苹果最具野心的芯片计划-冯金伟博客园

  文/穆梓

  来源:半导体行业观察(ID:icbank) 

  据彭博社报道,苹果计划在明年推出其带有自研处理器的 Mac 电脑。

  彭博社进一步指出,苹果现在在研究的 Mac 处理器有三款,这是他们基于下一代 iPhone 所用的 A14 处理器开发的芯片,知情人士说,第一个 Mac 处理器将会比 iPhone 和 iPad 中的处理器快得多。在彭博社报道中,他们把这个称之为苹果最具野心的计算机芯片计划。

  我们知道,在过去的十几年来,苹果不但推出了其用在手机的A系列芯片,还推出了用在 iPad 的A系列衍生芯片、应用在 airpods 上的H系列蓝牙芯片、应用在 Apple Watch 上的W系列芯片。此外还有用于安全的T系列芯片和正在研发的 Modem 芯片。至于其他如电源管理芯片等类型的芯片,那就更不在话下了。

  在这个新系列芯片出来以后,苹果旗下的所有硬件都用上了自研的芯片。

  不神秘的“Kalamata”计划

  从彭博社的报道我们可以看到,苹果将其基于 Arm 架构设计的 Mac 电脑芯片计划叫做“ Kalamata”。Kalamata 是希腊第十大城市,也许来源希腊语“kala ommata”,意思是“美丽的眼睛”。这其实并不是苹果 mac 芯片计划的首次曝光。

  据彭博社透露,早在 2018 年,苹果就开发了基于 iPad Pro A12X 处理器的 Mac 芯片,并进行了内部测试。据报道,那次的测试结果非常不错,又因为 Arm 公司一直在推动高性能芯片的设计,这就使得苹果公司的工程师对这个计划充满信心。

  知情人士说,苹果公司将使用台积电的 5nm 产线制造新的 Mac 芯片。这与苹果将在下一代 iPhone 和 iPad Pro 中使用芯片的工艺相同。而其首批 Mac 处理器将具有八个高性能内核(代号为 Firestorm)和至少四个节能内核(内部称为 Icestorm)。与此同时,苹果公司正在探索具有 12 个以上内核的 Mac 处理器,以求能获得进一步发展。

  消息表示,苹果已经开始设计第二代 Mac 处理器,该处理器将遵循为 2021 年 iPhone 开发的 A15 芯片架构。这表明苹果希望将其 Mac,iPhone 和 iPad 置于相同的处理器开发周期。

  按照苹果的计划,他们的 Mac 芯片将在一个全新的 Macbook 系列上先试水,因为他们的处理器性能目前并不能与现在他们在 MacBook Pro,iMac 和 Mac Pro 台式计算机上采用的 Intel 处理器相媲美。

  彭博社表示,尽管与 iPhone 和 iPad 采用统一的芯片设计,但苹果这个使用自研 Arm 处理器的 Mac 仍将运行 macOS 操作系统,而不是 iPhone 和 iPad 的 iOS 软件。而苹果公司也正在探索开发一种工具,以确保为基于 Intel 处理器开发的旧 Mac 机开发的应用程序仍可在新机器上运行。但这并不是一件很容易的事情,微软之前曾经试过将 Windows 系统迁往基于 Arm 处理器开发的电脑上,但并没取得成功。

  此外,公司还拥有一项称为 Catalyst 的技术,该技术可使软件开发人员面向 iPad 开发的应用程序能够 Mac 计算机上运行。

  “离开英特尔的转变非常复杂,需要苹果的软件,硬件和组件采购团队之间密切合作。鉴于当前的全球供应链情况,这种转变可能会被延迟”,知情人士强调。

  苹果在打什么算盘?

  在苹果的 Mac 发展史,已经进行了三次的 CPU 架构转移:

  第一次是在 1984 年,随着 Macintosh 128k 发布,苹果将苹果 II 的 8 位 6502 处理器改用成摩托罗拉的 68k 处理器架构;第二次平台迁移是在 1994 年,苹果放弃使用摩托罗拉 68k 处理器,改用 Power PC 处理器;第三次是在 2005 年,在当年的 WWDC 大会上,时任苹果 CEO 的乔布斯宣布停用 IBM 的 Power PC 架构,转向 Intel 的 X86 架构。现在则是第四次。

  按照乔布斯的说法,他们之所以选择迁移电脑的硬件平台,主要是对 IBM 在 Power PC 技术的开发进度上感到失望。

  相关资料显示,2003 年 6 月,斯蒂夫·乔布斯在推出配备 Power PC G5 处理器的 Mac 时曾许诺,在十二个月内会将 Power PC 处理器的时钟频率提升至高达 3 GHz。而实际上即便是在两年之后,苹果与 IBM 依然未能将 3 GHz 的 Power PC 处理器投入市场,市场上的流言认为这一尴尬的局面是 IBM 其 POWER4 派生芯片组的低良品率所造成的。此外,配备在 Mac 笔记本电脑上的 Power PC 处理器,在运作时产生的巨大热量,也广被同时期的业界诟病。

  而现在英特尔面临同样和 IBM 当年一样的困境。因为受到制造工艺升级影响,Intel 与台积电甚至三星的差距正在进一步拉大,这影响了他们的处理器升级频率。这也许也是促使苹果转向 Arm 处理器的一个原因。

  而从彭博社的报道我们可以看到,对于苹果来说,开发自己的电脑处理器有多方面的优势。

  首先,这样做还将减少苹果对英特尔的依赖。最近 Intel 处理器缺货的新闻一定让大家记忆犹新,如果苹果选择了 Arm 处理器,可以向台积电甚至三星寻找帮助。

  其次,自研处理器可以更好地控制其设备的性能,并将其与竞争对手区分开。现在苹果 MacBook 在与其他英特尔芯产品相比,更多的差异化是通过软件体现的。但如果他们在硬件方面能加入更多差异化的竞争,或者能帮助他们开辟一个新战场。

  第三,如果 Mac,iPhone 和 iPad 运行相同的基础技术,将使 Apple 更加容易统一其应用程序生态系统并能更频繁地更新其计算机。而这样一致的系统体验,无论是开发者或者消费者,都会很有兴趣,这也将成为 Apple 的竞争力所在。

  第四,这还将给苹果带来巨大的成本优势。据苹果分析师郭明錤之前透露,如果苹果用上自家的 Arm CPU,可以节省 40 – 60% 的处理器成本,但仍能获得预期的性能,以及增加电池寿命。郭明錤进一步指出,降低成本后,可让苹果有机会推出低于 1000 美元价格的 MacBook Air。这将帮助苹果基于其出色生态,用更低价格的产品去撼动市场。

  英特尔将首当其冲

  单从营收来看,就算苹果的 Mac 产品全部转向 Arm 处理器,对 Intel 业绩影响也仅有5%。但对这家半导体巨头来说,怕就怕在榜样的力量是无限的。

  回看现在的个人 PC 市场,Intel 是绝对的大赢家,这帮助他们在过去相当长的一段时间里攫取了巨额的利润。而进入最近两年,除了 AMD 通过全新的 X86 架构想在 PC 市场与 Intel 一较高下外, 高通也推出了全新的 Arm 系列处理器,也希望在 PC 市场分一杯羹。但后者并没能取得成功,主要与 Arm 处理器的本子在系统体验和应用生态上,并不能撼动 Wintel 的江山。

  但考虑到苹果过去三次架构转移的辉煌战绩,万一他们真能在这里取得成功。高通以及他们的合作伙伴会有很多的信心。现在正在做电脑、同时也做了很多芯片的华为,在这上面是否也有了更一步的想法?这都有可能对 Intel 未来产生深远影响。

  在过去的十多年里,Arm 和 Intel 的角力一直没有停止。前者凭借嵌入式领域的大获成功一路向服务器芯片领域渗透,最近两年在 Ampere computing、Marvell、华为、飞腾和亚马逊的推动下,似乎开始露出新的曙光。如果这次苹果芯片能在 PC 上取得成功,这将帮助他们再下一城。反观英特尔,即使他们在移动芯片方面花费了巨资,但最终却避免不了惨败的宿命。

  从苹果积极的芯片计划我们也可以看到,在上世纪八十年代,因为芯片性能需求的快速增加、产线投资成本急剧攀升,倒逼 IDM 厂商逐渐转向了 Fabless 和 Fab 分工的模式。但进入了 21 世纪第二个十年,类似 Arm 和台积电这些 IP 厂商和晶圆厂的繁荣,让系统厂商有能力以相对较低的成本,去定制自己的芯片,以打造更具差异化的产品,在竞争激烈的市场杀出一条血路。

  对于某些芯片厂商来说,是时候去思考一下如何在当前的竞争环境下生存了。