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| 生産時期 | 2020年11月11日（日本時間）から |
|---|---|
| 設計者 | Apple |
| 生産者 | TSMC |
| CPU周波数 | 0.6 GHz から 3.2 GHz |
| マイクロアーキテクチャ | 「Firestorm」と「Icestorm」 |
| 命令セット | ARMv8.5-A |
| コア数 | 8コア（高性能コア×4 + 高効率コア×4） |
| 次世代プロセッサ | Apple M2 |
| L2キャッシュ | 12MB（高性能コア） 4MB（高効率コア） |
| GPU | Apple独自設計 8コアまたは7コア |
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Apple M1は、AppleがMacおよびiPad向けにARMアーキテクチャのライセンスを受けて設計したシステムオンチップ（SoC）である[1]。TSMCの5nmプロセス製造されている。
2020年11月10日のApple Eventで発表された。Appleが「省電力シリコンとしては世界最速のCPUコア」「ワット当たりのCPU性能は世界最高」と述べている[1]他、実際にもAppleの主張が正しいことが数々のベンチマークや記事で判明している[2][3][注釈 1][9]。なお、M1のシングルコア性能（シングルスレッド性能）すなわちコアあたりのIPCが高い理由は、演算器 (ALU) と命令デコーダーの搭載数に起因している[10]。一方、メモリ容量がボトルネックとなるケースでは、8GBモデルではプロセッサ性能を活かせないこともある[11]。
Linuxでは、2021年のLinuxカーネル5.13以降においてサポートされている[12]。
Intel MacデバイスではIntel製CPUに加えGPUや各種チップセット、さらにApple独自のチップ（Apple T2等）を個別に搭載していたが、Apple M1はiPhone 12等で搭載されているA14 BionicをベースにCPUやGPUのコア数を増強し、さらに必要な機能を追加して1つのチップとして統合したものである。これにより処理能力の向上と消費電力の抑制を両立し、Intel Macデバイスに比べ電源管理の最適化が容易となる。
ARMbig.LITTLEと似たAppleの独自仕様を採用し、高性能コア「Firestorm」と高効率コア「Icestorm」各4コアの計8コアの構成とベースとなったA14 Bionicから増強されている[13][14]。Appleは、高効率コアの消費電力が高性能コアの10分の1だと述べている。Firestorm「高性能コア」は、192KBのL1命令キャッシュと128KBのL1データキャッシュ、12MBのL2キャッシュは高性能コア内で共有し、クロック周波数は0.6 GHz〜3.204 GHz、最大消費電力は13.8W。Icestorm「高効率コア」は、128KBのL1命令キャッシュと64KBのL1データキャッシュ、4MBのL2キャッシュは高効率コア内で共有し、クロック周波数は0.6 GHz〜2.064 GHz、最大消費電力は1.3W[15]となっている。
M1チップはユニファイドメモリ構造であり、CPUやGPUといったチップ内すべてのコンポーネントがメモリアドレスを共有している。メモリには4266 MHzのLPDDR4X SDRAM[16]が使用されており、下記画像の通りSoCと同一基板上にDRAMチップがハンダ付けで実装されている（SiPではない）。容量は8GBと16GBの2種類がある。
M1チップはAppleが設計した8コア（一部のベースモデルでは7コア）のグラフィック処理装置（GPU）が搭載されている。各GPUコアは16個の実行ユニット（EU）に分割され、各EUには8個の算術論理ユニット（ALU）が含まれている。M1チップのGPUには合計で最大128個のEU[17]と1024個のALUが搭載され、Appleによると、最大24,576個のスレッドを同時に実行でき、最大浮動小数点演算（FP32）性能は2.6 TFLOPsである[18]。また、M1はHEVCとH.264のビデオコーデックエンコードをサポートし、またHEVC、H.264、ProResのデコードをサポートしている。
IntelベースのMacに搭載されていたApple T2チップの後継チップ機能もパッケージされている。具体的には16コアNeural Engineや画像信号プロセッサ（ISP）、NVMeストレージコントローラ、Thunderbolt 4 コントローラ（実際の製品ではThunderbolt 3に制限）が搭載されている。また、Secure Enclave などの機能を統合している。これらはメインとなる計算器が低電力モードで停止している場合でも、bridgeOSとsepOSをアクティブに保ち、Touch ID、FileVault、macOSキーチェーン、UEFIファームウェアパスワードなどの暗号化キーを処理・保存する。また、マシンの固有ID（UID）とグループID（GID）も保存する。
M1を搭載したMacでは、Rosetta 2を介してIntel Mac用ソフトウェア、iPhoneやiPadのアプリを動かすことができる[2][3]。
Apple M1チップは、以下の5モデルに搭載されている[19][20]。MacBook Air (M1, 2020)の下位モデルおよびiMac (M1, 2021)の下位モデルでは、GPUコアが1つ無効化され、7コアになっている[21]。
以下の表は「Firestorm」と「Icestorm」マイクロアーキテクチャに基づいた各種SoCを示している。
| チップ名 | CPUコア数（高性能+高効率） | GPUコア数 | メモリ (GB) | トランジスタ数 |
|---|---|---|---|---|
| A14 | 6 (2+4) | 4 | 4 - 6 | 118億 |
| M1 | 8 (4+4) | 7 | 8 - 16 | 160億 |
| 8 | ||||
| M1 Pro | 8 (6+2) | 14 | 16 - 32 | 337億 |
| 10 (8+2) | ||||
| 16 | ||||
| M1 Max[注 1] | 10 (8+2) | 24 | 32 - 64 | 570億 |
| 32 | ||||
| M1 Ultra[注 1] | 20 (16+4) | 48 | 64 - 128 | 1140億 |
| 64 |