (M 系列)：如果你的需求是网页浏览、文档处理、观看视频等日常任务，并追求良好的价格、性能和电池寿命平衡，标准版的 M1、M2、M3 或 M4 芯片（如搭载于 MacBook Air、入门级 MacBook Pro、iMac、Mac mini）是理想选择。每一代标准芯片都在稳步提升性能和效率。
- 专业工作和更高性能需求 (Pro 系列)：如果你是开发者、设计师或进行照片编辑、轻中度视频剪辑等工作，需要更强的多核性能和图形处理能力，M1 Pro、M2 Pro、M3 Pro 或 M4 Pro 芯片（如搭载于部分 MacBook Pro 和 Mac mini）会更合适。需要注意 M3 Pro 在内存带宽上相较于 M1/M2 Pro 有所降低，而 M4 Pro 则有显著提升。
- 高端图形和计算密集型任务 (Max 系列)：对于 3D 渲染、复杂视频编辑（尤其是多条 4K/8K ProRes 流）、运行大型 AI 模型等对 GPU 性能和内存带宽有极高要求的专业人士，M1 Max、M2 Max、M3 Max 或 M4 Max 芯片（如搭载于高端 MacBook Pro 和 Mac Studio）是首选。
- 极致性能工作站 (Ultra 系列)：如果你的工作流程涉及最顶级的计算和图形处理，例如好莱坞级别的视频制作、大规模科学计算等，那么搭载 M1 Ultra、M2 Ultra 或 M3 Ultra 的 Mac Studio 或 Mac Pro 将提供无与伦比的性能。
通常来说，从任一 M1 芯片升级到其直接继任者并不值得。如果你已经是 M2 用户，可能更好等到 Apple 在未来几年推出 M4 系列芯片再进行升级。