Apple Silicon
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관련 문서: Apple/마이크로아키텍처 
1. 개요[편집]
Apple에서 설계한 SoC(System on Chip) 및 SiP(System in Package)를 통합 서술하는 문서이다.
ARM Holdings에서 개발한 CPU 아키텍처의 라이센스를 취득해 ARM Cortex-A 시리즈 소속 CPU 아키텍처를 사용하거나, 명령어셋 라이센스를 취득해 자체적인 ARM 호환 CPU 아키텍처를 설계해 사용하고 있다. GPU는 이매지네이션 테크놀로지 PowerVR 그래픽의 GPU IP 라이센스를 취득해 사용했지만 2017년, A11 Bionic APL1W72를 기점으로 자체 디자인한 GPU를 사용 중이다.
2. 특징[편집]
Apple Silicon의 가장 큰 특징은 오직 Apple 기기에만 탑재된다는 것이다.
따라서 기존의 모바일 AP와는 다르게, Apple Silicon의 경우에는 제품을 발표하는 키노트에서 공개되는 정보 이외에는 어떤 정보도 주어지지 않는다. 이는 Apple이 칩을 제작하는 목적 자체가 타 업체들과는 매우 다르기 때문이다. 소수의 기종으로 많은 판매량을 올리는 Apple만이 가능한 것으로, 삼성전자와 같은 제품 다변화를 통해 수요 창출에 나서는 다른 기업과의 차이에서 생기는 특수성 때문이다. 다른 모바일 AP 제조사의 경우에는, 일단 모바일 시장을 주력으로 하는 것은 Apple과 같지만, ARM CPU 아키텍처의 장점인 저전력을 무기로 차량용 AP, 게임기용 AP, 스마트 워치용 AP, 심지어는 저전력 서버용 AP까지 수요를 확대하려는 노력을 하고 있다. 즉 다른 AP 제조사들이 성능과 세부 정보를 공개하며 ‘우리 AP 성능 좋으니 많이 써주세요’라고 한다면 Apple은 자신들이 완벽한 공급이자 수요이고, 단순히 ‘우리 AP 성능 대단하지?’라는 목적으로 AP 정보를 공개하는 것이기에 타 제조사 대비 많은 정보를 제공할 필요가 전혀 없다는 것이다. 물론 Apple만이 자체 제작 칩을 사용하는 것은 아니다. 대표적인 예시가 Amazon.
우선 CPU는 ARM 명령어 세트를 사용하는 자체 설계 아키텍처를 사용하고 있다. 비유하자면 타사들은 대개 이미 완성된 자동차를 구입해서 최고 속도만 조절해 사용하거나 내부 인테리어나 매립형 네비게이션 같은 옵션을 추가하는 정도에 그친다면[1] Apple은 자동차의 뼈대만 사온 다음 나머지는 자신들의 입맛대로 설계하는 것이다. 즉, 이걸 갖고 격한 화물도 문제없이 나르는 트럭이나 가볍고 빠른 스포츠카를 만들 수도 있고, 조용하면서 연료도 적게 소모하는 소형차도 만들 수 있다. 이 때문에 실질적으로 ARM과 Apple Silicon은 별개로 취급해야 한다. 실제로 Apple은 ARM Holdings에 크게 의지하지 않으며 오히려 Apple Silicon을 ARM Holdings와 경쟁해야 하는 경쟁 상대로 보고 있다는 것이 NVIDIA의 ARM 인수전에서 밝혀졌다.
또한, GPU 다이가 유독 타 AP보다 크고 아름다운 사이즈를 자랑하고 있다. 이는 Apple이 모바일 AP를 오로지 자사 기기에 탑재할 목적으로 개발하여 규격에 대한 부담이 상대적으로 적고, 동시에 소프트웨어 관리 능력도 관련 업체 중 상위급이기에 가능한 것으로, 모바일 AP에서 CPU 아키텍처가 차지하는 부분을 최소화하고 이를 GPU의 다이 사이즈에 할당하고 있다.[2] 큰 크기답게 성능도 덩치 값을 해주고 있다. 이를 증명하듯 벤치마크 프로그램상 그래픽 성능으로는 모바일 AP 중 최상급의 성능을 보여주고 있다. 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 네트워크를 모바일 AP에서 지원하는 원칩 AP는 존재하지 않는다.[3][4] iPhone이나 iPad 등 통신 모뎀 솔루션이 필요할 기기에는 인텔이나 Qualcomm에서 공급받아 사용한다. 최신 모뎀을 Snapdragon에 끼워파는 상술로 악명 높은 Qualcomm도 Snapdragon 810 사태 때 반강제로 엑시노스 7420을 써야 하는 기기[5]만큼은 모뎀만이라도 삼성전자에 팔아주고 Apple 앞에서는 한수 접고 들어가긴 하지만, 그럼에도 만족스럽지 않은 부분이 있는지 Apple은 인텔이 성능에서 뒤처짐에도 불구하고 지속적으로 공급받는 모뎀의 물량을 꾸준히 늘리는 중이다.
2022년 2월, 언론을 통해 TSMC가 iPhone 14의 5G 칩을 전량 수주했다는 내용이 나왔다. 6 nm RF 칩 공정에서 출하될 예정으로 연간 15만 웨이퍼 이상을 주문했다고 한다.
그러나 2022년 6월 30일, 궈밍치는 Apple의 독자 5G 통신 모뎀 개발이 실패했다고 한다. 퀄컴이 가진 통신 모뎀 관련 특허가 워낙 많기에 2023년 하반기에 나올 신형 아이폰의 5G칩을 당초 예상하던 20%가 아닌 100% 전량 공급하는 독점 공급자로 남게 될 것이라고 밝혔다.
여담으로 애플 고유의 CPU를 만들려는 시도는 90년대에도 있었다. BeOS 개발자이자 매킨토시 개발 총괄자였던 장루이 가세가 이끈 아쿠아리우스 프로젝트. 하지만 결국 실패했다.
3. 생산 기업[편집]
Apple은 자체적인 반도체 생산 라인이 존재하지 않는 팹 리스 업체이기 때문에 파운드리 생산사에 제작을 위탁한다. 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, Android 진영에서는 Apple 이상으로 시장에서 영향력이 큰 스마트폰 제조사가 되면서 마음 놓고 위탁할 수 없게 되어버린 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.[7]
하지만, 모바일 AP 부분도 TSMC에 지속적으로 투자하는 등 '탈 삼성 전략'을 지속적으로 준비했고, 삼성전자 시스템 LSI 사업부의 내부 사정까지 겹쳐서 Apple A8은 TSMC의 20nm SoC 공정에서 생산되었다.[8] 이러한 이유로 앞으로도 Apple은 삼성전자 시스템 LSI 사업부와 TSMC의 최신 공정 상황에 따라 파운드리 생산사를 계속 변경할 것으로 보인다.[9] 그러나 동 시기에 Apple A 시리즈의 생산공정은 거의 항상 삼성전자 생산분이 더 미세하였으므로 Apple 모바일 제품 사용자들 사이에서 두 생산분 사이에 성능 격차가 존재하는지에 대한 의문을 품는 것은 물론이고, 결국에는 TSMC 생산분보다 삼성전자 생산분을 더 선호하게 되는 사태가 발생하기도 하였다. 그러나 이 둘의 성능은 오차범위 내로 서로 엎치락뒤치락 하였기에, 공정에 크게 좌우되지 않고 사실상 동급으로 판단되었다.
그러나 Apple이 삼성에게 향후 신제품 라인업에 대한 계획 유출을 꺼림에 따라, 2015년 A9X를 기점으로 완전히 TSMC로 돌아서게 되어 2023년 현재까지 Apple의 반도체는 전량 TSMC가 생산하고 있다.
4. 제품 목록[편집]
iPhone에 탑재되며 Apple의 주력 칩셋이라 할 수 있는 A 시리즈, 2020년에 공개되어 주로 고성능을 내는 데 쓰이는 M 시리즈, Apple Watch에 탑재되는 웨어러블 타깃 SiP인 Apple S 시리즈 등의 주 프로세서라 부를 수 있는 범위와 보안을 위해 탑재되는 T 시리즈, 무선 통신에 쓰이는 W 시리즈 등 보조 프로세서라 부를 수 있는 범위로 나뉜다.
4.1. A 시리즈[편집]
iPhone, iPad 등 Apple의 주력 모바일 기기에 들어가는 Apple Silicon 시리즈의 핵심 라인업이다.
자세한 내용은 Apple Silicon/A 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.2. M 시리즈[편집]
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.
자세한 내용은 Apple Silicon/M 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.3. S 시리즈[편집]
Apple Watch에 들어가는 Apple Silicon 시리즈의 웨어러블 디바이스용 라인업이다.
자세한 내용은 Apple Silicon/S 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.4. W 시리즈[편집]
W 시리즈 칩은 Apple의 음향 기기, Apple Watch 등 소형 디바이스의 원활한 연결을 위한 통신, 오디오 처리 등의 기능을 담은 칩이다.
자세한 내용은 Apple Silicon/W 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.5. H 시리즈[편집]
Apple Silicon H 시리즈는 위 W 시리즈와 마찬가지로 음향 기기의 원활한 연결을 위한 통신, 오디오 처리 등의 기능을 담은 칩이다.
자세한 내용은 Apple Silicon/H 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.6. T 시리즈[편집]
Apple Silicon T 시리즈는 주로 Intel Mac에서 주 프로세서와 독립적으로 배치되어 보안 기능과 같은 보조 프로세싱을 담당하는 칩이다. 자체 OS인 bridgeOS를 구동한다.
자세한 내용은 Apple Silicon/T 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.7. U 시리즈[편집]
Apple에서 나의 찾기와 같은 초광대역(UWB)[10] 기반 서비스에 사용하는 보조 칩셋이다.
자세한 내용은 Apple Silicon/U 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.8. R 시리즈[편집]
Apple Vision Pro에 탑재된 센서들의 입력을 전담하는 칩이다.
자세한 내용은 Apple Silicon/R 시리즈 문서를 참고하십시오. 4.9. 기타[편집]
자세한 내용은 Apple Silicon/기타 칩셋 문서를 참고하십시오. 5. 관련 문서[편집]
- 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
이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-10-20 19:39:13에 나무위키 Apple Silicon 문서에서 가져왔습니다.[1] 추가 하드웨어 코덱, 외부 그래픽 프로세서, NPU등의 레퍼런스 ARM 디자인 외의 물건들[2] 이는 게임 콘솔의 설계 사상과도 비슷하다. 하드웨어와 소프트웨어 모두 자가 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] 이는 Apple이 본디 모바일 기기나 관련 업종에서는 비교적 신생 기업이기 때문이다. 애초에 다른 쟁쟁한 업체들의 특허를 피해서 개발하는 것이 불가능에 가깝고 그 분야에서 이미 개발된 것들이 많기 때문에 굳이 많은 비용을 투자해서 완전 독자적인 기술을 개발할 필요가 없는 것이다.[5] 1년 늦게 나오고 미국 시장에 팔지도 않은 갤럭시 A8(2016)은 예외.[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 또 다시 한번 탑재하게 된다. 다만 구조는 변경된 부분이 있다. 이러한 삼성전자와 Apple의 밀월관계는 iPhone 4s 때까지 지속된다.[7] Apple A8의 물량이 그야말로 엄청났기에 Qualcomm을 비롯한 다른 대형 제조사들도 Apple에게 밀려 TSMC에게는 찬밥 신세가 되었다. TSMC는 이로 인해서 자사의 생산공정을 미세화할 여력이 미처 없었고, 동시기의 AP였던 Snapdragon 805 APQ8084마저 기존 공정으로 생산되게 된다. 반면 삼성전자 시스템 LSI 사업부는 초창기에 모든 물량을 자사의 삼성 엑시노스와 함께 자사가 전량 생산하면서도 그런 것 없었다.[8] 그러나 이로 인해서 모바일 AP계에 커다란 문제가 발생하게 된다. Qualcomm Snapdragon 시리즈의 공정 미세화가 늦어짐으로써 발생한 사태였다. 자세한 내용은 퀄컴 스냅드래곤/8XX 라인업 문서 참조.[9] Apple A9는 실제로 삼성전자 시스템 LSI 사업부와 TSMC에서 동시에 생산하기도 했다.[10] Ultra WideBand