在 3 月 9 日的蘋果春季發布會上蘋果發布了諸多新品，其中最亮眼的當屬蘋果頂級旗艦芯片 M1 ULTRA那么作為 M1 系列最后一款芯片，M1 ULTRA 到底怎么樣呢

1 個 M1 ULTRA =2 個 M1 Max

如果用一句話簡單概括一下 M1 ULTRA 那就是:將 2 枚 M1 Max 通過封裝融合成一體，成為一枚芯片。

M1 Max 實現了突破性的 Die—to—Die技術，因此可以基于兩個 M1 Max 的裸片擴展為 M1 ULTRA，通過創新性的定制架構 UltraFusion 連接在一起，帶來兩倍的性能表現UltraFusion 架構采用硅中介層連接一萬余個信號點，在兩個裸片之間實現了 2.5TB / s 的低延遲處理器互聯帶寬

從目前公布的信息看，蘋果早在開發 M1 Max 時就考慮到了這種雙芯融合的方案，在芯片版圖的上方為將來的 Die—to—Die 連接預留了位置那么這樣做有什么好處呢

性能提升

對于目前的蘋果來說，目前所使用的臺積電 5nm 工藝已經算是業界最頂尖的工藝了，臺積電的 3nm 還在路上那么這種情況下，蘋果想推出一款性能更強的芯片該怎么辦呢

第一，是再設計一款面積更大的芯片。三星將需要一切優勢來與iPhone12ProMax競爭，我們認為它是當今市場上最好的智能手機相機。從歷史上看，三星在移動成像方面采取了更多的硬件密集型方法，越來越多地使用自己的自制傳感器，而不是搶購索尼的現成傳感器，并且很早就在其設備上采用雙鏡頭和三鏡頭相機。

第二，是將原來的芯片組合在一起使用，也就是說一次用兩顆。。

對于熟悉半導體行業的朋友來說應該都對 5nm 芯片高昂的造價有所耳聞，再設計一款面積更大的芯片，即使是蘋果成本上也很難抗住那么就剩下第二條了，將兩個芯片或者更多數量的已有芯片合在一起使用

如果想把兩枚芯片連在一起用，目前業界的主流做法是通過主板 PCB 連接。

比如像這款華碩的 WS C621E SAGE 主板就屬于雙路 CPU 主板，在設計之初就支持兩塊 CPU 同時工作。

但這樣做缺點也很明顯，比如兩個 CPU 的插槽以及相應連接所需的布線明顯會占用很大的 PCB 面積，這樣做出來的產品尺寸會很大而且由于兩個 CPU 之間是通過 PCB 走線連接，延遲會變得很大

在這里我們不難發現，通過主板 PCB 連接兩塊 CPU 所帶來的缺點基本都是連線過長導致的，那么縮短兩個芯片之間的連線距離不就可以解決了嗎膠水雙核由此出現了

膠水雙核是指使用特殊方法將兩個或更多芯片封裝在一起制造的處理器由于這種特殊方法像是將兩個或更多核心用膠水粘在一起，由此而得名膠水雙核

膠水雙核技術最早可以追溯到 1995 年的英特爾的 Pentium Pro，但這并不是一項落后的技術。

比如 AMD 一代 EPYC處理器就采用了這種所謂的膠水雙核技術在圖上可以清晰地看出，它將 4 顆 Die封裝到了一顆 CPU 中這樣 4 顆裸片的產品在性能上無疑是要強于 1 顆裸片的產品

在 AMD 一代 EPYC 處理器的開蓋視頻中我們可以發現，每顆裸片之間都有著毫米級肉眼可見的間距蘋果所做的則是在此基礎上更近了一步，將兩顆裸片貼臉封裝，使得兩顆裸片之間的連線變得更短并且由于之前設計 M1 Max 時預留的接口，兩顆裸片之間可以用更快的速度進行通訊，最終實現了兩顆裸片之間 2.5TB / s 的連接帶寬

節約成本

雖然大家都知道芯片的流片成本很高，但其實只是流片的門檻成本高當一款芯片開始大批量生產之后，邊際成本是比較低的舉個例子來說，造芯片就像是造塑料洗臉盆洗臉盆的生產線搭建起來很貴，但你把洗臉盆的生產線搭建起來之后，后面所需的材料成本就很低了

如果這時候你想生產另一種尺寸的塑料洗臉盆，那你就需要修改生產線甚至重新搭建一條新生產線，這樣就貴了。

所以對于此時的蘋果來說，如果單獨設計另一個更大尺寸的芯片，而且還是 5nm 的芯片，成本是非常高的所以蘋果最終的選擇是將兩顆 M1 Max 封裝到一起，這樣新產品可以繼續利用原有 M1 Max 的生產線，只需要最后將裸片進行特殊封裝就可以了

這就像是一個生產塑料洗臉盆的廠商，原來是一個洗臉盆裝一個紙箱，現在變成了兩個洗臉盆裝一個紙箱，此時只需要重新訂購更大尺寸的紙箱就可以了。

另一方面，就是裸片的良率問題了當裸片的面積越大時，良率就會越低

假設一塊小晶圓上面最多可以生產 4 塊 M1 Max，如圖所示當晶圓上出現一個壞點時，最終就只能生產出 3 塊 M1 Max，這時良率是 75%而當出現兩個壞點時，最終就只能生產出 2 塊 M1 Max，這時良率是 50%但如果直接生產 M1 ULTRA 這樣大面積的裸片會發生什么呢

這時同樣的一個晶圓上最多可以生產 2 塊 M1 ULTRA如圖所示當晶圓上出現一個壞點時，最終就只能生產出 1 塊 M1 ULTRA，這時良率是 50%而當出現兩個壞點時，最終就只能生產出 0 塊 M1 ULTRA，這時良率是 0%

由此可以看出當裸片的面積越大，其它條件相同時，良率就會越低反之如果把一個大芯片分成兩個小芯片做，良率就會提高良率提高了，相應成本也就省下來了

結語

在文章的最后，我有一些想法和補充的信息，在此分享給大家。

1，蘋果作為一家 Fabless公司，對于半導體工藝發展進入瓶頸這件事是無能為力的只能等待臺積電，三星等晶圓廠研發出更先進的工藝

2，在工藝進入瓶頸之后，芯片性能如果再想提升，蘋果這種做法是簡單粗暴而且有效的。

3，Die—to—Die 技術的本質是將一個大的 Die分成幾個小的 Die來做，這樣成本更低。

4，現在業界也有這種設計的趨勢，將原來一個大芯片拆成幾個小芯片進行設計制造。

5，這種技術并不是完美的，比如會引入額外的散熱負擔而通過主板 PCB 連接兩顆 CPU 這種方式，散熱問題會小很多畢竟間距夠大，可以通過多個散熱器解決

6，基于此種情況進行一個預測，M1 ULTRA 的實際性能不會是 M1 Max 的 2 倍，但應該能超過 1.5 倍畢竟蘋果有單管壓 i9的前例在，散熱問題處理得怎么樣還是要等真機發售之后看

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