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1. 개요
Apple에서 설계한 SoC(System on Chip) 및 SiP(System in Package).2. 특징
Apple Silicon의 가장 큰 특징은 오직 Apple 기기에만 탑재된다는 것이다.CPU는 Arm에서 개발한 ARM Cortex-A 시리즈 소속 CPU 아키텍처를 사용하다가, 2012년 A6 칩부터 명령어 집합 라이선스를 취득하여 독자적인 CPU 아키텍처를 설계해 탑재하고 있다.[1]
GPU 또한 이매지네이션 테크놀로지 PowerVR 그래픽의 GPU IP 라이선스를 취득해 사용했지만, 2017년 A11 Bionic을 기점으로 자체 설계한 GPU를 탑재 중이다.
타사들은 Arm이 내놓은 명령어 세트와 레퍼런스를 이용해 칩을 제작하며 커스텀을 하는 경우가 많다. 따라서 Arm과 Apple Silicon은 별개로 취급해야 한다. 과거 Apple은 Arm의 공동 창립 멤버이기도 했지만, 현재는 Arm Holdings가 사업을 완전히 접어도 영향이 없을 정도로 Arm에 의지하지 않는다. 오히려 Apple Silicon을 Arm Holdings의 경쟁 상대로 보고 있다는 것이 NVIDIA의 Arm 인수전에서 밝혀졌다.
또한, GPU 다이 크기가 유독 타 AP보다 크다. 이는 Apple이 칩을 오직 자사 기기에 탑재할 목적으로 개발하여 규격에 대한 부담이 상대적으로 적고, 동시에 소프트웨어 관리 능력도 관련 업체 중 상위급이기에 가능한 것으로, 칩에서 CPU 아키텍처가 차지하는 부분을 최소화하고 이를 GPU의 다이 사이즈에 할당하고 있다.[2] 큰 크기답게 성능도 덩칫값을 해주고 있다. 이를 증명하듯 벤치마크 프로그램상 그래픽 성능으로는 모바일 AP 중 최상급의 성능을 보여주었다. 이후 지속적인 생산 공정의 미세화와 자체 GPU IP 개발로 면적당 성능비 역시 높아지고 있다.
다만, Apple이 자체적으로 보유한 셀룰러 통신 모뎀 솔루션이 없기 때문에 이동통신 네트워크까지 지원하는 원칩 AP는 존재하지 않는다.[3] 따라서 iPhone이나 iPad 등 통신 모뎀 솔루션이 필요한 기기에는 인텔이나 퀄컴에서 모뎀을 따로 공급받아 사용한다. 최신 모뎀을 스냅드래곤에 끼워파는 상술로 악명 높은 퀄컴도 스냅드래곤 810 사태 때 반강제로 엑시노스 7420을 써야 하는 기기[4]만큼은 CDMA 사업자[5]들을 위한 통신 모뎀만이라도 삼성전자에 팔아주고 Apple 앞에서는 한 수 접고 들어가긴 하지만, 그럼에도 만족스럽지 않은 부분이 있는지 Apple은 인텔이 성능에서 뒤처짐에도 불구하고 지속적으로 공급받는 모뎀의 물량을 꾸준히 늘렸다. 이후 2019년 인텔의 모뎀 사업부를 인수하는 등 자체 모뎀 개발을 위해 지속적인 노력을 기울이고는 있으나, 아직까지 가시적인 성과는 보이지 않고 있다. 2020년대 들어서는 다시 퀄컴의 통신 모뎀을 채택하고 있다.
3. 생산 기업
Apple은 자체적인 반도체 생산 라인이 존재하지 않는 팹리스 업체이기 때문에 파운드리 업체에 위탁 생산을 맡긴다. 전통적으로 Apple A 시리즈가 iPhone 4에 탑재되기 이전에 모바일 AP를 공급해준 삼성전자 시스템 LSI 사업부가 생산을 해왔고 Apple A 시리즈의 설계에도 관여한 부분이 있는 것으로 알려졌다.[6]문제는, 삼성전자 무선 사업부가 Apple만큼 시장에서 영향력이 큰 스마트폰 제조사가 되면서 Apple은 보안 등의 이유로 이른바 '탈 삼성 전략'을 추진하기 시작했다. 그러나 모바일 AP의 경우에는 가장 최신 공정에서, 그것도 엄청난 물량을 요구하는 Apple의 주문을 받을 회사가 그리 마땅치 않았기에 '탈 삼성 전략'이 최고조에 올랐던 iPhone 5s도 모바일 AP인 Apple A7은 삼성전자 시스템 LSI 사업부에서 생산되었다.
하지만, 모바일 AP 부분도 TSMC에 지속적으로 투자하는 등 탈 삼성 전략을 지속적으로 준비했고, 삼성전자 시스템 LSI 사업부의 내부 사정까지 겹쳐서 Apple A8은 TSMC의 20nm SoC 공정에서 생산되었다.[7] Apple A9은 삼성전자 시스템 LSI 사업부와 TSMC에서 동시에 생산하기도 했다.
2015년 A9X를 기점으로 완전히 TSMC로 돌아서게 되어 현재까지 Apple의 반도체는 전량 TSMC가 생산하고 있다.
4. 제품 목록
4.1. A 시리즈
iPhone, iPad 등 Apple의 주력 모바일 기기에 들어가는 Apple Silicon 시리즈의 핵심 라인업이다.
4.2. M 시리즈
Mac에 탑재되는 인텔 CPU를 대체하기 위해 개발되어 2020년에 출시한 Apple Silicon 시리즈의 고성능 라인업이다.
Mac, iPad Pro, iPad Air 및 Apple Vision Pro 시리즈에 탑재되고 있다.
4.3. S 시리즈
Apple Watch와 HomePod에 들어가는 Apple Silicon 시리즈의 웨어러블 및 스마트 스피커 라인업이다.
4.4. W 시리즈
W 시리즈 칩은 Apple의 음향 기기, Apple Watch 등 소형 디바이스의 원활한 연결을 위한 통신, 오디오 처리 등의 기능을 담은 칩이다.
4.5. H 시리즈
Apple Silicon H 시리즈는 위 W 시리즈와 마찬가지로 음향 기기의 원활한 연결을 위한 통신, 오디오 등을 처리하는 칩이다.
4.6. T 시리즈
Apple Silicon T 시리즈는 인텔 Mac에서 주 프로세서와 독립적으로 배치되어 보안 기능과 같은 보조 프로세싱을 담당하는 칩이다.
자체 OS인 bridgeOS를 구동한다.
4.7. U 시리즈
Apple에서 나의 찾기와 같은 초광대역(UWB) 기반 서비스에 사용하는 보조 칩셋이다.
4.8. R 시리즈
Apple Vision Pro에 탑재된 센서들의 입력을 처리하는 칩이다.
4.9. 기타 칩셋
5. 여담
- 파트넘버의 경우, S5L- 구성의 파트넘버는 삼성전자 시스템 LSI 사업부 측 파트넘버였으며 APL- 구성의 파트넘버는 Apple 측 파트넘버이다. Txxxx 형태의 넘버는 Apple에서 내부적으로 사용하는 식별자이다. TSMC는 별도의 파트넘버가 존재하지 않는다.
- 칩의 코드네임은 주로 섬 이름에서 따오는 경우가 많다.
6. 관련 문서
- Apple/마이크로아키텍처
- Mac(컴퓨터)/Apple Silicon 이주
- 퀄컴의 퀄컴 스냅드래곤 시리즈
- 삼성전자의 삼성 엑시노스 시리즈
- 화웨이의 인하우스 AP 설계 업체 하이실리콘
- 미디어텍의 미디어텍 Helio, 미디어텍 Dimensity 시리즈
- ARM 기반 AP 벤치마크 모음
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[1] Apple의 자체 CPU 제작 시도는 1990년대에도 있었다. BeOS 개발자이자 Macintosh 개발 총괄자였던 장루이 가세(Jean-Louis Gassée)가 이끈 아쿠아리우스 프로젝트가 그것이다. 하지만 결국 실패했다.[2] 이는 게임 콘솔의 설계 사상과도 비슷하다. 하드웨어와 소프트웨어 모두 자사 규격에 맞춰 개발하기에 상대적으로 CPU 활용이 효율적이기 때문이다.[3] Apple은 유난히 그 덩치에 비해서 보유한 특허 수가 적고, 특히 통신 분야에서는 쟁쟁한 업체들이 워낙 많기에 그 정도가 더욱 심하다.[4] 해당 기기는 2015년에 출시한 갤럭시 S6, 갤럭시 S6 엣지, 갤럭시 S6 엣지+, 갤럭시 노트5로 이 4개 기종이 해당된다. 1년 늦게 나오고 미국 시장에 팔지도 않은 갤럭시 A8(2016)은 예외.[5] 미국 버라이즌, 스프린트, 중국 차이나텔레콤 등 3세대 이동통신을 CDMA2000을 바탕으로 서비스하는 이동통신사[6] iPhone 3GS는 당대 최강의 성능을 보여주었던, 갤럭시 S에도 탑재되었던 삼성전자 허밍버드를 iOS에 맞도록 커스텀한 후 사실상 그대로 탑재하였다. 덕분에 성능 면에서 타 스마트폰들을 확실히 제압할 만한 성능을 낼 수 있었고, 이후 iPhone 4에는 허밍버드를 개선한 AP를 iOS에 적합하도록 커스텀하여 다시 한 번 탑재하게 된다. 다만 구조는 변경된 부분이 있다. 이러한 삼성전자와 Apple의 밀월관계는 iPhone 4s 때까지 지속된다.[7] Apple A8의 물량이 그야말로 엄청났기에 퀄컴을 비롯한 다른 대형 제조사들도 Apple에게 밀려 TSMC에게는 찬밥 신세가 됐고, 동 시기의 AP였던 스냅드래곤 805 APQ8084는 기존 공정으로 생산하게 됐다.