看懂 Mac 的處理晶片
Mac 的晶片名稱能告訴你硬體世代與大致等級,但不能單獨決定一項 Local AI 工作能不能執行或會有多快。
Apple silicon 不只是一顆 CPU
Section titled “Apple silicon 不只是一顆 CPU”Apple silicon 把 CPU、GPU 與其他運算單元整合在同一個 SoC(System on a Chip,系統單晶片)中。晶片世代會影響速度與可用功能,但它不是唯一判斷依據;模型、Runtime、軟體支援、記憶體容量與頻寬也都會影響結果。
從 DTK 到 M6
Section titled “從 DTK 到 M6”Apple 在 2020 年宣布 Mac 轉向 Apple silicon 時,先提供以 A12Z Bionic 為核心、外型近似 Mac mini 的 Developer Transition Kit(DTK),讓開發者測試軟體。同年稍晚,第一代供一般使用者購買的 M1 Mac 才正式推出。
如果只想先辨認晶片世代,可以記住以下時間線:
| 年份 | 晶片或產品 | 你需要知道的事 |
|---|---|---|
| 2020 | A12Z Bionic DTK | Apple silicon Mac 的開發者過渡設備,不是一般市售 Mac。 |
| 2020 | M1 | 第一代 M 系列晶片,率先用於 MacBook Air、13 吋 MacBook Pro 與 Mac mini。 |
| 2022 | M2 | 第二代 M 系列晶片,隨新款 MacBook Air 與 13 吋 MacBook Pro 發表。 |
| 2023 | M3 | Apple 同時發表 M3、M3 Pro 與 M3 Max。 |
| 2024 | M4 | 先隨 iPad Pro 發表,同年稍晚進入 Mac 產品線。 |
| 2025 | M5 | 隨 14 吋 MacBook Pro、iPad Pro 與 Apple Vision Pro 發表。 |
| 2026 | A18 Pro MacBook Neo | 將原先用於 iPhone 16 Pro 系列的 A18 Pro 用來執行 macOS,表示 Apple silicon Mac 不只採用 M 系列。 |
| 2026 | M6 | Apple 首款採用 2 奈米製程的晶片,隨 Mac mini 發表,配備 12 核心 CPU、12 核心 GPU 與雙 16 核心神經網路引擎。 |
同一世代還有 Pro、Max 與 Ultra
Section titled “同一世代還有 Pro、Max 與 Ultra”同一個 M 世代不代表只有一種規格。Apple 通常會依產品定位推出基本款,以及 Pro、Max,有些世代還有 Ultra;這些版本主要會拉開 CPU 與 GPU 核心數、可選的統一記憶體容量,以及記憶體頻寬。
並非每一代都會完整推出所有後綴,也不一定同時發表。2026 年 9 月上市的 Mac mini 同時提供 M6 與 M5 Pro,Mac Studio 則提供 M5 Max 與 M5 Ultra,正好示範同一時期的產品也可能混用不同晶片世代。判斷硬體時,應該查看完整晶片名稱、GPU 核心數與實際記憶體規格。
M5 Ultra 是 Apple 首款四晶粒的 M 系列晶片:它透過 UltraFusion 連接兩組雙晶粒 M5 Max,讓系統把整組硬體視為一顆 SoC,最高提供 36 核心 CPU 與 80 核心 GPU。這表示 Ultra 不只是型號尾碼,也會透過多晶粒封裝提高運算規模與統一記憶體上限。
許多 Local AI 工具會使用 GPU 加速推論。一般來說,GPU 的運算能力越強,越能加快模型需要的大量矩陣運算;不過,實際使用 CPU、GPU 或 Apple Neural Engine,仍取決於模型、Runtime 與軟體支援。
GPU 規格不只可能影響每秒生成多少 Token,也可能影響送出較長的 Prompt 後,要等待多久才開始看到回答。這兩種速度受硬體影響的方式不完全相同,也不會單純按照 GPU 核心數等比例增加。
從 M5 世代開始,每個 GPU 核心都內建專屬的神經網路加速器(Neural Accelerator),用來加速由 GPU 執行的 AI 工作;它和晶片中獨立的 Neural Engine 並不是同一個單元。這項設計延續到 M6,也出現在最高 80 核心 GPU 的 M5 Ultra。Apple 表示,M6 的 GPU AI 峰值運算能力較 M5 提升近 30%,M5 Ultra 則最高可達 M3 Ultra 的 4.5 倍。
NPU 與 Apple Neural Engine
Section titled “NPU 與 Apple Neural Engine”NPU(Neural Processing Unit)是針對神經網路運算設計之專用硬體的通稱;在 Apple silicon 中,Apple 將這個運算單元稱為 Apple Neural Engine,也常縮寫為 ANE。它適合以較高能源效率執行機器學習推論,和用途較廣泛的 CPU、GPU 分工。
Apple 早在 2017 年的 iPhone X 上,就於 A11 Bionic 晶片中加入 Neural Engine;到了 2020 年,ANE 再隨 M1 進入 Mac。對講求電池續航的行動裝置來說,這類專用單元能以較低耗電加速裝置端機器學習,讓 Face ID 等功能快速回應。
M6 是 Apple 首款配備雙 16 核心神經網路引擎的晶片。Apple 的系統框架可以同時運用兩組引擎,但第三方 Local AI 工具是否使用它們,仍取決於 Runtime 與應用程式的實作。
Apple 的 Core ML 可以使用 CPU、GPU 與 Neural Engine,並依模型和設定安排運算。因此,Mac 規格表上有 Neural Engine,不代表任意下載的模型或 Local AI 工具都會自動使用 ANE;模型格式、運算內容、Runtime 與軟體支援仍然要相容。
閱讀後自我確認
Section titled “閱讀後自我確認”試著回答以下問題,來確認是否已學會。不確定答案的話,再回到對應段落複習。打勾狀態是方便你在這個頁面一一確認用,不會被儲存。
- Apple:宣布 Mac 轉向 Apple silicon,並推出 A12Z Bionic DTK
- Apple:M1 Mac
- Apple:M2
- Apple:M3、M3 Pro 與 M3 Max
- Apple:M4
- Apple:M5
- Apple:搭載 M5 Pro 與 M5 Max 的 MacBook Pro
- Apple:MacBook Pro 的 M5 系列 AI 效能
- Apple:M6 與 M5 Ultra
- Apple:Mac mini 技術規格
- Apple:Mac Studio 技術規格
- Apple:iPhone X 與 A11 Bionic Neural Engine
- Apple Developer:Core ML 可使用的 CPU、GPU 與 Neural Engine
- Apple Machine Learning Research:在 Apple Neural Engine 上部署 Transformer
- Apple:iPhone 16 Pro 與 A18 Pro
- Apple:MacBook Neo
- WWDC20: 探索 Apple silicon Mac 的系統架構
- llama.cpp:分別測量 Prompt processing 與 Text generation