難得一見的“One More Thing” 蘋果為什麼要做自研芯片?
Mac 向前縱身一躍。整場WWDC 2020 發布會時長108 分鐘,蘋果在最後留了40 分鐘給Mac。高級副總裁Craig Federighi 發布了新的macOS Big Sur,在近20 年後終於將macOS 的大版本號從10 變成了11。
同時,蘋果宣布Mac的芯片架構將改變,從目前X86架構的英特爾處理器,轉為使用ARM架構的蘋果自研處理器。上一次這樣的架構切換還是2005年,在那年的WWDC上,喬布斯宣布Mac將逐漸拋棄PowerPC處理器,轉而使用英特爾。
車同文、書同軌
40 年前,蘋果靠Mac 起家。早期蘋果公司的全名叫“蘋果電腦”(Apple Computers),Mac 也一直是蘋果最核心的業務。
但隨著90年代喬布斯的回歸,iPod大獲成功,之後iPhone又橫空出世,Mac至少在業務層面,開始逐漸變得不那麼重要。2009財年是Mac作為蘋果最大收入來源的最後一年,佔全年總收入的38%。自此,蘋果從一家“電腦公司”,開始變成一家“移動計算設備公司”。
2010 年,iPhone 接棒Mac,成為蘋果最大收入來源。之後Mac 雖然一直穩步發展,地位卻在蘋果整體高速增長的背景下逐漸被稀釋。2019 財年,Mac 銷售收入僅佔蘋果總收入的10% 不到。最近一季財報中,Mac 已次於iPhone、軟件服務、可穿戴設備,為蘋果第四大收入來源。
過去10年,蘋果在智能手機領域鮮有敵手。它自然要思考,iPhone有什麼戰略上的經驗能為Mac所用?以及如何利用iPhone巨大的用戶基數和開發生態,反哺Mac?
2013 年,蘋果發布OS X Mavericks。這是Mac 新系統第一次免費升級,之前的Mac 系統一年一次的大更新,都是要花錢買的,價格一般在20-30 美元。之後蘋果又將iWorks、Garageband、iMovie 等收費的軟件逐步改為了免費提供。
蘋果想在macOS 體系下創造一套與iOS 連貫、一致的體驗,讓iPhone 用戶在購買一台新Mac 時能感到更熟悉、更易上手。同時也能讓Mac 和iPhone 能夠協同工作,形成一套完整的生態體驗。iPhone 上的文件可以輕鬆AirDrop 到Mac 上,全局剪切板讓用戶可以在iPhone 上複製一句話,直接粘貼到Mac 裡。
macOS 在外觀界面、App 功能上,也一直試圖與iOS 保持著同步,從扁平化的圖標、毛玻璃效果、通知中心,到備忘錄、待辦事項、語音備忘錄等app……去年,蘋果將macOS 上有著18 年曆史的多媒體軟件iTunes 拆分成了音樂、視頻、播客三個app,進一步向iOS 的軟件邏輯轉變。
macOS Big Sur 加入了和iOS 類似的Widgets|Apple
但這一系列改變,經過這麼多年,仍然存在著一個根本問題。macOS 上的軟件基於X86,iOS 軟件基於ARM,很多軟件表面上是一樣的交互邏輯,但實際上運行的方式、效率卻完全不同。所以有一些iOS 原生的軟件,移植到性能更強的Mac 上之後,用起來反而不如在iOS 上流暢。
芯片架構成為了兩者之間最後的一堵牆。只有拆掉這堵牆,macOS 才能和iOS 實現“車同文、書同軌”,兩者才能共享一套開發體系。這既節省蘋果自己開發軟件的精力,也能讓Mac 真正分享到iOS 巨大開發生態的紅利。
在macOS Big Sur上,超過兩百萬個iPhone、iPad app可以直接無縫運行。而且開發者也可以更簡單地適配macOS。只需要用同一套開發系統,就可以讓app橫跨iPhone、iPad、Mac三大平台。iPhone和Mac的使用體驗會更連貫,最後一點“割裂感”將被消除。
這就是macOS Big Sur 即將開啟的時代。蘋果準備花2 年時間從X86 架構的英特爾處理器切換到ARM 架構的自研處理器,將旗下所有軟件系統“徹底打通”。
自研芯片
ARM 化的Mac,在軟件上能和iOS 徹底打通,這算是Mac 冒險一躍的好處。而蘋果這些年自研芯片的技術積累,則是它敢這麼做的硬實力。
無論是從PowerPC 切換到X86,還是從X86 切換到ARM,蘋果選擇芯片架構的方法論很簡單,看的就是“單位能耗下的性能高低”(performance per watt)。當年英特爾正是因為性能功耗的優勢,得到了蘋果的親睞。但今天,英特爾的芯片在能耗上,早已遠遠落後蘋果自家的A 系列芯片。
有了“能耗比”優秀的芯片,往往就能推動硬件設計向前演進。2008年,剛剛完成向X86轉變的蘋果,發布了具有劃時代意義的筆記本產品MacBook Air。當時MacBook Air極致的輕薄性引發全世界轟動。之所以能做這麼輕這麼薄,一方面在於蘋果在一體化切割鋁製外殼的工藝上巔峰造極。另一方面也跟它搭載的英特爾酷睿處理器TDP功耗僅17瓦有很大關係。
關於MacBook的未來的進化路線,蘋果其實早有想法。2015年,The new MacBook發布。當時蘋果首席設計師Jony Ive傾盡心血,從電池、鍵盤、主板,到屏幕、觸摸板、天線和接口,全部重新設計,整機沒有散熱風扇,甚至“沒有運動的機械結構”,試圖再一次顛覆筆記本電腦的設計,定義MacBook未來的形態。
當年的The new MacBook 是蘋果對輕薄筆記本的極致想像|Apple
但英特爾的芯片這次沒能支持MacBook 走下去。發布5 年後,The new MacBook 因為散熱和性能的不足,被蘋果砍掉,繼承了這款產品部分設計思路的MacBook Pro 也遭到不少用戶的詬病,以至於蘋果不得不將2019 年新的16 寸MacBook Pro 加厚加重,防止出現散熱和性能問題。可以說過去幾年,關於Mac 的負面聲音裡,有一大半都和“散熱”有關。
就在英特爾芯片愈發不能滿足Mac 發展需求時,蘋果自己的A 系列芯片卻越做越好,從iPhone 4 第一次搭載自家A4 芯片開始,A 系列芯片一直在行業裡保持著領跑,甚至逐漸與身後的對手拉開了差距。即使蘋果是一家幾乎不強調參數的公司,A 系列芯片的性能參數也受到了整個行業和輿論的認可。
在這次的發布會上,蘋果沒有公佈任何新款芯片,僅僅拿目前最新iPad Pro 上的A12Z 來運行最新的macOS Big Sur,就已經能夠在Photoshop 和Final Cut Pro 裡流暢應付一些相對複雜的圖片處理和視頻剪輯需求了。
可以預見,未來的MacBook 至少可以像iPad 一樣,做到無風扇,更加輕薄。在這基礎上還能實現更好的續航,連接網絡的體驗和穩定性也會更好,安全性也會得到提高。
轉變的挑戰
轉到ARM 看似百利而無一害,但這仍不會是一個簡單的過程。
蘋果計劃用兩年時間完成轉變。過程中最麻煩的問題在於:如何保證兩代不同架構軟硬件之間的兼容性?
針對開發者,蘋果推出了第二代Universal Binary,能夠將開發者寫的一個軟件編譯為X86 和ARM 兩個版本,分別用於不同處理器架構的Mac。對那些相對缺乏開發者維護的老軟件,蘋果也提供了第二代“羅賽塔”系統,直接通過翻譯軟件指令的方式,讓X86 軟件能夠模擬運行在ARM 架構的Mac 上,只不過“羅塞塔”的效率相比原生運行肯定會差一點。
這兩套系統都是當年蘋果從PowerPC 轉到X86 時就設計出來的“過度工具”。這次重新迭代啟用,兩套工具又重新肩負起了“橋樑”的責任,連接兩代不同架構硬件。
除此之外,還有很多開發者會在Mac 上運行其他的開發環境,比如Linux。針對這一點,蘋果也準備了一套“虛擬機”工具來滿足這類開發需求。
這一切都還只是一個開端。從PowerPC 到X86,蘋果從頭到尾花了近8 年,才把新架構的芯片鋪到所有新硬件上,完成軟件開發的切換,最後結束對老產品的支持。Tim Cook 在發布會最後不忘提醒,今年蘋果還會有新的X86 Mac 產品問世,從英特爾到自研的轉變顯然也不會一蹴而就。
macOS Big Sur|Apple
Mac 踏上了一場新的旅途。過去10 年,蘋果在iPhone、iPad 上做出了頂尖性能的自研芯片,培育了極為活躍的開發生態,實現了軟硬件的雙重奇蹟。現在蘋果想要用這套同樣的思路復興Mac,實現徹底的統一、連貫。
這一代macOS 被命名為Big Sur。那是加州海岸線上的著名景點,站在一號公路上,一邊是狹窄陡峭的山峰、懸崖,另一邊則是廣袤的太平洋。這個名字有著微妙的隱喻,如果能從山峰間的狹隙中鑽出來,廣闊大海將任其遨遊。