拆解Mac Studio配备的M3 Ulra：它与M3 Max有何不同？

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自eetimes

简单来说，M3 Max 和 M3 Ultra 搭载的 M3 Max 是完全不同的芯片。

2025年3月，苹果发布高端电脑Mac Studio。顶级型号配备了名为“M3 Ultra”的新处理器，并结合了 512GB 的统一内存。苹果将于 2024 年 11 月发布搭载 M4 Pro 和 M4 Max 的 MacBook Pro 机型，而基于 M3 Max 打造的 M3 Ultra 则基于上一代处理器。

M3 Max 于 2023 年 11 月首次发布，并搭载于当时最高端的 MacBook Pro 中。 Techanalye 在 M4 Max 和 M3 Max 发布时就获得了这两款芯片，并且已经打开芯片、剥离布线层，并分析了芯片内部结构的细节。 M3 Max 和 M4 Max 都没有接口（苹果称之为“Ultra Fusion”）来并排连接两块相同的芯片。苹果公布了M1 Max和M2 Max芯片的照片，其中M1 Ultra和M2 Ultra采用了并排排列两片芯片的接口。然而，在 2023 年发布时，亮相的 M3 Max并没有 Ultra Fusion 这种用于将芯片连接在一起的接口。如上所述，我们获得的实际 M3 Max 芯片也没有任何接口。

图 1显示的是美国苹果公司顶级电脑 Mac Studio M3 Ultra 版本，于 2025 年 3 月发布。最大的进化在于内部处理器和内存，但外部接口也发生了重大进化。上一代机型上的 6 个 Thunderbolt 4 接口全部改为 Thunderbolt 5。苹果将于 2024 年 11 月从 MacBook Pro 开始采用 Thunderbolt 5，这意味着 Mac Studio 也将随之改变。内部的RE-Timer芯片也是苹果制造的。如图1右图所示，将机箱底部的盖子取下，里面是电源板，下面是处理器板、冷却风扇和散热器。它们全部被精心漆成黑色。

图1：将于2025年3月发布的“Apple Mac Studio”。 来源：Techanalye报告

表 1对 2023 款 Mac Studio 搭配 M2 Ultra 与 2025 款 Mac Studio 搭配 M3 Ultra 进行了比较。内部结构已经进化，而外壳尺寸和端子位置保持不变，但空气冷却装置和 SSD 几乎相同。电源板尺寸相同，端子相同，但安装的芯片和组件发生了显著变化。许多替代品都采用了最新的芯片。

表 1：2023 年和 2025 年发布的 Mac Studio 对比。来源：Techanalye 报告

防热和防噪音措施均已到位

图 2显示了 2025 Mac Studio 处理器板的拆解视图。电路板直接位于风冷风扇和散热器上方，但电路板顶部还有许多其他散热措施，包括热管、散热器、金属盖和导热凝胶。处理器和内存位于主板正面，而众多电容器和电感器则排列在背面。

图 2：2025 Mac Studio 的处理器板。来源：Techanalye 报告

换句话说，我们采取一切可能的措施来最大限度地提高功能和特性性能。确信在设计过程中已经彻底进行了热模拟、噪声模拟等。研究公司拆解过很多 Windows PC，但是他们并没有遇到过很多具有 Apple Studio 级别对策的产品（尽管它们确实存在；例如 NVIDIA 的“H100”主板和 Tesla 的“HW4.0”主板都有类似的对策）。为了追求性能，不仅要简单地提高处理器性能，而且要考虑包括处理热噪声措施的电路板设计，这一点变得越来越重要。

图 3显示了 Mac Studio M3 Ultra 板背面的端子。 Mac Studio 配备了各种各样的连接器，包括传统连接器。虽然从外面看不到，但有两个 SSD 插槽。最小为 1TB，最大为 16TB。对于 1TB 型号，仅使用一个 SSD 插槽，但对于 16TB 型号，两个 8TB SSD 都连接到两个插槽。如上所述，有六个 Thunderbolt 5 端口。六颗 Apple RE-Timer 芯片排列在 Thunderbolt 5 连接器旁边。

图 3：Mac Studio M3 Ultra 开发板背面的端子。来源：Techanalye 报告

图 4显示了 Mac Studio M3 Ultra 版本中处理器板的底面。陶瓷电容器紧密排列在处理器和内存的背面。位于中央处理器正下方的是十个硅电容器，上面刻有 Apple 标志。苹果不仅开发处理器本身，还开发无源元件以最大限度地提高电源特性（当然包括与台积电的合作）。功能和特性的双驱动设计不仅适用于 Mac 的 M 系列，也适用于 iPhone 使用的 A 系列。

图 4：Mac Studio M3 Ultra 版本处理器板背面的端子。来源：Techanalye 报告

芯片及接口分析

图 5显示了 Mac Studio M3 Ultra 版本内部使用的芯片和连接。中间是 M3 Ultra 和统一内存。底部中央连接着五颗苹果自产的电源IC，负责电源控制。左侧和右上角是旧版界面。该设备采用以 Windows PC 闻名的制造商的芯片，例如 MARVELL、PARADE 和 ASMEDIA。

图 5：Mac Studio M3 Ultra 开发板背面的端子。来源：Techanalye 报告

表 2显示了 2023 款 Mac Studio 搭配 M2 Ultra 与 2025 款 Mac Studio 搭配 M3 Ultra 的内部比较。它们的形状和大小几乎相同。不过，虽然看上去几乎一样，但很多部分却大了1.5倍以上。最低内存配置为64GB至96GB，最高配置为192GB至512GB。 CPU 核心数量也从 24 个增加到 32 个，GPU 数量从 76 个增加到 80 个。这是因为 M2 Ultra 采用 5nm 制造，而 M3 Ultra 采用 3nm 制造，从而允许在大致相同的区域内装入更多功能和内存接口。半导体的小型化无疑会直接导致功能的提高。未来仍将沿着常规路径演进，向2nm、1.6nm、1.4nm等方向微缩（目标值及路线图各厂商均已公布，不再赘述）。

表 2：2023 年款和 2025 年款 Mac Studios 内部对比。来源：Techanalye 报告

表 3列出了除 2023 款 Mac Studio 配备 M2 Ultra 和 2025 款 Mac Studio 配备 M3 Ultra 的处理器之外的 Apple 芯片。所有电源IC均由Apple制造，包装上刻有Apple标志。 M2 Ultra 有四个电源 IC，但 M3 Ultra 有五个。这一数字已得到增加，以便实现更精细的功率控制。 Thunderbolt 接口也已被替换。包装上没有Apple的标志，但是如果你拆下芯片并观察上面的型号名称，就可以清楚地知道这是Apple芯片（均已打开并确认）。

表 3：2023 年和 2025 年 Mac Studio 处理器以外的 Apple 芯片列表。来源：Techanalye 报告

图 6显示了 M3 Max 和 M3 Ultra 之间的关系，这是本报告的重点。简单来说，M3 Max 和 M3 Ultra 搭载的 M3 Max 是完全不同的芯片。 M3 Ultra 所采用的 M3 Max 是另一个型号，暂定名为 M3 Max2，增加了 Ultra Fusion 界面（虽然内部计算器相同）。由于芯片尺寸增大，按尺寸计算，一片硅片所能获取的硅量减少了约9%。这两种硅并不是单独开发的；相反，似乎这两种规格都是从一开始就设想的，并且产品有使用和不使用 Ultra Fusion 两种规格。顺便说一下，M3 Ultra 封装内部有一个硅中介层（非常薄）和 62 个硅电容器嵌入，用于连接两个 M3 Max2。苹果公司能够制造两种不同类型的芯片来满足产品规格，这展现了其先进的开发能力。

图 6：M3 Max（2023 款）和 M3 Ultra（2025 款 M3 Max）之间的差异。来源：Techanalye 报告

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