站长之家 - 业界 2022-04-18 12:15

解密苹果自研芯片战略:冒险放弃英特尔 库克心腹上位

凤凰网科技讯 北京时间4月18日消息,苹果公司曾经遇到了一个麻烦:虽然iPhone极其畅销,但Mac电脑的销量却停滞不前。Mac的设计和性能并没有让顾客们感到怦然心动。

然而,五年后,Mac销量飙升。这一局面的扭转源于苹果不同寻常、持续多年的努力来打造世界上最先进的芯片设计业务之一。

Mac问题暴露

2017年,就在苹果凭借iPhone和Apple Watch中的自研芯片斩获成功的果实时,它却面临着消费者对其Mac系列产品的强烈抵制,其产品被认为越来越落后。

苹果高管召集科技博主举行了一场圆桌会议,做了一件公司很少做的事:为面向专业人士的高端Mac电脑存在的缺陷公开道歉,并承诺更好的产品正在研发中。然而,批评的声音扩大到了苹果高端电脑以外产品上。就在那次认错的几个月后,仍采用英特尔芯片的新款笔记本电脑因性能令人失望而受到批评,其中包括为防止电脑过热而有所保留的计算能力。苹果随后发布了软件更新来解决这个问题。Mac的销售停滞不前,与占公司收入近三分之二的iPhone业务相比黯然失色。

一些行业观察人士暗示,可能是英特尔自身的失误迫使苹果自研芯片。英特尔的创新步伐已经放缓,质量也受到了影响。

“这是异常糟糕的。我们在苹果的伙伴成为了架构问题的头号归档者。结果非常非常糟糕。当你的客户发现的漏洞几乎和你自己发现的一样多时,你就不是在正确的方向上。” 行业刊物《PC Gamer》在2020年援引前英特尔工程师弗朗西斯佩德诺尔(Franois Piednol)的话称。佩德诺尔证实了上述言论。他补充说,英特尔现在受益于新领导层,并取得了进步。

抛弃英特尔

在前英特尔工程师、IBM高管约翰斯鲁吉(Johny Srouji)的带领下,苹果半导体部门启动了一项风险很大的项目:用自研芯片取代苹果笔记本电脑和台式机15年来使用的英特尔处理器。这些M1芯片比英特尔的更节能,能够让Mac运行速度更快,产生的热量更少,为苹果电脑产品线的复兴奠定了基础。就在供应链中断会导致芯片市场其他领域出现混乱之际,该公司现在已经控制了一个关键部件。

此前,斯鲁吉领导的芯片部门已经为iPhone设计了芯片,帮助苹果提高了智能手机和电脑的盈利能力,也为苹果进军汽车或扩展现实头戴设备等潜在未来产品打下了基础。M1家族的第四个也是最后一个版本——M1 ultra在上个月发布,专为高端Mac电脑设计,目标用户是视频和图形专业人士。

其他科技巨头现在正试图效仿苹果的做法。特斯拉、亚马逊和(Facebook母公司Meta都在开发自己的芯片,以满足无人驾驶汽车、数据中心和虚拟现实等专业应用更强大的计算需求。与此同时,英特尔(等芯片供应商正争相改变战略,大举投资,为其他公司代工芯片。

在最初对苹果的自研芯片设计不屑一顾之后,英特尔表示将认真对待这一竞争威胁。“他们做得很好,”英特尔CEO帕特基辛格(Pat Gelsinger)去年秋天接受采访时说,“所以我要做的就是开发出一个比他们的自研芯片更好的芯片。我希望能赢回他们的这部分业务。”

英特尔在一份声明中重申,该公司专注于开发和制造性能优于竞争对手的处理器。英特尔表示:“没有任何其他芯片供应商能够与英特尔驱动系统提供的性能、软件兼容性和形状因素选择相匹配。”

痛苦抉择

对于任何一家公司来说,决定抛弃一家重要供应商,并将其生产转向公司内部,都是站上了一个痛苦的十字路口。而且,斯鲁吉能否成功开发出M1芯片还远未确定——特别是在2020年新冠病毒大流行威胁到它的推出时。

与此同时,推出M1芯片也要求苹果改写其运营方式,以避免疫情带来的延误。为此,苹果不得不利用斯鲁吉长达14年的幕后工作。他已经在全球范围内把苹果芯片团队从45人扩大到了数千人,包括他的祖国以色列。

“我从生活中学到的经验是:你要想清楚所有你能控制的事情,然后你必须保持灵活、适应性,强大到足以在当事情不按计划发展时挺过去。”苹果硬件技术高级副总裁斯鲁吉在一次罕见的采访中说,“新冠肺炎就是一个例子。”

在2008年加入苹果后,现年57岁的斯鲁吉最初为iPhone开发芯片。他根据苹果设备的特定需求设计芯片,这种方法使得苹果能够开发出一种更强大、更高效的芯片,而不是使用供应商现成的、必须满足通用要求的芯片。

Mac年销售额在2020年M1芯片推出后大涨

Mac年销售额在2020年M1芯片推出后大涨

对于一个依赖电池运行、在执行视频和游戏等需要大量处理器性能的任务时一次可以使用几个小时的设备来说,这种芯片很重要。结果是,苹果从2010年开始为iPhone开发的基于ARM架构的芯片,帮助提高了电池寿命,并允许设备更好地集成软件,以突破其他功能的性能极限,比如它的相机系统,该系统通过复杂的算法来改善照片的光线和对焦。

研究公司CCS Insight分析师韦恩林(Wayne Lam)称,苹果在追求这一战略的过程中已成为“半导体巨头”。他估计,苹果去年在内部半导体业务上的支出将使其成为全球按收入计算的第12大芯片公司。这一巨变使得英特尔把部分注意力转移到代工业务上,生产那些曾经购买英特尔芯片的公司设计的芯片。

“一开始感觉这似乎有点疯狂,他们竟然会考虑把英特尔赶出去,”跟踪半导体行业近50年的独立分析师迈克德姆勒(Mike Demler)表示,“结果,这让它们成为了一个总体上更占主导地位的平台。”

软件适配挑战

对于苹果来说,向自研芯片过渡可能会给公司的软件工程师带来麻烦。十多年来,苹果的Mac电脑一直依赖英特尔的芯片。现在,这些程序员必须编写既能在旧芯片上运行又能在新芯片上运行的软件。2006年,苹果就遇到过这种问题。当时该公司从早期的PowerPC芯片转向英特尔芯片。知情人士称,当时的这一转变导致苹果笔记本的主电路板在最后一刻进行了多次修改。“很多人担心我们会遇到同样的问题”。

斯鲁吉承认,战略的改变在公司内部面临激烈争论,因为电脑制造商以前从未在公司内部设计过这样的组件。这样做的风险是巨大的——一个失误将是令人尴尬和代价高昂的。

他的团队面临的挑战之一是如何满足各种苹果电脑机型的不同需求,从999美元的入门级MacBook Air到数千美元的高端台式电脑。

苹果硬件工程师试图根据其特殊需求尽可能高效地设计芯片,而公司的软件设计师则对电脑进行了调整,以满足其最需要的配置,比如流畅的视频游戏图像。

“首先和最重要的是,如果我们这样做,我们能提供更好的产品吗?”斯鲁吉在谈到这场辩论时说,“这是首要问题。这和芯片无关。苹果不是一家芯片公司。”

下一步,他的团队必须弄清楚,在加强团队能力处理更多产品,并预测技术发展方向的同时,他们是否能够交付和执行。苹果需要在为下一代产品开发组件的同时,每年生产数亿台设备。

“我不是只做一次,到此为止,”斯鲁吉表示,“这会持续一年又一年。这是一项巨大的努力。”

最终,苹果决定将其iPhone芯片战略扩展到Mac上,建立一个可扩展的芯片架构,从iPhone芯片到电脑芯片,并努力确保其软件在第一天就能原生适配。许多第三方软件开发者已经熟悉了苹果芯片,这帮助了苹果的转型。苹果将开发技术,使配备M1芯片的Mac能够使用为英特尔芯片版Mac开发的程序。

斯鲁吉成库克心腹

一位前工程经理说,斯鲁吉的团队已经成为产品开发的核心,多年来他的影响力悄然增长,尤其是当他展示出平衡工程需求和业务需求的能力时。

多年来,苹果在研发投资和收购小型公司方面投入了数十亿美元,以支持其芯片团队,其中包括收购帕洛阿尔托半导体公司(Palo Alto Semiconductor),该公司以生产耗电量小的微处理器而著称。

自2015年以来,斯鲁吉一直是苹果CEO蒂姆库克(Tim Cook)为数不多的心腹之一。2019年,有传言称他将重返英特尔担任CEO,当时该公司步履蹒跚。

苹果已推出四款M1芯片

苹果已推出四款M1芯片

在苹果加州总部外,斯鲁吉自称是一位汽车爱好者,对德国工程有浓厚兴趣。他喜欢他的车就像喜欢他的芯片,用他的话说是:“速度和激情。”

在他的下属经理和第三方心目中,斯鲁吉以要求残酷的事实而出名,他的会议关注的是问题,而不是成功。

Synopsys CEO阿特德赫斯(Aart de Geus)称,在他能回忆起的每一次与斯鲁吉的会议上,这位高管都在推动与会者继续改进。Synopsys帮助苹果和其他公司提升芯片性能。“他们只对最好的东西感兴趣。”德赫斯说。

新冠疫情冲击芯片测试

最大的担忧之一要数新冠疫情的暴发,这可能会破坏苹果为了在2020年秋季推出M1芯片而进行的多年准备工作。就在苹果开始在投入生产前进行艰巨的测试以验证芯片时,该公司也开始执行远程工作命令。芯片生产是一个劳动密集型过程,需要工程师们挤在显微镜前检查早期芯片的质量。

对于苹果来说,推迟新芯片的生产进展不是一个选择。因此,斯鲁吉着手设计一种新的动态测试流程。知情人士称,该团队在整个实验室都安装了摄像头,这样工程师就可以远程检查芯片。这是一种曾经难以想象的改变,因为在苹果,保密和控制是至高无上的。

这种转变之所以能够顺利过渡,部分归因于斯鲁吉的团队分布在全球各地,他们已经习惯了通过视频电话开展业务,并跨时区工作,他们在圣地亚哥和德国慕尼黑等遥远的地方协调工作。该公司正在这两个地方投资数十亿美元,将业务扩展到为其无线技术能力设计芯片。

随着芯片在2020年通过最终验证,台积电工厂可以开始启动生产。这家芯片代工巨头也为英特尔生产芯片。CCS Insight的分析师韦恩林认为,自研芯片让苹果降低了从英特尔等供应商购买芯片的成本。“他们显然是在省钱。”他说。

在2020年11月的苹果年度产品发布会上,苹果高管们通过预先录制的视频介绍新产品。斯鲁吉对M1芯片的介绍是在公司的实验室录制的,他提供了关于新芯片性能的重要细节,并宣称:“M1是Mac的突破性芯片。”

第一批用上M1芯片的电脑是不久之后上市销售的MacBook Air和Mac Mini,随后是在2021年推出的配备M1 Pro和M1 Max芯片到更高性能版电脑。第一款M1芯片拥有160亿个晶体管。这个数字只会随着性能更强的M1版本而增加。今年3月,与MacStudio电脑一起推出的M1 Ultra拥有1140亿个晶体管,图形处理单元的尺寸是第一款M1的8倍。

斯鲁吉遵守了典型的苹果风格,对未来可能会发生什么保持沉默,包括苹果是否为自动驾驶汽车开发了自己的强大处理器,类似于特斯拉为汽车开发处理器。

“我不打算谈论这些。”他笑着说。(作者/箫雨)

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