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自研处理器,苹果的战斗檄文

Source:adminAuthor:admin Addtime:2020/06/26 Click:72

原标题:自研处理器,苹果的战斗檄文

“对于 Mac 而言,这绝对是具有历史意义的一天。”在 2020 WWDC 上,苹果 CEO 蒂姆库克这样形容自研处理器对于这家科技巨头的意义。

是的,你肯定已经知道,苹果在刚刚结束的 WWDC 上,正式宣布,苹果将会放弃英特尔,在 Mac 产品线上使用自研的处理器,苹果将其命名为 Apple Silicon。

2020 年 WWDC,或许我们不仅见证了苹果公司的历史,也见证了计算机漫长的发展史中,一个不能忽视的节点。

布局已久

自研处理器,尤其是 PC 端,想自研一套体系并不容易。

实际上,苹果已经为这项浩大的迁移布局已久。

2018 年 WWDC 上,苹果展示了 iOS 与 macOS 系统间应用的打通,苹果强调开发者只需要花很少的精力就能实现跨平台的移植;2019 年 WWDC,苹果正式推出了 Project Catalyst 项目,开发者们可以利用苹果提供的新工具包,只要对 iPad 应用的底层代码做简单的调整,就能直接创建一个可以在 Mac 电脑上运行的应用。

到第三年,苹果推出了自研的处理器,正式打通了三个平台。第一步,给开发者放出信号,第二部推出正式的计划,第三部打通平台。今年 3 月,苹果又宣布正式启动为开发者准备的新功能,用户可以一次性购买 Mac 和 iOS 的同一应用,跨平台使用。

苹果 A 系列自研芯片之强悍,无需赘述,从 2010 年 iPhone 4 的 A4 开始,苹果在近十年的时间里,已经出货了超过 20 亿枚自研芯片。

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从技术到生态,苹果最终指向的,就是一个自研的、无缝的大一统生态。

这已经是苹果第四次在指令集上的转型。

上世纪 90 年代,苹果与与IBM、摩托罗拉组成AMI PowerPC 联盟,以对抗微软与英特尔。但是 PowerPC 并不算成功,那时,Win-tel 联盟如日中天,PowerPC 芯片不在产能、性能上均大幅落后,2005 年,乔布斯在那年的 WWDC 上宣布,日后将停止在 Mac 电脑中继续使用由摩托罗拉(Motorola)及 IBM 提供的 PowerPC 微处理器,改用苹果大多数竞争对手选用英特尔提供的 x86 处理器。

对于 2006 年的那次迁移,苹果在斯蒂夫·乔布斯表示,苹果迁移电脑产品硬件平台的主要原因是对IBM 在 PowerPC 技术的开发进展上感到失望,同时相信英特尔可以在日后可以更好地满足苹果的需要与部署。

而到了今年,苹果坐拥万亿市值,与庞大的硬件帝国,除了英特尔在制程等技术上进展缓慢以外,更重要的是,苹果有了更大的野心。

在大众印象中,英特尔好像总“坑”苹果,无论是基带、还是处理器。有一种观点认为,是英特尔不争气,导致苹果失望,不带英特尔玩了。

但英特尔不行了,还可以用 AMD 呀?7nm 的 ZEN 2 不香吗?

其实不管是英特尔还是 AMD,对于苹果来说并无太大区别,英特尔挤不挤牙膏,AMD有没有翻身,苹果最终都会走出这一步,这家公司从始至终想要的,都是自研。

浅层次的原因,自然是更好地把握产品节奏,更新换代需要跟着上游的节奏走,生产发布的时间、产品线定义等等,主动权都会回到自己手里。

而更深层的,是苹果真正想实现硬件的大一统,打通 iPhone、iPad 与 Mac 产品线之间的藩篱,为了实现这个目标,自研处理器,也只是其中的一小步。

当年苹果在 PowerPC 上没能实现的自研梦,二十年多后能在 ARM 上实现吗?

性能,不需要担心吗?

如果你追了今年的 WWDC,应该会对 A12Z 在演示中的强悍性能印象颇深,A12Z 相当于 A12X 的“升级版”,解锁了一颗隐藏的 GPU,A12X 为8 核 CPU 7 核 GPU 架构,晶体管数量多达 100 亿颗,GeekBench 测试中,搭载 A12X 的 iPad Pro 跑分已经能够媲美当时的标压 i5-8300,而 GPU 方面,也已经能和 1030 这种级别的独立显卡掰掰手腕。

苹果在 ARM 上的设计能力已经是行业首屈一指,和当年 PowerPC 时期相比更是如此,这样的技术力,以及多年 ARM 经验的积累,让苹果有底气去向更高的性能迈进。

当然,跑分只能代表一款处理器段时间内的峰值性能,想要达到长时间稳定的性能输出,还要考虑功耗、散热等等因素,A12X 的功耗只有 8W,而英特尔 Core Core i7-8700K 这种规格的处理器,TDP 已经超过 90 W。

曾经,ARM 与 X86 是井水不犯河水的关系,前者专心低功耗的解决方案,统治了移动端芯片;后者则用于性能强劲的 PC、服务器的处理器。

然而,随着 ARM 性能的逐渐发展,二者的界限也逐渐模糊。

需要明确的是,X86 与 ARM 并无先进与否,甚至,ARM 架构并不天生在能效比、功耗上就优于 X86,之所以会有 ARM 能效比更好的印象,是二者所面对的市场不同。说的更通俗点,(绝大多数)ARM 的设备是用电池的,而(绝大多数)X86 设备是插电源的。

未来在 Mac 上,如果有了更好的散热系统、更强的电源支持,苹果的 A 系列芯片会能释放出更强大的性能。实际上,得益于苹果强大的 IC 设计能力,基于 ARM 的自研处理器性能是不需要担心的,况且在制程上(5 nm),就已经领先了目前英特尔的处理器不少,比起 7 nm 的 AMD ZEN2 也有优势。

现场演示过程中,最新发布的 macOS Big Sur 已经可以在 A12Z 上正常运行,同时,第三方的 office、Adobe Photoshop 以及苹果自家的 Final Cut Pro X 和 Logic Pro X 都能在这台设备上流畅地工作,剪辑 4K 视频,甚至,比在现有的 Macbook Pro 上运行还要流畅,在性能差别不大的情况下,要么是 ARM 处理器能效比更高,要么是苹果的软硬件协同真的神奇。

而发布会上展示的 A12Z,应该只是对外的一个 demo 以及给开发者适配所需,正式的 Mac 产品,应该会搭载全新的自研芯片产品线,性能会更强,从而和 iPad 区分开来。

目前的消息显示,苹果 ARM 架构的 Mac 处理器,依然会采用 SoC(System on Chip)的形式,即把 CPU、GPU、内存等打包封装在一个芯片上,因为 ARM 的精简指令集需要的晶体管数量更少,因此可以整合了更多的子单元,包括CPU、GPU、神经引擎(Neural Engine)、先进电源控制模块、安全隔区Secure Enclave等等。

这些苹果已经在 iPhone、iPad 上玩了几年的技术,会给 Mac 带来一些全新的体验,比如有了神经引擎的加速,在图像处理等过程中,就可以拥有更快的速度。哦对了,ARM 架构也就意味着你想玩大型游戏更费劲了,当然,Mac 本来也玩不了啥游戏。

注重能效比、续航的轻薄本产品,比如 MacBook Air,MacBook Pro 13,郭明錤的报告中提到,与搭载 Intel 处理器的 Mac 相比,ARM Mac 的效能会改善至少 50~100%。

除了续航高了以外,这类产品也可以设计得更轻薄,风扇什么的可以砍掉。ARM 过去的老本行就是能效比高,发热低,这与 MacBook Air 等产品的相性很合,也可以肯定的是,未来 ARM 的 MacBook 续航会有不小的提升。

真正的挑战是,Mac Pro 等产品的高性能处理器,也就是 X86 过去所擅长的领域。Mac Pro 产品所搭载的 Xeon,是英特尔最强的产品之一,苹果能够在短时间内用新的架构实现相同的效果吗?要知道,专业用户对于性能挑剔得很。

供应链消息人士@手机晶片达人的消息称,台积电有一个超过 300 人的专属团队(涵盖研发,设计,先进工艺,封装)在与苹果深度合作开发开发苹果 PC,NB 等产品下一代的 CPU (不是以往的手机AP)。

但是苹果已经在发布会上强调,只有两年的过渡时间,之后会全线采用自研的处理器。实际上,苹果也必须这么做,无论是轻薄本还是高性能的台式机,不能左右互搏,必须用一套底层。届时,苹果所畅想的美好景象就是,轻薄本续航大幅领先对手,全天候使用无压力,且更轻更薄更优雅;性能系列产品拥有者比“至强”更强悍的性能,且通过人工智能等应用,大幅提高生产力与使用效率。

我们相信苹果的技术力,但两年的时间,仍然很紧迫。

走向封闭

苹果内设备之间的联动,已经是业界顶尖。但苹果似乎还不满意,iPhone 与 iPad ,尽管有些应用还没适配就是粗暴的拉伸,但至少还算是互通的。而 Mac 与 iPhone 和 iPad 之间,还是有一道不高不低的门槛,而这个门槛,就是 X86 与 ARM 的不同选择带来的。

苹果想让自身体系内的产品交流变得更自由,代价是,整套系统对外,更封闭了。苹果向来是以“封闭”著称,封闭与开放无所谓好坏,封闭的生态,让苹果的掌控力更强,从而拥有了更好的体验。

但 Mac,其实并不如 iPhone iOS 般封闭,是苹果高墙上的一个缺口。Mac 能装双系统,Windows 阵营的笔记本能装“黑苹果”,我们习以为常,毕竟当年的 Mac 产品,官方就是对于 Windows 有着支持的。

而苹果将 Mac 也纳入自研体系后,尽管 Windows 早就实现了对于 ARM 的支持,但是苹果自研芯片意味着以后想“开后门”将变得像 iPhone 一样困难,如果苹果官方不支持,那么很可能 Mac 不能装 Windows 了,黑苹果很可能也会成为历史。

换做 2006 年的苹果,可能还没有底气这么做。而如今,苹果坐拥万亿市值,以及庞大的硬件帝国,有底气走出这样封闭的一步。微软、Adobe 门,可都是在开发者大会上给苹果站台呢。

不过,苹果纵然有着相当高的号召力,但过渡的阵痛期是不可避免的,据 appleinsider 报道,英特尔周一表示,苹果依旧是其客户,公司会在“多个业务领域”继续支持苹果,不过英特尔也坚称公司的处理器能够提供比苹果芯片更好的体验。

跨平台开发有多难,问问 WP 就知道了,就是因为跨平台的门槛,导致 WP 应用生态跟不上,最终消失在历史长河中。

为了让开发者更好的适配,苹果推出一系列的技术,还包括一个 Quick Start 计划,开发者可以用 500 美元申请,不仅能得到一台搭载 A12Z 的 Mac mini,还可以获得开发支持、访问实验室等等,不过,这设备最后要还给苹果。

发布会上的演示上,Mac 已经能够无缝使用针对 iOS 开发的 App,而 iPad 也能运行更为专业的 Mac 应用,以后,一个应用,无缝跨平台使用。这其实也是苹果过去几年一直希望达到的目标,未来,iPad 与 Mac 的区别,也许真的就只有交互方式,与性能释放的区别了。坦白说,就算是苹果,目前做得也不算好,而如今自研处理器的出现,能加速这一愿景的实现吗?

只有苹果能完成的事

如果你关注到微软过去几年的动向,你会发现苹果现在正在干的,其实是微软一直没干成的事。在 PC 端占据统治地位后,微软也开始把触角伸向移动端。但 Windows Phone、ARM 架构的 Windows RT 已经是失败的产品,微软的 Surface 产品线,也是从 ARM 转回 X86,“重操旧业”才获得了新生。

不少厂商也曾推出过基于 X86 架构的移动端芯片、产品,无一例外,均以失败告终;而一些品牌也进行了 ARM 平台 PC 产品的尝试,比如高通也推出过骁龙芯片的笔记本版本,搭载在一些二合一、轻薄本产品中,主打低功耗,全天候连接,但雷声大雨点小,性能羸弱,只剩续航优势。

换句话说,无论是 X86 杀向移动端,还是 ARM 反攻 PC,过去的产品都没有走出它们原有的定位。而苹果并不打算走这样的老路,从手机的低功耗、便携,到 Mac Pro 这样的性能怪兽,在苹果的规划里,都是 ARM 架构的。

这当然很难,但从现实来看,如果最有钱、现金流最多的科技公司苹果,都没把这事做成,那么别家就更没戏了。

至于苹果的老朋友英特尔,苹果只占其 5% 左右的营收,即便是全盘转型,单从芯片营收上来看,不会对英特尔造成太大的威胁。英特尔更担心的是,以苹果的行业号召力,ARM 生态的产品与应用会不会在几年内开始快速增长,甚至曾经 X86 的拥趸们都有倒戈的可能,从而动摇 X86 曾经几乎垄断的 PC 市场。英特尔依然是 PC 行业难以撼动的巨头,但 X86,可能真的要面临挑战了。

此次 WWDC 的主角,毫无疑问是苹果的 ARM 自研处理器。你的下一台电脑,何必是电脑,这也许不仅仅是 iPad 的广告语,也是苹果对于过去几十年稳固的 PC 市场的战斗檄文。