自研處理器蘋果的戰鬥檄文
“對於Mac 而言,這絕對是具有歷史意義的一天。”在2020 WWDC 上,蘋果CEO 蒂姆庫克這樣形容自研處理器對於這家科技巨頭的意義。是的,你肯定已經知道,蘋果在剛剛結束的WWDC 上,正式宣布,蘋果將會放棄英特爾,在Mac 產品線上使用自研的處理器,蘋果將其命名為Apple Silicon。
2020 年WWDC,或許我們不僅見證了蘋果公司的歷史,也見證了計算機漫長的發展史中,一個不能忽視的節點。
佈局已久
自研處理器,尤其是PC 端,想自研一套體係並不容易。
實際上,蘋果已經為這項浩大的遷移佈局已久。
2018年WWDC上,蘋果展示了iOS與macOS系統間應用的打通,蘋果強調開發者只需要花很少的精力就能實現跨平台的移植;2019年WWDC,蘋果正式推出了Project Catalyst項目,開發者們可以利用蘋果提供的新工具包,只要對iPad應用的底層代碼做簡單的調整,就能直接創建一個可以在Mac電腦上運行的應用。
到第三年,蘋果推出了自研的處理器,正式打通了三個平台。第一步,給開發者放出信號,第二部推出正式的計劃,第三部打通平台。今年3 月,蘋果又宣布正式啟動為開發者準備的新功能,用戶可以一次性購買Mac 和iOS 的同一應用,跨平台使用。
蘋果A系列自研芯片之強悍,無需贅述,從2010年iPhone 4的A4開始,蘋果在近十年的時間裡,已經出貨了超過20億枚自研芯片。
從技術到生態,蘋果最終指向的,就是一個自研的、無縫的大一統生態。
這已經是蘋果第四次在指令集上的轉型。
上世紀90年代,蘋果與與IBM、摩托羅拉組成AMI PowerPC聯盟,以對抗微軟與英特爾。但是PowerPC並不算成功,那時,Win-tel聯盟如日中天,PowerPC芯片不在產能、性能上均大幅落後,2005年,喬布斯在那年的WWDC上宣布,日後將停止在Mac電腦中繼續使用由摩托羅拉(Motorola)及IBM提供的PowerPC微處理器,改用蘋果大多數競爭對手選用英特爾提供的x86處理器。
對於2006 年的那次遷移,蘋果在斯蒂夫·喬布斯表示,蘋果遷移電腦產品硬件平台的主要原因是對IBM 在PowerPC 技術的開發進展上感到失望,同時相信英特爾可以在日後可以更好地滿足蘋果的需要與部署。
而到了今年,蘋果坐擁萬億市值,與龐大的硬件帝國,除了英特爾在製程等技術上進展緩慢以外,更重要的是,蘋果有了更大的野心。
在大眾印像中,英特爾好像總“坑”蘋果,無論是基帶、還是處理器。有一種觀點認為,是英特爾不爭氣,導致蘋果失望,不帶英特爾玩了。
但英特爾不行了,還可以用AMD呀?7nm的ZEN 2不香嗎?
其實不管是英特爾還是AMD,對於蘋果來說並無太大區別,英特爾擠不擠牙膏,AMD有沒有翻身,蘋果最終都會走出這一步,這家公司從始至終想要的,都是自研。
淺層次的原因,自然是更好地把握產品節奏,更新換代需要跟著上游的節奏走,生產發布的時間、產品線定義等等,主動權都會回到自己手裡。
而更深層的,是蘋果真正想實現硬件的大一統,打通iPhone、iPad 與Mac 產品線之間的藩籬,為了實現這個目標,自研處理器,也只是其中的一小步。
當年蘋果在PowerPC 上沒能實現的自研夢,二十年多後能在ARM 上實現嗎?
性能,不需要擔心嗎?
如果你追了今年的WWDC,應該會對A12Z 在演示中的強悍性能印象頗深,A12Z 相當於A12X 的“升級版”,解鎖了一顆隱藏的GPU,A12X 為8 核CPU +7 核GPU 架構,晶體管數量多達100 億顆,GeekBench 測試中,搭載A12X 的iPad Pro 跑分已經能夠媲美當時的標壓i5-8300,而GPU 方面,也已經能和1030 這種級別的獨立顯卡掰掰手腕。
蘋果在ARM 上的設計能力已經是行業首屈一指,和當年PowerPC 時期相比更是如此,這樣的技術力,以及多年ARM 經驗的積累,讓蘋果有底氣去向更高的性能邁進。
當然,跑分只能代表一款處理器段時間內的峰值性能,想要達到長時間穩定的性能輸出,還要考慮功耗、散熱等等因素,A12X 的功耗只有8W,而英特爾Core Core i7-8700K 這種規格的處理器,TDP 已經超過90 W。
曾經,ARM 與X86 是井水不犯河水的關係,前者專心低功耗的解決方案,統治了移動端芯片;後者則用於性能強勁的PC、服務器的處理器。
然而,隨著ARM 性能的逐漸發展,二者的界限也逐漸模糊。
需要明確的是,X86 與ARM 並無先進與否,甚至,ARM 架構並不天生在能效比、功耗上就優於X86,之所以會有ARM 能效比更好的印象,是二者所面對的市場不同。說的更通俗點,(絕大多數)ARM 的設備是用電池的,而(絕大多數)X86 設備是插電源的。
未來在Mac 上,如果有了更好的散熱系統、更強的電源支持,蘋果的A 系列芯片會能釋放出更強大的性能。實際上,得益於蘋果強大的IC 設計能力,基於ARM 的自研處理器性能是不需要擔心的,況且在製程上(5 nm),就已經領先了目前英特爾的處理器不少,比起7 nm 的AMD ZEN2 也有優勢。
現場演示過程中,最新發布的macOS Big Sur已經可以在A12Z上正常運行,同時,第三方的Office、Adobe Photoshop以及蘋果自家的Final Cut Pro X和Logic Pro X都能在這台設備上流暢地工作,剪輯4K視頻,甚至,比在現有的MacBook Pro上運行還要流暢,在性能差別不大的情況下,要么是ARM處理器能效比更高,要么是蘋果的軟硬件協同真的神奇。
而發布會上展示的A12Z,應該只是對外的一個demo 以及給開發者適配所需,正式的Mac 產品,應該會搭載全新的自研芯片產品線,性能會更強,從而和iPad 區分開來。
目前的消息顯示,蘋果ARM 架構的Mac 處理器,依然會採用SoC(System on Chip)的形式,即把CPU、GPU、內存等打包封裝在一個芯片上,因為ARM 的精簡指令集需要的晶體管數量更少,因此可以整合了更多的子單元,包括CPU、GPU、神經引擎(Neural Engine)、先進電源控制模塊、安全隔區Secure Enclave等等。
這些蘋果已經在iPhone、iPad 上玩了幾年的技術,會給Mac 帶來一些全新的體驗,比如有了神經引擎的加速,在圖像處理等過程中,就可以擁有更快的速度。哦對了,ARM 架構也就意味著你想玩大型遊戲更費勁了,當然,Mac 本來也玩不了啥遊戲。
注重能效比、續航的輕薄本產品,比如MacBook Air,MacBook Pro 13,郭明錤的報告中提到,與搭載Intel 處理器的Mac 相比,ARM Mac 的效能會改善至少50~100%。
除了續航高了以外,這類產品也可以設計得更輕薄,風扇什麼的可以砍掉。ARM過去的老本行就是能效比高,發熱低,這與MacBook Air等產品的相性很合,也可以肯定的是,未來ARM的MacBook續航會有不小的提升。
真正的挑戰是,Mac Pro等產品的高性能處理器,也就是X86過去所擅長的領域。Mac Pro產品所搭載的Xeon,是英特爾最強的產品之一,蘋果能夠在短時間內用新的架構實現相同的效果嗎?要知道,專業用戶對於性能挑剔得很。
供應鏈消息人士@ 手機晶片達人的消息稱,台積電有一個超過300人的專屬團隊(涵蓋研發,設計,先進工藝,封裝)在與蘋果深度合作開發開發蘋果PC,NB等產品下一代的CPU (不是以往的手機AP)。
但是蘋果已經在發布會上強調,只有兩年的過渡時間,之後會全線採用自研的處理器。實際上,蘋果也必須這麼做,無論是輕薄本還是高性能的台式機,不能左右互搏,必須用一套底層。屆時,蘋果所暢想的美好景象就是,輕薄本續航大幅領先對手,全天候使用無壓力,且更輕更薄更優雅;性能係列產品擁有者比“至強”更強悍的性能,且通過人工智能等應用,大幅提高生產力與使用效率。
我們相信蘋果的技術力,但兩年的時間,仍然很緊迫。
走向封閉
蘋果內設備之間的聯動,已經是業界頂尖。但蘋果似乎還不滿意,iPhone 與iPad ,儘管有些應用還沒適配就是粗暴的拉伸,但至少還算是互通的。而Mac 與iPhone 和iPad 之間,還是有一道不高不低的門檻,而這個門檻,就是X86 與ARM 的不同選擇帶來的。
蘋果想讓自身體系內的產品交流變得更自由,代價是,整套系統對外,更封閉了。蘋果向來是以“封閉”著稱,封閉與開放無所謂好壞,封閉的生態,讓蘋果的掌控力更強,從而擁有了更好的體驗。
但Mac,其實並不如iPhone iOS般封閉,是蘋果高牆上的一個缺口。Mac能裝雙系統,Windows陣營的筆記本能裝“黑蘋果”,我們習以為常,畢竟當年的Mac產品,官方就是對於Windows有著支持的。
而蘋果將Mac 也納入自研體係後,儘管Windows 早就實現了對於ARM 的支持,但是蘋果自研芯片意味著以後想“開後門”將變得像iPhone 一樣困難,如果蘋果官方不支持,那麼很可能Mac 不能裝Windows 了,黑蘋果很可能也會成為歷史。
換做2006 年的蘋果,可能還沒有底氣這麼做。而如今,蘋果坐擁萬億市值,以及龐大的硬件帝國,有底氣走出這樣封閉的一步。微軟、Adobe 門,可都是在開發者大會上給蘋果站台呢。
不過,蘋果縱然有著相當高的號召力,但過渡的陣痛期是不可避免的,據appleinsider 報導,英特爾週一表示,蘋果依舊是其客戶,公司會在“多個業務領域”繼續支持蘋果,不過英特爾也堅稱公司的處理器能夠提供比蘋果芯片更好的體驗。
跨平台開發有多難,問問WP 就知道了,就是因為跨平台的門檻,導致WP 應用生態跟不上,最終消失在歷史長河中。
為了讓開發者更好的適配,蘋果推出一系列的技術,還包括一個Quick Start 計劃,開發者可以用500 美元申請,不僅能得到一台搭載A12Z 的Mac mini,還可以獲得開發支持、訪問實驗室等等,不過,這設備最後要還給蘋果。
發布會上的演示上,Mac 已經能夠無縫使用針對iOS 開發的App,而iPad 也能運行更為專業的Mac 應用,以後,一個應用,無縫跨平台使用。這其實也是蘋果過去幾年一直希望達到的目標,未來,iPad 與Mac 的區別,也許真的就只有交互方式,與性能釋放的區別了。坦白說,就算是蘋果,目前做得也不算好,而如今自研處理器的出現,能加速這一願景的實現嗎?
只有蘋果能完成的事
如果你關注到微軟過去幾年的動向,你會發現蘋果現在正在幹的,其實是微軟一直沒干成的事。在PC端佔據統治地位後,微軟也開始把觸角伸向移動端。但Windows Phone、ARM架構的Windows RT已經是失敗的產品,微軟的Surface產品線,也是從ARM轉回X86,“重操舊業”才獲得了新生。
不少廠商也曾推出過基於X86 架構的移動端芯片、產品,無一例外,均以失敗告終;而一些品牌也進行了ARM 平台PC 產品的嘗試,比如高通也推出過驍龍芯片的筆記本版本,搭載在一些二合一、輕薄本產品中,主打低功耗,全天候連接,但雷聲大雨點小,性能羸弱,只剩續航優勢。
換句話說,無論是X86 殺向移動端,還是ARM 反攻PC,過去的產品都沒有走出它們原有的定位。而蘋果並不打算走這樣的老路,從手機的低功耗、便攜,到Mac Pro 這樣的性能怪獸,在蘋果的規劃裡,都是ARM 架構的。
這當然很難,但從現實來看,如果最有錢、現金流最多的科技公司蘋果,都沒把這事做成,那麼別家就更沒戲了。
至於蘋果的老朋友英特爾,蘋果只佔其5% 左右的營收,即便是全盤轉型,單從芯片營收上來看,不會對英特爾造成太大的威脅。英特爾更擔心的是,以蘋果的行業號召力,ARM 生態的產品與應用會不會在幾年內開始快速增長,甚至曾經X86 的擁躉們都有倒戈的可能,從而動搖X86 曾經幾乎壟斷的PC市場。英特爾依然是PC 行業難以撼動的巨頭,但X86,可能真的要面臨挑戰了。
此次WWDC 的主角,毫無疑問是蘋果的ARM 自研處理器。你的下一台電腦,何必是電腦,這也許不僅僅是iPad 的廣告語,也是蘋果對於過去幾十年穩固的PC 市場的戰鬥檄文。