- 與前幾代產品相比，M5 系列首次採用了超級核心、全新效能核心，CPU 和 AI 效能也得到了顯著提升。
- Fusion 架構將兩個晶片整合到單一 SoC 中，採用 2.5D SoIC MH 封裝，進而改善 CPU 和 GPU 的散熱和可擴充性。
- M5 Pro 和 M5 Max 共享一個 18 核心 CPU，差別在於 GPU 最多有 40 個核心、128 GB 統一記憶體和高達 614 GB/s 的頻寬。
- MacBook Pro、MacBook Air、iPad Pro 和 Apple Vision Pro 利用這些晶片提供更強大的效能、更出色的本地 AI、現代化的連接功能和更高的能源效率。
蘋果新一代處理器的到來不僅僅是另一個世代飛躍： M5、M5 Pro 和 M5 Max 代表了蘋果晶片設計和理解方式的深刻變革。蘋果幾乎參與了每一個環節：核心類型、內部架構、晶片製造方法，甚至CPU和GPU之間的關係。
如果只看數字，它可能看起來“只不過是另一款擁有更多核心和更強大功能的晶片”，但背後有一個更有趣的故事。 新一代 M5 處理器採用 Fusion 封裝架構，引進所謂的超級核心，大幅提升 AI 效能，重新定義了 MacBook Pro 和 MacBook Air 產品線。不要忘記 iPad的臨 還有 Apple Vision Pro。讓我們冷靜下來，一步一步地詳細分析，因為內容很多。
從經典核心設計到超級核心：告別能源效率核心
在 M4 晶片之前，蘋果晶片的設計概念非常明確： 它融合了性能強勁的高性能核心和節能高效的低能耗核心。這種源自 ARM 世界的方法，在幾代產品中都取得了很好的效果，在筆記型電腦、平板電腦和桌上型電腦中實現了電池續航時間和原始性能之間的平衡。
蘋果決定打破這項慣例，推出全新的M5 Pro和M5 Max： 傳統的能源效率核心消失了，所有的焦點都轉移到了兩大系列高性能核心。一方面是超級核心，擁有最高等級的單線程效能；另一方面是新型效能核心，專門設計用於承受繁重且持續的負載，而不會出現功耗峰值。
奇怪的是… M5 Pro 和 M5 Max 並沒有真正配備超級核心。M5晶片首次應用於入門級14吋MacBook Pro、iPad Pro和Apple Vision Pro，並首次採用了這項技術。當時，蘋果只是稱之為性能核心。直到現在，隨著Pro和Max機型的推出，蘋果才正式將所有使用M5晶片的產品中的這些核心更名為超級核心。
這意味著 如果你在 MacBook Pro 發佈時購買了搭載 M5 晶片的產品，那麼即使晶片內部的物理結構沒有任何變化，你的性能核心現在也被稱為超級核心。這顯然是一種行銷策略，但也有助於更好地理解那些「頂級」核心與專業晶片中首次亮相的新型高性能核心之間的差異。
M5、M5 Pro 和 M5 Max 的 CPU 架構如何？
該系列產品的基礎是標準的 M5 處理器，它應用於入門級 14 吋 MacBook Pro、新款 MacBook Air、iPad Pro 和 Apple Vision Pro。 這款晶片整合了一個 10 核心 CPU，其中最多包含 4 個效能核心（超級核心）和最多 6 個能源效率核心。雖然性能和人工智慧方面有了非常明顯的飛躍，但仍然遵循前幾代產品的經典方案。
對於 M5 Pro 和 M5 Max，我們採取的方法有所不同，而且更加激進。 它們都使用完全相同的18核心CPU。它分為兩個部分：6 個超級核心，單線程性能最強；以及 12 個全新的性能核心，從零開始設計，旨在最大限度地發揮多線程在長時間專業任務中的作用。
蘋果聲稱 這些超級核心是世界上單執行緒任務速度最快的CPU核心。由於前端頻寬增加、快取層次結構重新設計以及分支預測改進，理論上，單核依賴型任務（例如某些程式碼操作、遊戲邏輯和偶爾的模擬計算）的效能得到了顯著提升。
同時，新的性能核心 它們並非只是舊款高效核心的升級版。它們專為高強度多執行緒工作負載而設計：例如長時間渲染、編譯大型專案、繁重的資料分析或運行數小時的虛擬機器。蘋果承諾，與 M4 Pro 和 M4 Max 相比，多執行緒效能可提升高達 30%；與 M1 Pro 和 M1 Max 相比，多執行緒效能最多可提升 2,5 倍。
這裡有一個需要考慮的細微差別： 從 M4 Pro 升級到 M5 Pro 時，如果只看超級核心，那麼「最大功率」核心的數量就會減少。配置已從最多 10 個效能核心升級到 6 個超級核心和 12 個全新效能核心。蘋果聲稱，由於新的內部架構，整體效能更加均衡，但在獨立基準測試結果進行詳細評估之前，這種合理懷疑依然存在。
融合架構：兩塊晶片協同工作
除了核心名稱之外，M5 Pro 和 M5 Max 的最大技術變化在於它們的物理構造方式。 蘋果公司推出了名為 Fusion 架構的新封裝方法，該方法將兩個晶片合併到一個系統級晶片 (SoC) 中。這兩塊矽片均採用台積電第三代 3nm 製程製造，通訊頻寬極高，延遲極低。
到目前為止，在 M1、M2、M3 甚至 M4 Pro 和 Max 中， CPU、GPU、記憶體和其他控制器共存於同一塊矽片上。隨著核心數量和複雜性的增加，這帶來了一些問題：GPU產生的熱量會影響CPU，電源變得更加複雜，而且擴展設計的成本越來越高，效率越來越低。
Fusion架構解決方案是 將CPU和GPU以及一些相關邏輯分離，形成位於同一基板上的兩個整合處理器。保持極高的內部互連速度。這使得每個模組的電源供應和散熱可以獨立進行，從而減少許多工程師所說的「熱污染和電污染」。
在包裝方面，蘋果正從類似InFO的包裝方式轉向 一種基於多高度SoIC（SoIC MH）技術的2.5D方案實際上，這有助於更好地散熱，使設計中能夠容納更多核心而不會出現溫度失控的情況，並提高製造良率，從而有助於使具有如此多活動單元的晶片在經濟上可行。
重要細節： M5 Pro 和 M5 Max 使用的是完全相同的 CPU 晶片。 在Fusion架構內部，真正的差異在於SoC的另一部分，也就是GPU和部分記憶體子系統所在的部分。 M5 Pro的GPU核心數最高可達20個，而M5 Max則可擴展至40個核心，這簡化了製造和分級流程，並為未來推出集成兩個M5 Max處理器的M5 Ultra鋪平了道路——macOS代碼中已經暗示了這一點。
每個圖形核心都配備了下一代GPU和神經網路加速器
整個M5家族首次亮相 採用新一代GPU架構，基本款M5配備10個核心，M5 Max最多可達40個核心。差異不僅在於核心數量，還在於每個核心都整合了一個專用的神經加速器，旨在加速依賴 GPU 的人工智慧工作負載。
根據官方數據， 基本款 M5 的 AI 峰值 GPU 效能是 M4 的四倍以上。與 M1 相比，效能提升高達六倍。純粹從圖形角度來看，其基本型號的性能比 M4 高出 45%，並且由於全系列產品都採用了第三代引擎，光線追蹤性能提升高達 30%。
M5 Pro 和 M5 Max 均採用了相同的架構。 M5 Pro 提供高達 20 個核心的 GPU、307 GB/s 的統一記憶體頻寬，並支援高達 64 GB 的記憶體。蘋果估計，與 M4 Pro 相比，圖形效能提升了約 20%，並指出其 GPU 的 AI 效能是該晶片的四倍多，是 M1 Pro 的六倍多。
在高端領域， M5 Max 將 GPU 核心數翻倍至 40 個，並將統一記憶體頻寬提升至 614 GB/s。它支援高達 128 GB 的記憶體。與 M4 Max 相比，該公司聲稱其圖形性能提升高達 20%，在採用光線追蹤的應用中，效能提升更可達 30%。此外，對於 AI 工作負載，其 GPU 尖峰效能提升幅度是上一代產品的四倍以上，是 M1 Max 的六倍以上。
所有這些晶片都包含 採用第二代動態快取和硬體加速網格著色的更新版著色引擎簡單來說，這些技術可以更好地管理非常複雜的幾何體，將它們分成更易於管理的網格，從而簡化渲染，這對於高級視訊遊戲和專業 3D 工具來說都至關重要。
全系M5車款均配備神經網路引擎及AI加速功能
對人工智慧的投入不止於GPU。 整個 M5 系列都整合了一個改進的 16 核神經網路引擎。該模組具有更高的記憶體頻寬連接和極低的功耗，負責高效運行人工智慧模型，特別是 Apple Intelligence 功能和在設備上運行的其他第三方模型。
在諸如 Apple Vision Pro 之類的裝置上， 這款神經網路引擎可加速諸如將 2D 照片轉換為空間場景或產生數位人格等任務。在 MacBook Pro 和 iPad Pro 上，它加速了從使用 Image Playground 等工俱生成映像到使用 Apple 的 Foundation Models 框架開發的本機語言模型等所有操作。
此外，M5的設計旨在 GPU及其神經加速器與神經網路引擎協同工作Core ML、Metal Performance Shaders 或 Metal 4 中的新 Tensor API 等 API 為此功能提供支持，使開發人員能夠直接在應用程式中利用這些加速器，無論是用於推理、圖像擴散還是語言模型。
統一的記憶體、頻寬和儲存：為繁重工作負載提供更強大的效能
蘋果晶片的關鍵特性之一仍然是其 統一的記憶體架構，CPU、GPU 和神經網路引擎共享。基本款 M5 的頻寬增加到 153 GB/s，比 M4 高出近 30%，比 M1 高出兩倍多，從而可以運行更大的 AI 模型和更複雜的場景，而無需遇到內存不足的問題。
M5 Pro代表了專業領域的重大飛躍： 最高可達 64 GB 統一記憶體和 307 GB/s 頻寬這對於多軌道視訊編輯專案、複雜的 3D 場景或大型本地資料庫尤其有用。而 M5 Max 則將這一點發揮到了極致。 最高可達 128 GB 統一記憶體和 614 GB/s 頻寬顯然，其目標用戶是 3D 動畫師、人工智慧開發人員以及處理大量資料集的用戶。
使用這些晶片的系統也改進了儲存子系統。例如，配備 M5 Pro 和 M5 Max 的 MacBook Pro， SSD 的速度比上一代產品快「最高可達兩倍」。 而且，在某些型號中，最小容量現在是 1 TB，這在處理大型視訊或程式碼專案時非常實用。
以入門級 M5 為例，MacBook Air 和一些入門級 MacBook Pro 它們最多可配置 4TB 的固態硬碟。M5 Pro 和 M5 Max 機型最高可達 8 TB，輕鬆滿足希望將整個工作環境整合到一台筆記型電腦中的創意和技術人員的需求。
連接性、視訊和安全：Thunderbolt 5、AV1 和記憶體保護
M5 Pro 和 M5 Max 增加了一些技術，雖然這些技術不像 CPU 或 GPU 那麼引人注目，但在日常使用中卻能帶來改變。 每顆晶片都將客製化設計的 Thunderbolt 5 控制器直接整合到矽片中。這樣一來，無需依賴外部控制器，即可實現與外部顯示器、儲存設備和專業擴充座的高速連接。
關於無線通信，使用基本M5晶片的筆記型電腦，例如MacBook Air， 他們即將推出支援 WiFi 7 和藍牙 6 連接的 N1 晶片這使得筆記型電腦能夠符合新的網路標準，同時保持實體連接埠的一致性，Air 配備兩個 Thunderbolt 4 端口，而 Pro 等更高配置機型則配備 Thunderbolt 5 端口。
在多媒體領域， 這三款晶片都整合了蘋果最新的多媒體引擎。它具備對 H.264、HEVC、ProRes 編碼和解碼以及 AV1 解碼的硬體支持，這早就應該實現了，並且改進了播放和處理更現代壓縮視訊的功能。
在安全性方面，M5 Pro 和 M5 Max 包括 記憶體完整性強制執行，一種高階記憶體保護機制 它始終保持啟動狀態，且不會對效能造成顯著影響。該系統旨在防止利用與記憶體損壞相關的某些漏洞，從而提高硬體級安全性的標準。
M5、M5 Pro 和 M5 Max 將與以下產品同步上市：MacBook Pro、MacBook Air、iPad Pro 和 Vision Pro。
新一代晶片的到來伴隨著… 設備的大規模部署入門級 M5 處理器首次應用於入門級 14 吋 MacBook Pro、iPad Pro 和 Apple Vision Pro，這些產品的目標用戶是需要強大效能但不一定需要 Pro 和 Max 機型頂級配置的用戶。
在平行下， MacBook Air 迎來期待已久的 M5 晶片升級它保留了超輕薄設計、無風扇被動散熱以及 13,6 英寸和 15,3 英寸顯示屏，但現在配備了 10 核 CPU、最高可配置 10 核的 GPU，並支援第三代光線追蹤技術。此外，記憶體頻寬提升至 153 GB/s，儲存容量也首次達到 4 TB。
這款 MacBook Air 的一個備受讚譽的改進是： 基本儲存容量從 256 GB 增加到 512 GB 所有機型均配備固態硬碟，據蘋果公司稱，其讀寫速度是上一代產品的兩倍。電池續航力仍約 18 小時的視訊播放時間，MagSafe 介面和兩個 Thunderbolt 4 介面（可連接最多兩台外接顯示器）也得以保留。
在專業方面， el 的MacBook Pro 憑藉 M5 Pro 和 M5 Max，它將自己定位為人工智慧、3D 和高級編輯工作負載的標竿筆記型電腦。這款筆記型電腦提供 14 吋和 16 吋兩種尺寸，最高配備 18 個 CPU 核心、40 個 GPU 核心、128 GB 統一內存，部分配置起步配備 1 TB 固態硬碟，採用 120 Hz Liquid Retina XDR 顯示，電池續航時間可達屏約 24 小時。
除此之外，蘋果公司也宣布了以下消息： 搭載 M4 晶片的 iPad Air 和作為 iPhone 17 系列入門級機型的 iPhone 17e。此外，還有兩款外接顯示器，即第二代 Studio Display 和 Studio Display XDR，它們對於專業環境下的 Mac 用戶來說尤其有用，儘管它們的技術細節不如新處理器那麼引人注目。
對專業生態系統、半導體產業和本地人工智慧的影響
除了這些原始資料之外，晶片中還融合了Fusion架構、超級核心和AI加速器。 它向專業人士、新創公司和開發人員傳遞了一個明確的訊息。直接在裝置上運行 AI 模型可以降低雲端成本，透過不向外部伺服器發送敏感資料來提高隱私性，並消除與遠端 API 請求相關的許多延遲。
在實踐中， 配備 M5 Pro 或 M5 Max 的 MacBook Pro 可以讓你訓練和微調語言模型、處理電腦視覺或高速產生影像。 在筆記型電腦上即可完成，無需桌上型工作站或外置獨立顯示卡。對於許多小型團隊或自由工作者而言，這使他們與位於更成熟市場的公司擁有了公平的競爭環境。
從產業角度來看， 採用台積電第三代 3nm 製程和 2.5D SoIC MH 封裝技術，鞏固了蘋果和台積電在半導體領域的領先地位。這給高通和 英特爾與AMD 以及其他 ARM 和 x86 架構廠商，以加速推進他們自己的先進封裝計劃和人工智慧導向的晶片設計。
所有這些技術努力也與蘋果的環保目標息息相關。 該公司將 M5、M5 Pro 和 M5 Max 納入其 Apple 2030 計劃。該公司的目標是在本世紀末實現其所有業務環節的碳中和。這些晶片在提升效能的同時，還能保持甚至降低功耗，有助於降低設備在其整個生命週期內的整體能耗。
總而言之，蘋果新一代 M5 晶片不僅僅是紙面上的數字有所提升： 它改變了該品牌專業 SoC 的構建方式，重新定義了單線程和多線程性能之間的平衡，倍增了本地運行 AI 的能力，並鞏固了 MacBook Pro 和 MacBook Air 作為幾乎所有創意或技術專業人士的強大機器的地位。這明確表明，蘋果晶片的未來在於繼續推動先進的封裝、核心架構以及人工智慧專用加速技術。
