Apple Silicon là gì? Apple Silicon và Intel khác nhau như thế nào? Các dòng chip Apple Silicon

Vào năm 2020, Apple đã làm cả thế giới công nghệ ngạc nhiên với một quyết định mang tính lịch sử: Tự thiết kế bộ xử lý cho máy Mac, khai sinh ra dòng chip Apple Silicon. Đây không chỉ là một sự thay đổi về linh kiện, mà là một bước ngoặt về hiệu năng, hiệu suất năng lượng và sự đồng bộ hóa giữa các thiết bị. Vậy Apple Silicon là gì và điều gì đã khiến nó trở thành tương lai của máy tính cá nhân?

1. Apple Silicon là gì?

Apple Silicon là tên gọi chung cho các bộ xử lý System-on-Chip (SoC) tùy chỉnh được thiết kế nội bộ bởi Apple, sử dụng tập lệnh ARM, nhằm mục đích cung cấp năng lượng cho các dòng máy tính Mac, iPad Pro và iPhone của hãng.

Sự ra đời của dòng chip M Series trên máy tính, bắt đầu bằng chip M1 vào cuối năm 2020, đánh dấu một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp PC, thay thế hoàn toàn kiến trúc x86 của Intel mà Apple đã sử dụng trong suốt 15 năm trước đó.

2. Tại sao Apple chuyển sang Apple Silicon?

Lý do hàng đầu thúc đẩy Apple chuyển đổi là mong muốn kiểm soát toàn bộ hệ sinh thái của mình, từ phần cứng đến phần mềm. Trong nhiều năm sử dụng chip Intel, Apple phải phụ thuộc vào lịch trình phát triển và đổi mới của bên thứ ba, điều này đôi khi gây ra sự chậm trễ hoặc hạn chế trong việc tối ưu hóa tính năng của macOS trên phần cứng Mac.

Bằng cách tự thiết kế Apple Silicon dựa trên kiến trúc ARM (tương tự như chip A Series trên iPhone và iPad), Apple đã tạo ra một kiến trúc chung thống nhất, cho phép họ điều chỉnh sâu sắc chip và hệ điều hành. Sự tích hợp chặt chẽ này mang lại hiệu suất vượt trội trên mỗi watt điện tiêu thụ, giúp các máy MacBook đạt được hiệu năng cao nhất mà vẫn duy trì thời lượng pin dài ấn tượng và giảm thiểu nhiệt độ hoạt động.

Việc tự sản xuất chip giúp Apple thoát khỏi sự phụ thuộc vào các đối tác chip truyền thống và tăng khả năng đổi mới linh hoạt của mình. Chip Apple Silicon là một hệ thống trên một chip (SoC) tích hợp mọi thứ – CPU, GPU, Neural Engine và Bộ nhớ hợp nhất (Unified Memory) – trên cùng một đế silicon. Cách tiếp cận này giúp giảm độ trễ (latency), tăng tốc độ truyền dữ liệu và tạo ra hiệu năng nhanh hơn đáng kể so với kiến trúc CPU riêng biệt truyền thống.

Hơn nữa, với công nghệ Neural Engine tích hợp, Apple có thể thúc đẩy mạnh mẽ các khả năng Machine Learning và trí tuệ nhân tạo ngay trên thiết bị. Quyết định chiến lược này không chỉ giải quyết các vấn đề về hiệu suất và nhiệt độ trên các máy Mac cũ dùng chip Intel, mà còn đặt nền móng cho những cải tiến đột phá trong tương lai của toàn bộ dòng sản phẩm Mac.

3. Apple Silicon và Intel khác nhau như thế nào?

Đặc điểm	Apple Silicon (Chip M-series)	Chip Intel (Kiến trúc x86)
Kiến trúc	ARM (RISC – Reduced Instruction Set Computer)	x86 (CISC – Complex Instruction Set Computer)
Triết lý thiết kế	System on a Chip (SoC): Tích hợp CPU, GPU, Neural Engine và bộ nhớ trên một đế silicon duy nhất.	Thành phần rời rạc: CPU, GPU (tích hợp hoặc rời), RAM, và các bộ điều khiển nằm ở các chip riêng biệt.
Bộ nhớ (RAM)	Bộ nhớ hợp nhất (Unified Memory Architecture – UMA): CPU và GPU truy cập cùng một nhóm dữ liệu bộ nhớ tốc độ cao, giảm độ trễ.	Bộ nhớ truyền thống (RAM/VRAM): Bộ nhớ CPU (RAM) và bộ nhớ GPU (VRAM) là riêng biệt, cần sao chép dữ liệu giữa chúng.
Hiệu suất năng lượng	Vượt trội: Tối ưu hóa cho hiệu năng cao trên mỗi watt điện tiêu thụ. Cho phép thiết kế máy không quạt và pin cực dài.	Thấp hơn: Tiêu thụ điện năng cao hơn, dẫn đến nhiệt độ cao hơn và thời lượng pin ngắn hơn.
Tản nhiệt & độ ồn	Rất hiệu quả, thường hoạt động mát mẻ và yên tĩnh (nhiều mẫu MacBook Air không cần quạt).	Tỏa nhiệt nhiều hơn, yêu cầu hệ thống tản nhiệt lớn hơn và quạt thường hoạt động ồn ào hơn khi tải nặng.
Tương thích phần mềm	Cần các ứng dụng được biên dịch (native) cho ARM. Hỗ trợ chạy ứng dụng x86 thông qua lớp dịch mã Rosetta 2 (hiện đã rất tốt).	Tương thích rộng rãi với hầu hết các phần mềm macOS và Windows (vì x86 là tiêu chuẩn PC lâu đời).
Khả năng chạy Windows	Không hỗ trợ Boot Camp (chạy Windows gốc). Cần sử dụng các giải pháp ảo hóa (Virtualization) như Parallels Desktop.	Hỗ trợ Boot Camp để chạy Windows natively (chạy trực tiếp trên phần cứng) và các công cụ ảo hóa truyền thống.

4. Các ưu điểm của Apple Silicon

Hiệu suất trên mỗi Watt (Tối ưu hóa năng lượng)

Ưu điểm nổi bật nhất của Apple Silicon là khả năng đạt được hiệu năng cao với mức tiêu thụ điện năng cực thấp.

Hiệu suất năng lượng: Nhờ thiết kế dựa trên kiến trúc ARM và quy trình chế tạo tiên tiến (như 5 nm), Apple Silicon có thể mang lại hiệu suất mạnh mẽ tương đương, thậm chí vượt trội so với chip máy tính để bàn truyền thống, nhưng chỉ sử dụng một phần nhỏ năng lượng.

Thời lượng pin: Điều này trực tiếp giúp các mẫu MacBook đạt được thời lượng pin dài nhất từ trước đến nay, cho phép người dùng làm việc hoặc giải trí suốt cả ngày mà không cần sạc.

Quản lý nhiệt: Hiệu quả năng lượng cao cũng đồng nghĩa với việc chip ít sinh nhiệt hơn. Nhiều mẫu máy Mac cơ bản (như MacBook Air) có thể hoạt động mà không cần quạt tản nhiệt, giúp máy chạy êm ái và mát mẻ hơn.

Kiến trúc hệ thống trên một chip (SoC) và bộ nhớ hợp nhất

Apple Silicon không chỉ là một CPU, nó là một System on a Chip (SoC) tích hợp nhiều thành phần quan trọng lên một đế silicon duy nhất.

Tích hợp: CPU, GPU, Neural Engine, bộ điều khiển I/O và các thành phần khác đều được gói gọn trong một chip.

Bộ nhớ hợp nhất (Unified Memory Architecture – UMA): Đây là một đổi mới then chốt. CPU và GPU có thể truy cập vào cùng một nhóm dữ liệu trong bộ nhớ ngay lập tức, loại bỏ nhu cầu sao chép dữ liệu giữa các chip riêng biệt (như RAM và VRAM) và giảm thiểu độ trễ (latency). Điều này giúp tăng tốc đáng kể hiệu suất trong các tác vụ đồ họa, dựng phim và đa nhiệm nói chung.

Hiệu năng tính toán và học máy (Machine Learning)

Sức mạnh tính toán tổng thể của Apple Silicon được cải thiện vượt bậc, đặc biệt là trong các tác vụ chuyên biệt.

Tăng tốc CPU/GPU: Chip M Series cung cấp hiệu suất CPU và GPU tích hợp mạnh mẽ, đủ sức cạnh tranh với nhiều card đồ họa rời. Điều này giúp xử lý các ứng dụng chuyên nghiệp như Final Cut Pro và Logic Pro nhanh hơn nhiều lần.

Neural Engine: Việc tích hợp Neural Engine 16 lõi chuyên dụng giúp tăng tốc các tác vụ trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) lên đến 15 lần so với các thế hệ chip trước, phục vụ cho các tính năng như nhận dạng giọng nói, xử lý hình ảnh và video.

Tương thích và bảo mật

Sự kiểm soát toàn diện đối với phần cứng và phần mềm mang lại nhiều lợi ích bổ sung.

Tối ưu hóa Phần mềm – Phần cứng: Vì Apple thiết kế cả chip và hệ điều hành macOS, họ có thể tối ưu hóa chúng ở mức độ sâu nhất, đảm bảo phần mềm tận dụng tối đa sức mạnh của phần cứng.

Chạy ứng dụng di động: Nhờ kiến trúc chung với iPhone và iPad, Apple Silicon cho phép máy Mac chạy trực tiếp các ứng dụng di động mà không cần tinh chỉnh quá nhiều, mở rộng đáng kể thư viện ứng dụng có sẵn.

Bảo mật: Chip tích hợp nhân tố bảo mật như Secure Enclave, nâng cao khả năng bảo vệ dữ liệu và hệ thống ngay từ cấp độ silicon.

5. Các dòng chip Apple Silicon

Chip M1 Series (2020 – 2022)

Đặc điểm	Thông số kỹ thuật
Tiến trình	5 nm (N5 của TSMC)
Cấu hình (Cơ bản)	CPU 8 lõi (4 hiệu năng cao + 4 tiết kiệm điện), GPU 7 hoặc 8 lõi, Neural Engine 16 lõi.
Biến thể M1 Max	Tối đa 10 lõi CPU, 32 lõi GPU.
Biến thể M1 Ultra	Tối đa 20 lõi CPU, 64 lõi GPU, băng thông bộ nhớ 800 GB/giây.
Bộ nhớ hợp nhất	Tối đa 16 GB (bản cơ bản), 128 GB (M1 Ultra).
Ưu thế nổi bật	Hiệu năng trên mỗi watt vượt trội tại thời điểm ra mắt, mang lại thời lượng pin kỷ lục, đánh dấu sự chuyển đổi từ Intel sang ARM.
Sản phẩm trang bị	MacBook Air M1 (2020), MacBook Pro 13-inch (2020), Mac mini (2020), iMac 24-inch (2021), iPad Pro.

Chip M2 Series (2022 – 2023)

Đặc điểm	Thông số kỹ thuật
Tiến trình	5 nm cải tiến (Thế hệ thứ 2 của N5)
Cấu hình (Cơ bản)	CPU 8 lõi (4 hiệu năng cao + 4 tiết kiệm điện), GPU 8 hoặc 10 lõi.
Cải tiến CPU/GPU	CPU nhanh hơn khoảng 18%, GPU nhanh hơn 35% so với M1.
Biến thể M2 Ultra	Tối đa 24 lõi CPU, 76 lõi GPU, hỗ trợ RAM lên đến 192 GB.
Bộ nhớ hợp nhất	Tối đa 24 GB (bản cơ bản).
Ưu thế nổi bật	Tăng cường hiệu năng đa luồng và hiệu suất đồ họa, băng thông bộ nhớ cao hơn 50% (100 GB/giây) so với M1 cơ bản.
Sản phẩm trang bị	MacBook Air M2 (2022), MacBook Pro 13-inch (2022), Mac mini (2023), Mac Studio (M2 Max/Ultra), Mac Pro (M2 Ultra), iPad Pro M2.

Chip M3 Series (2023 – 2024)

Đặc điểm	Thông số kỹ thuật
Tiến trình	3 nm (Thế hệ đầu tiên)
Cải tiến đồ họa	Hỗ trợ Dynamic Caching (tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ GPU), Ray Tracing và Mesh Shading tăng tốc phần cứng.
Cấu hình M3 Pro	Tối đa 12 lõi CPU, 18 lõi GPU.
Ưu thế nổi bật	Là dòng chip đầu tiên trên PC sử dụng tiến trình 3 nm, mang lại bước nhảy vọt về khả năng xử lý đồ họa game và rendering chuyên nghiệp.
Sản phẩm trang bị	MacBook Pro 14/16-inch (2023), iMac 24-inch (2023), MacBook Air M3 (2024).

Chip M4 Series (2024)

Đặc điểm	Thông số kỹ thuật
Tiến trình	3 nm (Thế hệ thứ 2)
Cấu hình (Cơ bản)	Tối đa 10 lõi CPU, 10 lõi GPU.
Neural Engine	16 lõi, xử lý tới 38 nghìn tỷ phép toán mỗi giây (TOPS).
Ưu thế nổi bật	Tối ưu hóa sâu sắc cho AI/Machine Learning. M4 được thiết kế như một chip AI mạnh mẽ, hỗ trợ các tác vụ AI tạo sinh và Apple Intelligence trên thiết bị.
Sản phẩm trang bị	iPad Pro M4 (2024), MacBook Air M4, Mac mini M4, Mac mini M4 Pro.

Chip M5 Series (2025)

Đặc điểm	Thông số kỹ thuật
Tiến trình	3 nm (Thế hệ thứ ba – N3P của TSMC)
Cấu hình (Cơ bản)	CPU 10 lõi (4 hiệu năng cao + 6 tiết kiệm điện), GPU 10 lõi, Neural Engine 16 lõi.
Cải tiến GPU	Tích hợp Neural Accelerator vào mỗi lõi GPU, tăng tốc AI gấp nhiều lần so với M4.
Băng thông Bộ nhớ	Đạt 153 GB/giây (tăng hơn 27% so với M4 cơ bản).
Ưu thế nổi bật	Đánh dấu 5 năm của Apple Silicon, tập trung vào hiệu năng AI cục bộ (on-device LLM) và tốc độ xử lý đa luồng cải thiện. Chip M5 cơ bản nhanh hơn M1 cơ bản tới 6 lần về CPU/GPU.
Sản phẩm trang bị	MacBook Pro M5, iPad Pro M5.

Apple Silicon không chỉ là một sự thay đổi về linh kiện, mà là một bước tiến hóa toàn diện của máy tính cá nhân.

MacBook hiện tại không chỉ là một chiếc máy tính xách tay, nó là sự kết hợp hoàn hảo giữa thiết kế đẳng cấp và hiệu năng đột phá, được xây dựng trên nền tảng chip Apple Silicon (M-series).