Азартная игра M3: как ставка Apple сформировала ее кремниевое будущее

Сдвиг Apple с M2 на M3 означает значительное улучшение в их кремниевом подходе, обеспечивая беспрецедентный уровень производительности и энергоэффективности. Поскольку первый чип был разработан с использованием передового 3-нанометрового (нм) процесса TSMC N3B, ожидается, что этот переход принесет улучшенные скорости процессора (CPU) и видеокарты (GPU), а также лучшую мощность эффективность. Кроме того, он предложит множество других инновационных функций.

🎉 🎮 Привет! Тебе что, совсем нечем заняться? Идеально! Присоединяйся к нашему телеграм-каналу Roblox, где мы веселимся больше, чем в бочке с виртуальными обезьянками. Приходи за кубиками, оставайся, чтобы подшутить. Ты не пожалеешь об этом... наверное. Увидимся в чате! 🕹️ 🚀 👇

Roblox Telegram

Джонни Сруджи, старший вице-президент по технологиям аппаратного обеспечения в Apple, назвал серию M3 «самыми передовыми чипами, когда-либо разработанными для персонального компьютера» в официальном пресс-релизе Apple в октябре 2023 года, прежде всего благодаря инновационной архитектуре графического процессора, более быстрому нейронному движку и улучшенной унифицированной памяти.

Тем не менее, этот переход значительно повысил производительность потребительских устройств для компании Apple; однако вскоре возникли проблемы, из-за чего он теперь известен как микрочип с самой короткой продолжительностью жизни в истории Apple. ️

Задушен низкими показателями урожайности

На первый взгляд, переход Apple к производству по технологии 3нм имел смысл, поскольку ранее компания добилась успеха с использованием 5нм процесса от TSMC для чипов M1 и M2. Кроме того, уменьшение размеров транзисторов предположительно ведет к улучшению энергоэффективности и производительности, позволяя Apple продолжать превосходить Intel и AMD, которые в то время все еще работали над технологией 5нм.

Apple сотрудничала с TSMC для создания версии процесса технологии в 3 нанометра под названием N3B. N3B был, по сути, тестовой стадией, которая обеспечивает высокую плотность транзисторов, но имеет более низкую производительность и несовместима с будущими улучшениями TSMT в области 3 нм.

Стало очевидно, что N3B столкнулся с серьезными производственными препятствиями, в основном связанными со сложными техническими характеристиками и внедрением новых элементов, таких как самосогласованные контакты для предотвращения коротких замыканий. Эти аспекты привели к снижению выхода годных изделий и проблемам с производительностью многослойного металла. Кроме того, стремление Apple ввести чип на 3 нм первоначально заставило их получить весь первоначальный выпуск этих передовых чипов от TSMC.

Apple сделала стратегическое решение об использовании этих новых чипов, но риск не оправдался как ожидалось, что привело к возможным проблемам из-за раннего внедрения. Такое решение подвергло их типичным рискам, связанным с ранним внедрением, таким как меньший начальный выпуск продукции и увеличение производственных затрат. Говорили, что начальные показатели выхода годных для этих чипов у TSMC составляли около 55%, что означает, почти половина произведённых M3-чипов имела дефекты. Учитывая значительно более высокую стоимость каждой пластины по сравнению с её предшественниками на технологии 5 нм, вероятно, низкая степень выхода годных сделала производство M3 одним из наиболее дорогостоящих проектов Apple в области чипов.

Простыми словами, чип A17 Pro от Apple в iPhone 15 Pro и чипы M3 для Mac были первыми коммерческими чипами на техпроцессе 3нм, согласно заявлению компании. Это означает, что Apple непосредственно столкнулась с трудностями, связанными с данным технологическим узлом. Однако выход этих чипов оказался значительно ниже ожидаемого, что привело к неожиданным переговорам между Apple и TSMC, как выразился один аналитик: ‘благоприятное соглашение’, при котором Apple платила только за работающие чипы вместо целых пластин.’

Процессинг с размером элемента в 3 нанометра сопровождался серьезными производственными проблемами.

В мире полупроводников обычно является нормой для разработчиков чипов покупать целые пластины (wafer), которые служат основой для интегральных схем типа M3, даже если в итоге из каждой производится лишь несколько функциональных чипов. Однако этот случай был уникальным, поскольку они сделали исключение из этого правила.

Как преданный поклонник, я хочу подчеркнуть важный элемент бизнес-стратегии: она обеспечивает справедливое распределение рисков между производителями (как например TSMC) и их клиентами, включая технологических гигантов вроде Apple. В уникальном случае с Apple они предположительно получили около 90% производства 3nm чипов от TSMC. Это соглашение по ценам оказалось критически важным для них, помогая справиться с финансовыми последствиями из-за низких показателей выхода продукции M3.

Как энтузиаст технологий, я был взволнован объявлением Apple о переходе на технологический процесс N3E от TSMC для A17 Pro в конце 2025 года, особенно учитывая, что это произошло как раз вовремя для производства флагманского устройства iPhone 15 Pro из нашей любимой серии поздних циклов. Этот стратегический шаг не только сохранил рентабельность Apple, но также позволил увеличить объем производства чипов более низкого уровня, таких как A18. В результате они подготовили почву для более широкого внедрения технологии 3нм во всей линейке будущих iPhone 16. Однако переход на новую технологию не обошёлся без трудностей: потребовалась значительная переработка в размере $1 млрд для обновления кластеров CPU и контроллеров памяти внутри семейства M3 — важный шаг к улучшению производительности и эффективности наших любимых устройств.

Несоответствия в линейке М3

Разделение между методами производства N3B и N3E для выпуска M3 привело к различиям в линейке продуктов. Например, M3 Pro, разработанный по прежнему процессу N3B, обладает на 25% меньшей пропускной способностью памяти (150 ГБ/с) по сравнению с предшественниками M1 и M2 Pro (200 ГБ/с). Apple решила эту проблему путем внедрения узкой шины памяти, что вероятно улучшило эффективность производства чипов, уменьшило размер кристалла и даже снизило количество ядер процессора. Так, например, в M3 Pro шесть производительных ядер против восьми у M2 Pro.

Было интересно и примечательно, что компания Apple внесла необычные изменения в спецификации своего новейшего чипа, учитывая обычно наблюдаемые улучшения возможностей при каждом новом поколении микросхем.

Аналогично тому, как это отличается от своих предшественников, нижний уровень M3 Max в этой модели имеет ограниченную пропускную способность памяти в 300 ГБ/с вместо полных 400 ГБ/с, предоставляемых предыдущими чипами Max. Это неожиданное снижение возможностей вызвало интерес и вопросы, поскольку новые поколения чипов обычно ожидаются более мощными, а не менее. Хотя Apple публично не признала эти изменения, существуют теории о том, что они были сделаны для адаптации к производственному процессу N3B, ставя в приоритет эффективность производства над базовыми характеристиками.

Проблемы с процессом производства N3B существенно повлияли на эффективность и производительность чипов M3 в плане скорости работы и выхода. Несмотря на то что серия M3 продемонстрировала прогресс между поколениями, особенно в возможностях графических процессоров (GPU), эти улучшения были неравномерными. Базовый M3 показал заметное увеличение примерно на 15% в однопоточной производительности благодаря переходу к ядрам с технологическим процессом 3 нм; однако его меньшее количество ядер уменьшило многоядерные преимущества модели M3 Pro, и в некоторых задачах модель M2 Pro приближалась к ней по эффективности.

С производственной точки зрения низкая урожайность значительно ограничила количество выпущенной продукции, вынудив Apple принять трудные решения.

В плане производства низкая производительность существенно ограничивала количество товаров, которые могла выпускать Apple, заставляя их принимать сложные решения. Похоже, что они отложили выпуск премиальных моделей MacBook до тех пор, пока процесс с 3-нм узлом не стал полностью разработанным. Такие устройства, как Mac Studio с архитектурой M3, были выпущены только 5 марта 2025 года. На момент публикации этого отчета Mac Pro всё еще поставлялся с чипом M2 Ultra.

Проще говоря, модельный ряд продуктов MacBook столкнулся с некоторыми трудностями, как указал аналитик Apple Минг-Чи Куо в сентябре 2023 года. По его прогнозам, Apple не представит новые модели MacBook (с процессорами серии M3) до конца этого года.

Недостатки производительности повсюду

На премиальном уровне M3 Max получил высокую оценку благодаря значительному увеличению производительности графического процессора (GPU) с 40 ядрами, превосходя предыдущие модели MacBook Pro в тяжелых творческих задачах. Однако отсутствие выбора Apple представить модель M3 Ultra на варианте процесса N3B, что могло бы привести к появлению высокопроизводительных настольных систем Mac Studio и Mac Pro, стало заметным пробелом при ее выпуске.

Дискуссии об чипе A17 Pro в iPhone 15 Pro касаются не только его производительности, но и проблем с эффективностью и управлением теплом. Этот чип критикуют за проблемы перегрева, что вызвало предположения о возможных подобных неэффективностях у чипов M3. Робин Митчелл, пишущий на техническом новостном сайте Electropages, отметил сообщения пользователей об температуре свыше 48°C после всего лишь тридцати минут использования устройства. Многие предполагают, что причиной этих проблем может быть процесс производства TSMC с размером узла в 3 нм.

Выбор между N3B и N3E существенно повлиял на разработку М3. Apple предпочла использовать N3B для ранней продукции M3, чтобы выпустить Macs с 3нм технологией как можно скорее, но столкнулась с проблемами по части производительности и эффективности, в результате чего продукт получился своего рода переходным.

На высшем уровне модель M3 Max была положительно встречена благодаря существенному увеличению производительности GPU, что позволило 40-ядерному графическому процессору превосходить предыдущие модели MacBook Pro в сложных творческих задачах. Однако отсутствие модели M3 Ultra на версии процессора N3B (которая могла бы управлять высококлассными настольными компьютерами Mac Studio и Mac Pro) было заметным упущением для того момента времени.

Обсуждение чипа A17 Pro в iPhone 15 Pro вышло за рамки одной только производительности. Главными проблемами стали эффективность и управление теплом. Критики подняли вопросы перегрева у чипа iPhone 15 Pro, что заставило некоторых предположить, что 3нм техпроцесс TSMC, используемый в чипах M3, может также подвергаться подобным неэффективностям. Робин Митчелл на Electropages отметил, что после получаса использования мобильного процессора его температура превышает 48°С, и многие пользователи считают это потенциальной проблемой.

Эта ситуация явно демонстрирует влияние выбора технологии N3B вместо N3E на развитие M3. Apple решила использовать передовую технологию N3B для ускорения выпуска Mac с 3нм процессорами на рынок, однако столкнулись с проблемами производительности и эффективности, что сделало финальный продукт своего рода переходным этапом.

Ступенька к М4?

Apple обычно обновляет свои чипы серии M по стабильной и пошаговой стратегии примерно через каждые 18 месяцев. Однако переход от M3 к M4 происходит быстрее обычного, что может свидетельствовать о том, что Apple стремится быстро решить возможные проблемы, возникшие с чипом M3.

В основе этого перехода лежит решение TSMC перейти от процесса производства N3B к процессу N3E. В отличие от N3B, который обеспечивает около 55% выхода годных изделий, процесс N3E дает примерно 70-80% выход и улучшенную технологичность. Это приводит к сокращению производственных затрат и более стабильной производительности благодаря лучшей надежности.

Можно предположить, что компания Apple намеренно спланировала это: возможно, они представят чип на технологическом процессе 3 нм (A17 Pro для iPhone 15 Pro и M3 для Mac) как промежуточный этап или предварительную конструкцию. Такой шаг послужит важной начальной фазой создания «первого по-настоящему оптимизированного» чипа на технологии 3 нм, но это не будет финальным дизайном, который компания планировала.

Смена отношения к M3 очевидна в решении Apple быстро двигаться дальше от серии M3, оставив ключевые продукты, такие как Mac Mini, Mac Studio и Mac Pro без обновления до чипов M4, которые будут представлены отдельно.

Как исследователь, занимающийся изучением технологии чипов Apple, я заметил, что несмотря на то, что компания гордо демонстрирует свои M3 чипы в пресс-релизах, намеки на внутренние проблемы можно уловить из определенных событий. Так, например, A17 Bionic чип, являющийся частью той же 3нм семьи, что и M3, столкнулся с проблемами температур во время запуска iPhone 15 Pro. Об этих проблемах было широко сообщено, а некоторые инсайдеры отрасли предположили, что они могли быть вызваны поспешным переходом на процесс производства размером в 3 нм, другие считали причиной потенциальный баг в iOS 17.

Хотя компания Apple открыто не критиковала свои чипы M3, есть признаки того, что они признают определенные трудности внутри компании в отношении этих чипов.

Инженерам чипов Apple было поручено создать две разные вариации ядер A17/M3, одну под менее продвинутый узел N3B и другую оптимизированную для более точного узла N3E. По сути, это была перепроектировка, направленная на повышение эффективности.

Помимо первоначального удивления, существует захватывающая история, когда Apple неожиданно представила чип M4 в iPad Pro всего через полгода после дебюта M3. По словам Райана Кристофела из «9to5Mac», метод производства чипа M3 имел проблемы: ‘Чип M3 и его семейство были первыми от Apple, использующими 3-нанометровую технологию изготовления, но сталкивались с проблемами, поскольку говорят, что M4 был разработан с использованием совершенно нового, пересмотренного метода.’ Фактически Кристофель предполагает, что существовали продолжающиеся неэффективности и проблемы выхода продукта при первоначальном методе производства, из-за которых Apple решила, что больше не может терпеть эти недостатки.

Apple подчеркнула, что чип M4 создан с использованием ‘технологии второго поколения на уровне 3 нанометра’, намекая на возможные проблемы с технологией первого поколения 3 нм, примененной в M3. Ранее опубликованные отчеты EE Times показали, что TSMC сталкивается с трудностями при удовлетворении спроса на чипы 3 нм и что проблемы с выходом продукции мешают массовому производству.

Результаты показали заметное ускорение в цикле разработки, что некоторые СМИ охарактеризовали как «быструю скорость обновлений», отличающуюся от обычных интервалов в 18 месяцев, наблюдаемых у моделей M1 и M2.

График сверху демонстрирует производительность ноутбука M4 по сравнению с другими сопоставимыми устройствами, такими как MacBook на базе чипа M3.

Переход на M4

Несмотря на препятствия, связанные с М3, способность Apple управлять собственным графиком разработки технологий остается значительной сильной стороной. Тем не менее, эти трудности служат напоминанием о потенциальных минусах слишком сильного стремления к передовым методам производства.

Перейдя на процесс N3B от TSMC напрямую, Apple столкнулась со снижением выхода продукции, увеличением затрат и непредвиденными компромиссами в производительности — существенным отличием от гладкого перехода между поколениями M1 и M2. Раннее принятие 3 нм технологии, частично обусловленное конкуренцией, также было осуществлено другими гигантами индустрии, такими как Intel (процессоры Xeon 6 и Core Ultra 200V ‘Lunar Lake’) и AMD (серия EPYC Turin).

В будущем Apple уже инвестировала 2.5 миллиарда долларов в завод TSMC в Аризоне, что демонстрирует их стремление к созданию надежной и долгосрочной цепочки поставок.

В конечном счете, переход на М3 скорее всего будет вспоминаться как смелый и успешный эксперимент.

Завод Аризона изначально не будет сразу производить передовые чипы Apple. Это похоже указывает на обдуманную, поэтапную стратегию будущего производства чипов, возможно для избежания поспешного перехода, такого как M3. Стоит упомянуть, что TSMC столкнулась с кадровыми проблемами на заводе в Аризоне из-за жалоб на жестокое обращение со стороны сотрудников и несоответствия трудовым нормам.

Параллельно с этим, Apple готовится к своему следующему крупному шагу — переходу на чипы 2нм. TSMC объявила о запуске производства по технологии N2 во второй половине 2025 года, ожидается, что Apple станет одним из первых пользователей этой технологии. Однако возникает интересный вопрос: решит ли компания снова выбрать стратегию раннего принятия или предпочтёт подождать более продвинутого варианта вроде N2P перед полным переходом?

Несмотря на переход к чипу M4, Apple не полностью отказалась от чипа M3. Хотя он и не был включен в основные линейки продуктов, такие как Mac Mini и Mac Pro, но в марте 2025 года было запущено производство устройств с использованием M3 Ultra для Mac Studio и iPad Air. Это развитие ставит вопрос о том, почему Apple продолжает выпускать некоторые устройства на базе чипа M3, одновременно переходя к использованию M4 в других областях. Наиболее вероятное объяснение кажется масштабируемостью производства: Mac Studio и iPad Air являются продуктами меньшего объема по сравнению с MacBook’ами и iPhone’ами, что снижает опасения из-за ограничений низкого выхода.

По существу, ожидается что переход на M3 будет воспринято как смелый и триумфальный шаг, пусть даже с рядом трудностей — эта фаза является неотъемлемой частью продвижения Apple к усовершенствованию кремния. Учитывая возможное представление MacBook Air с M4, которое может затмить серию M3, не безрассудно предполагать, что Apple могла бы тайно испытывать облегчение от этого перехода.

Больше от Laptop Mag

Яблочный MacBook Air на 13 дюймов с процессором M4 против MacBook Air на 13 дюймов с процессором M3: какой из них выгоднее?
Apple незаметно прекращает выпуск этих MacBook после объявления о выпуске MacBook Air с процессором M4.
Обзор Apple MacBook Air на 15 дюймов с процессором M4: Рафинированный воздух.

Смотрите также

2025-03-22 17:11