Apple Silicon 晶片進化史：M1 到 M4 的深度解析
近年來，Apple Silicon 晶片的發展可說是突飛猛進，從 M1 到 M4，每一次的迭代都帶來了令人驚豔的性能提升。
身為投資者，了解這些晶片的特性與差異，不僅能幫助你更明智地選擇 Apple 產品，也能讓你對科技產業的發展趨勢有更深刻的認識。今天，我們就一起來深入探討 Apple Silicon 晶片的進化歷程，從 M1 到 M4，一探究竟。
- 了解 Apple Silicon 晶片的歷史發展
- 比較 M1 到 M4 晶片的效能差異
- 評估 Apple Silicon 晶片對投資決策的影響
M1 晶片：劃時代的開端
M1 晶片，於 2020 年 11 月推出，是 Apple 從 Intel 轉向自家 ARM 架構晶片的關鍵一步。這顆晶片不僅改變了 Mac 的生態系統，也為 Apple 在晶片設計領域奠定了堅實的基礎。你還記得當時 M1 MacBook Air 發表時，那種令人驚豔的輕薄和超長續航力嗎？ 
M1 晶片的核心特色
M1 晶片之所以能帶來如此顯著的提升，歸功於其獨特的設計理念和先進的技術：
- 統一記憶體架構 (UMA)： CPU、GPU 和神經網路引擎可以共享同一塊記憶體池，減少了數據傳輸的延遲，提高了整體效能。
- 卓越的能效： M1 晶片基於 5 奈米製程打造，在提供強大性能的同時，也大幅降低了功耗，使得 MacBook Air 實現了驚人的 18 小時電池續航。
- 整合設計： 將 CPU、GPU、神經網路引擎、安全隔離區等元件整合在同一顆晶片上，簡化了設計，也提升了效率。
這些特性讓 M1 晶片在效能、能耗和續航力方面都超越了當時的 Intel 晶片，為 Mac 產品帶來了革命性的體驗。
M1 晶片的不足之處
儘管 M1 晶片表現出色，但仍存在一些限制:
- 記憶體上限： M1 晶片的記憶體最高僅支援到 16GB，對於需要大量記憶體進行專業工作的使用者來說，可能略顯不足。
- 外接螢幕支援： M1 晶片僅支援一個外部顯示器，對於需要多螢幕工作的使用者來說，有所限制。
- 遊戲支援： macOS 上的遊戲生態系統相對較弱，M1 晶片雖然提升了遊戲效能，但仍然無法與 Windows 電腦相提並論。
這些限制也為後續的 M2 晶片提供了改進的方向。
M2 晶片：精益求精的升級
M2 晶片於 2022 年 6 月推出，是 M1 晶片的升級版，它在 M1 的基礎上進行了多項改進，進一步提升了效能和效率。M2 晶片的推出，也顯示了 Apple 在晶片設計領域的持續投入和精益求精的精神。 
M2 相較於 M1 的關鍵改進
M2 晶片在多個方面都超越了 M1 晶片：
- 更多的電晶體： M2 晶片擁有 200 億個電晶體，比 M1 增加了 25%，更多的電晶體意味著更強的運算能力。
- 更快的 CPU 和 GPU： M2 晶片的 CPU 效能比 M1 提升了 18%，GPU 效能提升了 35%，帶來更流暢的使用體驗。
- ProRes 引擎： M2 晶片加入了 ProRes 引擎，可以更有效地處理 ProRes 影片編碼，對於影片編輯工作者來說，是一大福音。
- 更高的記憶體頻寬： M2 晶片的記憶體頻寬為 100GB/s，比 M1 增加了 50%，提高了數據傳輸效率。
這些改進讓 M2 晶片在效能和專業應用方面都有了顯著的提升。
M2 晶片的潛在限制
儘管 M2 晶片比 M1 更加強大，但仍然存在一些限制：
- 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，對於需要多螢幕工作的使用者來說，仍然有所限制。
- 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，但對於需要大量記憶體的使用者來說，可能仍然不夠。
- 遊戲生態系統： macOS 上的遊戲生態系統仍然不夠完善，M2 晶片雖然提升了遊戲效能，但仍然無法與 Windows 電腦相提並論。
這些限制也為後續的 M3 晶片提供了改進的空間。
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 | – | 18% |
| GPU 效能提升 | – | 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
M3 晶片於 2023 年 10 月推出，最大的亮點是採用了 3 奈米製程，這意味著更小的電晶體尺寸和更高的電晶體密度，進而帶來了更高的效能和更低的功耗。你是否感受到 M3 MacBook Pro 在處理複雜任務時的游刃有餘？
M3 相較於 M2 的關鍵改進
M3 晶片在多個方面都超越了 M2 晶片：
- 3 奈米製程： M3 晶片採用了先進的 3 奈米製程，帶來了更高的效能和更低的功耗。
- 硬體加速光線追蹤： M3 晶片加入了硬體加速光線追蹤功能，大幅提升了遊戲和 3D 渲染的效能，帶來更逼真的視覺效果。
- 動態緩存： M3 晶片採用了動態緩存技術，可以更有效地分配記憶體資源，提高整體效能。
- 更佳的電池續航力： M3 晶片的能效更高，可以提供更長的電池續航力。
這些改進讓 M3 晶片在遊戲、3D 渲染和電池續航力方面都有了顯著的提升。
M3 晶片的持續限制
雖然 M3 晶片在效能和能效方面都表現出色，但仍然存在一些限制：
- 記憶體上限： M3 晶片的基本型號記憶體最高僅支援到 24GB，對於需要大量記憶體的使用者來說，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的使用者來說，仍然有所限制。
M4 晶片：AI 性能的躍升
M4 晶片於 2024 年 5 月推出，進一步強化了能效、AI 能力和原始效能。它不僅是對 M3 的微調，更是 Apple 在人工智慧領域的重要一步。M4 的出現，預示著 Apple 將在 AI 應用方面有更大的發展。 
M4 相較於 M3 的關鍵改進
M4 晶片在多個方面都超越了 M3 晶片：
- 更先進的 3 奈米製程： M4 晶片採用了更先進的 3 奈米製程，進一步提升了效能和能效。
- 專用的 AI 加速器： M4 晶片加入了專用的 AI 加速器，大幅提升了機器學習和人工智慧的效能。
- 更高的記憶體選項： M4 晶片提供了更高的記憶體選項，從 24GB 到 128GB，滿足了不同使用者的需求。
- 改進的外部顯示器支援： M4 晶片改進了外部顯示器支援，可以連接更多的外部顯示器。
GCC 新增對 Apple Cores 的支援
值得一提的是，GNU Compiler Collection (GCC) 即將加入對 Apple Silicon 晶片的原生支援。這意味著開發者可以使用 GCC 編譯器，為 Apple Silicon 進行優化。
GCC patches mailing list 上發布了針對 AArch64 Darwin (macOS) 平台上 GCC 的 Apple Cores 初始實作的最新版本。這新增了針對 apple-m1、apple-m2 和 apple-m3，以及透過 apple-a12 針對 A12 SoC 的編譯器目標。
對於那些希望看到 GCC 優化 Apple Silicon 支援的人來說，這項支援即將到來，可以作為 LLVM 的替代方案。
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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 |
| 光線追蹤 | 硬體加速 | 硬體加速 |
| AI 加速器 | 無 | 專用 AI 加速器 |
| 最高記憶體 | 24GB | 128GB |
| 外接顯示器支援 | 有限 | 改進 |
Apple M 系列晶片漏洞疑慮
但根據 The Mac Security Blog (Intego) 在 2025 年發布的一篇文章，研究人員發現 Apple M 系列晶片存在一個名為 “GoFetch” 的漏洞，可能導致攻擊者突破 Mac 的安全防護。
GoFetch 是一種針對資料記憶體依賴預取器 (DMP) 的攻擊方法。Apple 的 M1、M2 和 M3 系列晶片都包含此功能，並且 M1 和 M2 無法禁用。一種潛在的緩解措施是僅在 Icestorm (效率) CPU 核心上運行加密代碼，但也「可能導致顯著的性能損失」。
研究人員建議加密庫的開發人員可以通過設置「DIT 位」 來啟用數據獨立定時來緩解 M3 處理器上的缺陷，但這並不能解決 M1 或 M2 處理器的問題。 
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，但仍然存在一些可以改進的地方：
- 遊戲支援： Apple 需要進一步完善 macOS 上的遊戲生態系統，讓 M4 晶片能夠更好地發揮其效能。
- 能效： 儘管 M4 晶片的能效已經很高，但仍有進一步提升的空間，例如可以採用更先進的製程。
- AI 優化： Apple 可以進一步優化 M4 晶片的 AI 加速器，使其能夠更好地支援各種 AI 應用。
對於未來的 M5 晶片，我們期待 Apple 能夠在這些方面進行改進，並帶來更多令人驚豔的新功能。
同時，軟體方面也不斷精進，例如設備韌體持續更新。在 2025 年 4 月就發布了 Version 4.7.9 Beta 的更新， 修復了表情踏板不穩定的問題，改善了藍牙連線的穩定性，並增加了對更多裝置的自動重新連線支援。另外也新增了對 Setlist Library 和 Song Library 的快捷鍵支援。
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 和 iPad 產品帶來了革命性的體驗。
作為投資者，我們應該持續關注 Apple Silicon 晶片的發展趨勢，並將其納入我們的投資決策考量之中。你準備好迎接 Apple Silicon 的未來了嗎？
m1m2常見問題（FAQ）
Q：M1 晶片和 M2 晶片的主要差異是什麼？
A：M2 晶片在 CPU 和 GPU 效能、記憶體頻寬和電晶體數量上都優於 M1 晶片，並加入了 ProRes 引擎。
Q：M1 晶片是否仍然值得購買？
A：M1 晶片在效能和能效方面仍然表現出色，對於一般使用需求來說足夠，且價格通常較 M2 晶片更具優勢。
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效能、更低的功耗和更強大的人工智慧能力發展。
