Tất cả về Apple Silicon M Series: Lịch sử phát triển, mối quan hệ giữa Apple Silicon A và M, các thành phần SoC từ M1 đến M5 (2026)

Nội dung bài viết:

Ở bài viết này, chúng ta sẽ làm quen với các thuật ngữ kỹ thuật và toàn bộ thông tin quan trọng về Apple Silicon – dòng chip do Apple tự thiết kế. Nếu bạn muốn hiểu rõ và sâu về chip Apple M series (M1, M2, M3, M4, M5) cùng mối quan hệ với Apple Silicon A, đây chính là bài tổng hợp chi tiết dành cho bạn.

Lịch sử phát triển của chip mà Apple đã và đang sử dụng đến nay

Apple đã sử dụng nhiều loại chip qua các thời kỳ khác nhau, có thể chia thành 4 giai đoạn chính. Quá trình này cho thấy chiến lược làm chủ cả phần cứng lẫn phần mềm của hãng, dẫn đến việc macOS và Apple Silicon ngày nay hoàn toàn đồng bộ và cùng một nhà:

• 1976–1994: Sử dụng chip Motorola
• 1994–2006: PowerPC (liên minh Apple – IBM – Motorola)
• 2006–2020: x86 của Intel (giai đoạn out-source, sử dụng GPU từ AMD và NVIDIA)
• 2020 đến nay: Apple Silicon – Apple tự thiết kế hoàn toàn, sau đó còn tự làm cả chip mạng.

Chip Apple Silicon đầu tiên là A4 ra mắt năm 2010. Lúc này CPU đã do Apple tự thiết kế, nhưng GPU vẫn sử dụng nhân PowerVR SGX535 của Imagination Technologies. Đến năm 2017, với A11 Bionic, Apple chính thức làm chủ GPU của riêng mình và không còn phụ thuộc vào PowerVR nữa. Cụm từ “Bionic” ngầm cho thấy hãng đã có GPU riêng.

Sau đó, Apple phát triển hàng loạt Apple Silicon với nhiều biến thể. Nhìn chung, các chip này đều dựa trên nền tảng Apple Silicon A và được tinh chỉnh, cắt bớt một số chức năng để tạo ra các dòng khác nhau.

• Apple Silicon A là tiền thân của Apple Silicon M
• Apple Silicon A thường có cấu hình yếu hơn M khoảng 2 nhân pCore hoặc 2–4 nhân GPU
• Apple Silicon A được tối ưu cho thiết bị di động tiết kiệm năng lượng như iPhone, iPad, iPad Mini, và đến năm 2026 đã được trang bị trên MacBook Neo
• Apple Silicon M dành cho các máy cần hiệu năng cao hơn: MacBook Pro, MacBook Air, iMac, Mac Mini, Mac Pro, Mac Studio, iPad Pro, iPad Air

A và M là cặp đôi SoC chủ lực của Apple, mang tính kế thừa lẫn nhau và phân cấp theo nhu cầu sử dụng. Apple còn bổ sung các dòng U-Series, C-Series, N-Series nhằm tăng cường chức năng đặc thù dựa trên hệ sinh thái của mình.

Đặc biệt, từ M5 trở đi, Apple Silicon M có bước tiến lớn khi xuất hiện nhân mới mang tên s-Core:

• M5 Base: Thay pCore bằng sCore, giữ eCore → Ưu tiên tiết kiệm điện
• M5 Pro và M5 Max: Thay eCore bằng sCore, giữ pCore → Ưu tiên hiệu năng tối đa

Apple Silicon A phát triển thành Apple Silicon M như thế nào? Sự khác biệt giữa chúng ra sao?

A14 là chip xuất hiện lần đầu trên iPhone 12 Series, với cấu hình 6 CPU (2 pCore + 4 eCore), 4 nhân GPU và 16 nhân Neural Engine. Chip sử dụng Unified Memory LPDDR4x với băng thông 34.1 GB/s.

Trước đó, Apple đã thử nghiệm chip A trên Mac qua Mac Mini Developer Transition Kit với A12Z. Dòng A12 Series có các biến thể:

• A12: 6 CPU (2 pCore + 4 eCore) / 4 GPU / 16 Neural Engine
• A12X: 8 CPU (4 pCore + 4 eCore) / 7 GPU / 16 Neural Engine (tương đương M1 8 CPU 7 GPU)
• A12Z: 8 CPU (4 pCore + 4 eCore) / 8 GPU / 16 Neural Engine (tương đương M1 8 CPU 8 GPU)

Tuy nhiên, A12 Series dùng tiến trình 7nm nên chưa tối ưu. Apple chuyển sang phát triển M1 dựa trên A14 (tiến trình 5nm Gen 1).

Tiếp nối đà phát triển, M2 tăng 1–2 nhân GPU so với M1. Các dòng A kế tiếp là A15 và A16:

• A15: 6 CPU (2 pCore + 4 eCore) / 4–5 GPU / 16 Neural Engine / LPDDR4x
• A16: 6 CPU (2 pCore + 4 eCore) / 5 GPU / 16 Neural Engine / LPDDR5

M2 sử dụng RAM LPDDR5 và có tùy chọn RAM cao hơn (8/16/24GB), nên Apple chọn phát triển từ A16 để tạo bước đột phá rõ rệt so với M1.

A17 Pro là SoC đầu tiên của Apple hỗ trợ Hardware Ray Tracing, mang lại trải nghiệm gaming và render phim chuyên nghiệp hơn. Trước đây, Ray Tracing chỉ xử lý ở mức phần mềm (software), tiêu tốn nhiều thời gian và năng lượng. Từ A17 Pro trở đi, việc xử lý chuyển sang phần cứng (hardware) nên nhanh hơn và tiết kiệm điện đáng kể – tương tự như việc thêm card đồ họa rời vào máy PC cũ.

Công thức phát triển chung từ A lên M khá rõ ràng:

• Số nhân pCore CPU của M = pCore của A + 2
• Số nhân GPU của M = GPU của A + 2 đến 4
• Băng thông RAM của M = băng thông RAM của A × 2

A18 Pro được sử dụng trên MacBook Neo nhưng bị cắt bớt 1 nhân GPU so với phiên bản iPhone:

• A18 Pro trên iPhone 16 Pro / iPhone 16 Pro Max: 6 CPU (2 pCore + 4 eCore) / 6 GPU
• A18 Pro trên MacBook Neo: 6 CPU (2 pCore + 4 eCore) / 5 GPU

A19 Pro tiếp tục là nền tảng cho M5. Nếu theo phong cách của Apple, MacBook Neo thế hệ sau có thể lại sử dụng A19 Pro (cắt nhẹ GPU) và có khả năng tích hợp thêm modem 5G do Apple tự thiết kế (Apple Silicon C1x) cùng chip mạng N1, giúp MacBook Neo trở thành mẫu MacBook giá rẻ đầu tiên hỗ trợ eSIM và kết nối ổn định hơn với AirDrop, Hotspot.

Các thành phần chính của Apple SoC

Một con chip Apple SoC thường bao gồm các thành phần chính sau:

• Bộ xử lý trung tâm (CPU): Xử lý các tác vụ chung của hệ thống.
• Bộ xử lý đồ họa (GPU): Xử lý các tác vụ đồ họa và hình ảnh.
• Bộ xử lý trí tuệ nhân tạo (Neural Engine): Chuyên xử lý các tác vụ học máy và AI.
• Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP): Cải thiện chất lượng hình ảnh và video từ camera.
• Bộ nhớ hợp nhất (Unified Memory): Một bộ nhớ dùng chung, cho phép CPU, GPU và các thành phần khác truy cập dữ liệu nhanh chóng, tăng hiệu suất và hiệu quả sử dụng năng lượng.

CPU của Apple Silicon M làm việc gì?

Apple luôn công bố số nhân CPU tùy theo từng phiên bản M (Base, Pro, Max, Ultra). Số nhân CPU càng nhiều, khả năng tính toán thuần túy, điều phối hệ thống và quản lý tài nguyên càng mạnh mẽ và nhanh chóng. Apple Silicon sử dụng kiến trúc hybrid (lai) với hai loại nhân chính là E-core (Efficiency-core) và P-core (Performance-core). Từ M5 trở đi, Apple giới thiệu thêm nhân mới là S-core (Super-core)

E-core (Efficiency-core)

• Xử lý các tác vụ nhẹ: E-core được thiết kế để xử lý các tác vụ nền, ứng dụng ít đòi hỏi tài nguyên hoặc các công việc không quá nặng.
• Tiết kiệm năng lượng: Chúng hoạt động ở tốc độ xung nhịp thấp hơn và tiêu thụ ít điện năng hơn, giúp kéo dài thời lượng pin cho thiết bị.
• Bổ trợ cho P-core: E-core làm việc song song với P-core để đảm bảo hệ thống vừa mạnh mẽ vừa tiết kiệm điện.

Khi bạn thực hiện các tác vụ nhẹ như nghe nhạc, duyệt web cơ bản hoặc các tiến trình chạy ngầm, hệ điều hành sẽ tự động điều phối chúng cho E-core. Ngược lại, khi chạy ứng dụng nặng như chơi game, chỉnh sửa video hay render đồ họa, P-core sẽ đảm nhận để mang lại hiệu suất tối đa. Cơ chế này giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng mà không làm giảm hiệu suất tổng thể của hệ thống.

P-core (Performance-core)

P-core là các lõi xử lý hiệu năng cao, được tối ưu cho các tác vụ đòi hỏi nhiều sức mạnh tính toán nhất. Cùng với E-core, P-core tạo nên kiến trúc lõi hỗn hợp (hybrid architecture) trong Apple Silicon và một số CPU Intel hiện đại.

• Xử lý các tác vụ nặng: P-core được tối ưu cho các ứng dụng chuyên sâu như chơi game, xử lý video, dựng hình 3D và các tác vụ tính toán phức tạp.
• Đảm bảo hiệu suất cao: Với tốc độ xung nhịp lớn và khả năng xử lý mạnh mẽ, P-core mang lại sức mạnh cần thiết khi người dùng đòi hỏi hiệu năng cao.
• Phối hợp với E-core: Hệ điều hành tự động phân bổ tác vụ nặng cho P-core và tác vụ nền cho E-core, giúp cân bằng giữa hiệu năng và tiết kiệm năng lượng.

Khi chạy tác vụ nặng, P-core sẽ được ưu tiên để đảm bảo hiệu suất tốt nhất. Khi chạy ứng dụng nhẹ, P-core sẽ nhường lại cho E-core. Quá trình chuyển đổi này diễn ra mượt mà, không thể nhận thấy bằng mắt thường, và hiệu suất tổng thể của hệ thống luôn được duy trì ổn định.

Sự thay đổi lớn từ M5. Xuất hiện S-core (Super-core)

Kể từ Apple Silicon M5, đặc biệt ở M5 Pro và M5 Max, Apple không còn sử dụng E-core nữa mà thay bằng nhân mới mang tên S-core (Super-core). Cả M5 Pro lẫn M5 Max đều sở hữu CPU 18 nhân gồm 6 S-core và 12 P-core. Theo Apple, S-core có băng thông front-end được tăng cường, hệ phân cấp cache mới và cải thiện branch prediction, mang lại hiệu năng đơn luồng rất cao.

Apple công bố CPU của M5 Pro mạnh hơn 30% so với thế hệ trước, trong đó hiệu năng đa luồng tăng tới 2.5 lần so với M1 Pro/M1 Max. Lý do là M5 có nhiều hơn 4 nhân CPU so với M4 Pro.

Lưu ý quan trọng:

• M5 Base: Apple vẫn giữ E-core nhưng thay P-core bằng S-core. Với định hướng này, M5 Base ưu tiên khả năng tiết kiệm pin đồng thời thể hiện sức mạnh tính toán thông qua S-core. Kết quả là “một là mạnh hẳn, hai là yếu hẳn” tùy theo loại tác vụ.
• M5 Pro và M5 Max: Sử dụng kết hợp P-core và S-core, bỏ hoàn toàn E-core. Đây là bước đi rõ ràng nhằm ưu tiên hiệu năng và sức mạnh tối đa của SoC.

GPU của Apple Silicon làm công việc gì?

GPU của Apple (Graphics Processing Unit) là bộ xử lý đồ họa, chịu trách nhiệm xử lý mọi tác vụ liên quan đến hình ảnh và đồ họa.

Các công việc chính của GPU Apple

1. Kết xuất và hiển thị đồ họa trên màn hình (giao diện macOS, hiệu ứng, game).
2. Hỗ trợ ứng dụng chuyên nghiệp: chỉnh sửa video 4K/8K, dựng hình 3D, thiết kế đồ họa.
3. Tăng tốc trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) – đặc biệt từ M5, mỗi nhân GPU tích hợp Neural Accelerator.
4. Tối ưu hóa game với công nghệ Hardware Ray Tracing và Dynamic Caching.
5. Tăng hiệu quả năng lượng nhờ tối ưu phần cứng và phần mềm.
6. Xử lý hình ảnh và video từ camera.

Sự khác biệt của GPU Apple

• Tích hợp sâu trong SoC, giao tiếp trực tiếp với CPU và Unified Memory.
• Apple kiểm soát toàn diện cả phần cứng lẫn phần mềm (macOS/iOS), mang lại hiệu suất cao và mượt mà.

Đặc biệt từ M5 trở đi, GPU được trang bị AI Neural Accelerator trong mỗi nhân, giúp tăng cường xử lý AI, gaming và làm phim.

Neural Engine của Apple Silicon M làm việc gì?

Neural Engine (hay NPU – Neural Processing Unit) là bộ xử lý chuyên dụng được thiết kế để tăng tốc các tác vụ trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML).

Các công việc chính của Neural Engine

• Xử lý nhanh các mô hình AI: nhận diện khuôn mặt, Siri, chụp ảnh Portrait, dịch ngôn ngữ thời gian thực…
• Hỗ trợ các tính năng học máy trên thiết bị (on-device) mà không cần kết nối internet.
• Giảm tải cho CPU và GPU, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tốc độ xử lý.
• Từ các đời M mới, Neural Engine ngày càng mạnh, hỗ trợ tốt hơn cho AI tạo sinh và các mô hình ngôn ngữ lớn.

Hardware-accelerator là gì?

Hardware-accelerator là các khối phần cứng chuyên dụng được tích hợp sẵn trong SoC để tăng tốc một số tác vụ cụ thể (ví dụ: mã hóa/giải mã video, xử lý âm thanh, ray tracing…). Nhờ có accelerator, các tác vụ này được thực hiện nhanh hơn và tiết kiệm điện hơn so với xử lý bằng phần mềm trên CPU/GPU thông thường.

Media Engine của Apple Silicon M làm việc gì?

Media Engine là khối phần cứng chuyên trách xử lý video và âm thanh.

Các công việc chính của Media Engine

• Mã hóa và giải mã video (H.264, H.265/HEVC, ProRes, AV1…).
• Xử lý đa luồng video 4K, 8K, HDR.
• Hỗ trợ render video chuyên nghiệp, xuất file nhanh chóng.
• Giảm tải đáng kể cho CPU và GPU khi làm việc với video.

Cải tiến Media Engine qua các đời M là một trong những điểm nâng cấp quan trọng ngoài số lượng nhân CPU/GPU. Các đời mới có Media Engine mạnh hơn, hỗ trợ thêm nhiều định dạng và xử lý đa luồng tốt hơn.

RAM Unified Memory là gì và hoạt động ra sao?

Unified Memory (bộ nhớ hợp nhất) là một trong những điểm nổi bật nhất của Apple Silicon. Thay vì RAM riêng cho CPU và VRAM riêng cho GPU như kiến trúc truyền thống (PC), Apple dùng một vùng bộ nhớ chung cho tất cả các thành phần (CPU, GPU, Neural Engine…).

Sự khác biệt so với kiến trúc truyền thống

• Dữ liệu không cần sao chép qua lại giữa các bộ xử lý → Giảm độ trễ, tăng tốc độ và tiết kiệm năng lượng.
• Toàn bộ thành phần trong SoC có thể truy cập dữ liệu nhanh chóng từ cùng một vùng nhớ.

Giải thích đơn giản: Giống như một căn phòng chung thay vì nhiều phòng riêng biệt. Mọi người (CPU, GPU, Neural Engine) đều có thể lấy đồ dùng ngay lập tức mà không cần di chuyển giữa các phòng.

Quá trình phát triển của Apple Silicon M1 đến M5

Từ M1 (2020) đến M5 (2026), Apple liên tục cải tiến:

• Tăng số nhân CPU, GPU.
• Nâng cấp tiến trình sản xuất (5nm → 3nm).
• Cải tiến mạnh Media Engine, hỗ trợ thêm định dạng video.
• Thêm Hardware Ray Tracing và AI Neural Accelerator trong GPU.
• Giới thiệu S-core từ M5 để cân bằng giữa hiệu năng và tiết kiệm điện.

Cải tiến trong các đời SoC ngoài ở số lượng nhân CPU, GPU, còn Media Engine:

Kết

Apple Silicon không chỉ là bước ngoặt lớn của Apple mà còn là minh chứng cho việc kiểm soát toàn diện từ phần cứng đến phần mềm. Nhờ kiến trúc SoC tích hợp sâu, Unified Memory, Neural Engine và Media Engine tối ưu, các thiết bị Mac, iPad sử dụng chip M series mang lại hiệu suất cao, thời lượng pin tuyệt vời và trải nghiệm mượt mà mà khó tìm thấy ở các nền tảng khác.

Bài viết được thực hiện bởi Mai Anh Thi – Co-founder Lapbee, Host kênh YouTube Cảm Tình Mac