Apple Silicon 晶片進化史：從 M1 到 M4 的深度解析與投資洞察
近年來，Apple Silicon 晶片的發展可說是突飛猛進，從最初的 M1 到最新的 M4，每一次的迭代都為運算效能帶來了令人驚豔的提升。作為關注科技趨勢或進行投資決策的你，了解這些晶片的特性與差異，不僅能幫助你更明智地選擇合適的 Apple 產品，也能讓你對半導體產業的未來發展有更深刻的認識。
今天，我們將深入探索 Apple Silicon 晶片的進化歷程，從 M1 到 M4，一同揭開這些改變遊戲規則的處理器背後的奧秘。我們也會探討它們對科技產業的影響，以及身為使用者或投資者，我們該如何看待這場持續的技術革新。
M1 晶片：開啟劃時代的旅程
M1 晶片於 2020 年 11 月問世，標誌著 Apple 從長期合作的 Intel 處理器轉向自家設計的 ARM 架構晶片。這不僅是 Mac 生態系統的轉變，更是 Apple 在晶片設計領域邁出的關鍵一步。你還記得當時 M1 MacBook Air 發表時，那種令人驚豔的輕薄感和超長電池續航力嗎？這一切都歸功於 M1 晶片帶來的革命性改變。
M1 晶片的核心特色有哪些？
M1 晶片之所以能帶來如此顯著的效能提升，歸功於其獨特的設計理念和先進技術：
- 統一記憶體架構 (UMA)：這是一個非常重要的概念！想像一下，CPU（中央處理器）、GPU（圖形處理器）和神經網路引擎（Neural Engine）可以共享同一塊記憶體池。這就像大家共用一個大型圖書館，而不是每個人都建一個小圖書館。這樣能大幅減少數據傳輸的延遲，顯著提高整體效能。
- 卓越的能效：M1 晶片採用 5 奈米（nm）製程技術打造。「奈米」代表晶體管的尺寸，數字越小，晶體管就能做得越小、越密集，進而提升效能並降低功耗。這使得搭載 M1 晶片的 MacBook Air 實現了長達 18 小時的驚人電池續航力。
- 高度整合設計：M1 將 CPU、GPU、神經網路引擎、安全隔離區（Secure Enclave）等多個重要元件整合在同一顆晶片上，簡化了設計複雜度，也大幅提升了數據處理效率。
這些革命性的特性讓 M1 晶片在效能、能耗和電池續航力方面，都超越了當時許多 Intel 晶片，為 Mac 產品線帶來了前所未有的體驗。
M1 晶片有哪些可以改進的地方？
儘管 M1 晶片表現出色，但作為第一代產品，它仍存在一些限制：
- 記憶體上限：M1 晶片的記憶體最高僅支援到 16GB。對於需要處理大量複雜任務，例如專業影片編輯、3D 渲染或大型軟體開發的使用者來說，這可能略顯不足。
- 外接螢幕支援：M1 晶片僅支援連接一個外部顯示器。對於習慣多螢幕工作的使用者而言，這會造成一定限制。
- 遊戲生態系統：儘管 M1 晶片提升了遊戲效能，但 macOS 上的遊戲生態系統相對不如 Windows 完善，這使得 M1 Mac 在遊戲方面仍無法與專業遊戲電腦相提並論。
這些限制也為後續的 M2 晶片提供了明確的改進方向。
M2 晶片：精益求精的效能升級
M2 晶片於 2022 年 6 月推出，它是 M1 晶片的升級版。M2 在 M1 的基礎上進行了多項關鍵改進，進一步提升了效能和能源效率。M2 晶片的問世，再次證明了 Apple 在晶片設計領域持續投入、精益求精的決心。
M2 相較於 M1 的關鍵改進有哪些？
M2 晶片在多個方面都實現了超越 M1 晶片的進步：
- 更多電晶體：M2 晶片擁有 200 億個電晶體，比 M1 增加了 25%。電晶體數量越多，晶片能處理的資訊量就越大，意味著更強的運算能力和更複雜的功能。
- 更快的 CPU 和 GPU：M2 晶片的中央處理器（CPU）效能比 M1 提升了 18%，圖形處理器（GPU）效能更是提升了 35%。這為使用者帶來了更流暢、更迅速的操作體驗，無論是日常使用還是執行要求較高的應用程式，都能感受得到。
- ProRes 引擎：M2 晶片首次加入了 ProRes 媒體引擎。這是一個專門用於加速 ProRes 影片編碼和解碼的功能，對於專業影片編輯工作者來說，是大幅提升工作效率的一大福音。
- 更高的記憶體頻寬：M2 晶片的記憶體頻寬達到 100GB/s，比 M1 增加了 50%。更高的頻寬意味著數據在晶片內部傳輸的速度更快，進一步提高了整體數據處理效率。
這些全面的改進讓 M2 晶片在綜合效能和專業應用方面都有了顯著的提升。
M2 晶片仍有哪些潛在限制？
儘管 M2 晶片比 M1 更強大，但它在某些方面仍存在局限性：
- 外接螢幕支援：M2 晶片的基本型號仍然只支援一個外部顯示器。對於需要多螢幕配置來提升工作效率的專業使用者來說，這仍然是一個不便之處。
- 記憶體上限：M2 晶片的記憶體最高支援到 24GB。雖然比 M1 有所提升，但對於極端需要大量記憶體來運行超大型專案的使用者而言，可能依然不敷使用。
- 遊戲生態系統：與 M1 類似，macOS 上的遊戲生態系統雖然有所改善，但與 Windows 電腦相比仍不夠完善。儘管 M2 晶片提升了遊戲效能，但遊戲選擇和最佳化程度仍然是其挑戰。
這些限制也為後續的 M3 晶片提供了進一步改進的空間。
以下表格比較了 M1 和 M2 晶片的主要規格：
| 規格 | M1 | M2 |
|---|---|---|
| 電晶體數量 | 160 億 | 200 億 |
| CPU 效能提升 (相較前代) | – | 18% |
| GPU 效能提升 (相較前代) | – | 35% |
| 記憶體頻寬 | 68.25 GB/s | 100 GB/s |
| 最高記憶體 | 16GB | 24GB |
M3 晶片：3 奈米製程的突破性飛躍
M3 晶片於 2023 年 10 月推出，其最大的亮點是採用了業界領先的 3 奈米製程技術。還記得我們前面提到的「奈米」數字嗎？從 5 奈米進步到 3 奈米，這意味著晶體管可以做得更小、密度更高，進而帶來更高的運算效能和更低的功耗。你是否感受到 M3 MacBook Pro 在處理複雜任務時那種令人難以置信的游刃有餘？這正是新製程帶來的實質效益。
M3 相較於 M2 的關鍵改進有哪些？
M3 晶片在多個方面都實現了對 M2 晶片的顯著超越：
- 3 奈米製程：這是最核心的升級。更先進的製程技術使得 M3 晶片在相同功耗下提供更高效能，或在相同效能下大幅降低功耗，進一步提升了能源效率。
- 硬體加速光線追蹤：M3 晶片首次加入了硬體加速光線追蹤功能。光線追蹤是一種渲染技術，能模擬光線在真實世界中的行為，產生更逼真、更具沉浸感的遊戲和 3D 渲染畫面。有了硬體加速，這些複雜的視覺效果將變得更加流暢。
- 動態緩存：M3 晶片採用了全新的動態緩存技術。這項技術可以更智慧地分配晶片內部的記憶體資源，確保 GPU 等元件能夠即時存取所需數據，從而提高整體效能和效率。
- 更佳的電池續航力：受益於 3 奈米製程帶來的更高能效，M3 晶片可以為搭載的設備提供更長的電池續航力，讓你在外出工作或娛樂時更加無憂。
這些改進讓 M3 晶片在遊戲體驗、3D 渲染能力和電池續航力方面都有了質的飛躍。
M3 晶片仍有哪些持續的限制？
雖然 M3 晶片在效能和能效方面表現出色，但其基本型號仍然存在一些可以改進的地方：
- 記憶體上限：M3 晶片的基本型號記憶體最高仍僅支援到 24GB。對於需要處理極端複雜任務的專業使用者來說，記憶體容量仍可能略顯不足。
- 外接螢幕支援：M3 晶片的基本型號仍然只支援一個外部顯示器。對於需要多螢幕工作流程的使用者，這依舊是一個限制。
M4 晶片：AI 性能的躍升與未來趨勢
M4 晶片於 2024 年 5 月推出，它不僅僅是對 M3 的微調，更是 Apple 在人工智慧（AI）領域邁出的重要一步。M4 晶片進一步強化了能源效率、AI 處理能力和原始運算效能。它的出現，預示著 Apple 將在裝置端的 AI 應用方面有更廣闊的發展。
M4 相較於 M3 的關鍵改進有哪些？
M4 晶片在多個方面都超越了 M3 晶片，特別是在 AI 處理方面：
- 更先進的 3 奈米製程：M4 晶片採用了「第二代 3 奈米製程」，在先前 M3 的基礎上進一步提升了晶片的效能和能效表現。
- 專用的 AI 加速器：M4 晶片內建了更強大的專用 AI 加速器，也就是「神經網路引擎」（Neural Engine）。這大幅提升了機器學習和人工智慧任務的處理效能，使得設備能夠更快速、更智慧地執行 AI 相關的應用。
- 更高的記憶體選項：M4 晶片提供了更高的記憶體選項，從 24GB 起跳，最高可達 128GB。這能滿足不同類型專業使用者的需求，特別是那些需要處理極大數據集或複雜 AI 模型的工作者。
- 改進的外部顯示器支援：M4 晶片改進了對外部顯示器的支援，可以連接更多的外部顯示器，對於需要多工處理或多螢幕設置的專業人士來說，提供了更大的彈性。
這些改進讓 M4 晶片在 AI 效能、多工處理和外接能力方面都有了顯著的提升，為未來的裝置端 AI 應用奠定了基礎。
以下表格比較了 M3 和 M4 晶片的主要規格：
| 規格 | M3 | M4 |
|---|---|---|
| 製程 | 3 奈米 | 更先進的 3 奈米 (第二代) |
| 光線追蹤 | 硬體加速 | 硬體加速 |
| AI 加速器 | 整合式神經網路引擎 | 專用 AI 加速器 (更強大) |
| 最高記憶體 | 24GB | 128GB |
| 外接顯示器支援 | 有限 | 改進 |
Apple M 系列晶片潛在漏洞疑慮：GoFetch 攻擊
儘管 Apple M 系列晶片在效能上屢創佳績，但如同所有複雜的科技產品，也可能存在潛在的安全疑慮。根據 The Mac Security Blog (Intego) 在 2025 年發布的一篇文章，研究人員發現 Apple M1、M2 和 M3 系列晶片都存在一個名為 “GoFetch” 的漏洞。
GoFetch 是一種針對資料記憶體依賴預取器（Data Memory-dependent Prefetcher, DMP）的攻擊方法。簡而言之，DMP 是晶片為了加速運算而預先載入數據的一種機制，但這個漏洞可能允許攻擊者藉由分析數據預取模式，進而突破 Mac 的安全防護，竊取加密金鑰等敏感資訊。
值得注意的是，M1 和 M2 晶片上的 DMP 功能無法禁用。雖然針對 M3 處理器，加密庫開發人員可以透過設置「DIT 位」（Data-Independent Timing）來啟用數據獨立定時，以緩解此缺陷，但這也可能導致顯著的效能損失。這提醒我們，即使是頂尖的晶片設計，安全性仍是一個持續演進的挑戰。
M4 晶片的潛在不足與對 M5 的期許
儘管 M4 晶片在 AI 性能方面表現出色，為未來的裝置端 AI 應用奠定了基礎，但它仍有一些可以改進的地方。這也讓我們對未來的 M5 晶片充滿期待：
- 遊戲支援：雖然 Apple 在圖形效能上持續投入，但 macOS 上的遊戲生態系統仍需進一步完善。未來 M5 晶片應能更好地發揮其圖形效能，並吸引更多遊戲開發商為 macOS 平台推出優化遊戲。
- 能效：儘管 M4 晶片的能效已經非常高，但技術總有進步空間。未來的 M5 晶片可以考慮採用更先進的製程技術（例如更小的奈米製程），進一步提升每瓦效能，延長電池續航力。
- AI 優化：隨著人工智慧技術的快速發展，Apple 可以進一步優化 M5 晶片的神經網路引擎。這將使其能夠更好地支援各種複雜的 AI 應用，從更精準的語音辨識到更高效的影像處理，甚至支援更複雜的生成式 AI 模型在裝置端運行。
同時，軟體層面的精進也同樣重要。例如，設備韌體（firmware）的持續更新，可以修復潛在問題，改善連線穩定性，並新增更多功能。軟硬體的協同優化，將是 Apple Silicon 晶片未來發展的關鍵。
結論：Apple Silicon 的未來展望
從 M1 到 M4，Apple Silicon 晶片的發展歷程，充分展現了 Apple 在晶片設計領域的強大實力與創新精神。每一次的迭代都帶來了令人驚豔的性能提升和功能改進，也為 Mac、iPad 乃至未來的 Apple Vision Pro 等產品帶來了革命性的使用體驗。這不僅改變了我們使用這些設備的方式，也對整個科技產業產生了深遠的影響。
作為科技愛好者或精明的投資者，我們應該持續關注 Apple Silicon 晶片的發展趨勢，因為這不僅關係到 Apple 產品的未來走向，更反映了半導體技術和人工智慧應用的前沿進步。你準備好迎接 Apple Silicon 帶來的更智慧、更高效的未來了嗎？
常見問題（FAQ）
在這裡，我們整理了一些關於 Apple Silicon 晶片常見的問題，希望能幫助你更深入了解：
- Q：M1 晶片和 M2 晶片的主要差異是什麼？
- A：M2 晶片相較於 M1，在 CPU 和 GPU 效能上都有顯著提升，記憶體頻寬更高，並且電晶體數量更多。此外，M2 還加入了 ProRes 媒體引擎，加速影片處理。
- Q：M1 晶片目前是否仍然值得購買？
- A：對於一般日常使用、文書處理、影音娛樂和輕度專業工作而言，M1 晶片在效能和能效方面仍表現出色，完全足夠應付。由於其價格通常比搭載 M2 或 M3 晶片的設備更具優勢，因此 M1 產品仍是高性價比的選擇。
- Q：Apple Silicon 晶片的未來發展方向是什麼？
- A：Apple Silicon 晶片將持續朝向更高的運算效能、更低的功耗以及更強大的人工智慧處理能力發展。我們預期未來的晶片將在裝置端 AI 應用、沉浸式體驗（如混合實境）和能源效率方面帶來更多創新。
