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苹果芯酸往事

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2020-05-26 13:43

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苹果芯酸往事

图片来源:图虫创意

者:邓宇

编辑:刘芮、龚方毅

支持:远川研究所科技组

2010 年 4 月 3 日,苹果发布第一代 iPad。在发布会上,乔布斯习惯性地用极致词汇向世人介绍这款产品:iPad搭载了我们有史以来最强大的芯片,强大到让人尖叫紧接着,他身后的屏幕上出现一行傲娇白字:”Apple A4Chip”。

这款首次被冠以苹果之名的芯片,半年后被搭载到了一代神机 iPhone 4 之上。只可惜,A4 的光芒被淹没在 iPhone4 棱角分明的纯平机身、Retina 视网膜屏幕,以及新增多任务和文件夹功能的 iOS 4 之下。

科技分析师也大泼冷水:” 我不觉得 A4 有多令人信服,似乎都算不上啥新产品。就算是,也没太大新意。”

当时,很少有人会预见到,从 A4 的平淡无奇,到 A13 的无可匹敌,作为近 20 年最成功的消费电子公司,苹果公司还同时建立起移动芯片霸权,成为最成功的芯片公司之一。

而这十年漫漫造芯之路,其实要从更久远的 ” 芯 ” 酸往事讲起。

Part.1 PC 时代苹果的芯酸往事

苹果本是七十年代个人电脑时代的开创者,却起个大早赶了个晚集,眼睁睁看着微软和英特尔在八十年代,凭借兼容和授权模式抢占市场,建立起牢不可破的 “Wintel” 联盟。

在 Wintel 体系中,下游整机厂左手高性能芯片,右手最新款操作系统,依靠高度产业分工,自己只要做好组装销售,就能在广阔的时代红利面前数钱数到手发软。惠普、戴尔,包括后来的联想,都是受益于此而崛起的。

贸工技虽好,但所有整机厂都有一个共同的心病:只赚不到5%的毛利,却要受95%的夹板气;明明芯片交付延迟,自己却要为之背锅,打乱产品节奏。

就比如堪称移动芯片领域 bug 般存在的高通骁龙 810,2016 年发布时,以一种自杀式袭击的方式,干掉了智能机领域近一半的玩家:那一年 810 先是延迟发布,后是被吐槽发热严重。没有备胎的 HTC、索尼与摩托罗拉,顶着 bug 强上,终于在那一年彻底告别智能机,小米 5 则被迫延迟一年发布,最终市场份额被 OV 华为反超。

而这种倒霉事,PC 时代的苹果其实也没少遇到。

九十年代,始终看盖茨不对眼的乔帮主不屑委身 Wintel,曾拉来 IBM 和摩托罗拉组成了一个叫 “AIM” 的组合。其中,IBM 与摩托罗拉研发 PowerPC 处理器,苹果和 IBM 负责软件。

只可惜,蜜月期刚刚开始。2000 年,AMD 就首发了全球首款 1GHz 主频,次年,英特尔的 ” 奔腾 “P3 又冲上了 1.13GHz 宝座。而摩托罗拉却因为技术原因,在 500MHz 的性能上被卡脖子。崩溃的乔布斯,一边顶着用户骂声以原价售出降了 50MHz 的电脑,一边在电话里痛斥摩托罗拉 CEO 高尔文 ” 你们的芯片烂透了 “,两人为此大吵一架。 [ 1 ]

摩托罗拉是猪队友,IBM 也不是什么黄金辅助。通过将高性能服务器芯片下放桌面市场,IBM 曾一度帮着苹果改换门庭。只可惜,到了 2004 年,在 90nm 工艺的升级款芯片上,IBM 连续两个季度产能不足,导致苹果将新电脑的发售日期推迟至九月以后,错过了开学换机潮。

接二连三的问题出现,最终还是乔帮主放下了身段。

2006 年的 Macworld 大会上,英特尔 CEO 保罗 · 欧德宁身穿一套滑稽的实验室外套,在干冰烟雾中登场亮相。在以一种交党费般的虔诚将怀中的硅片交给乔布斯时,欧德宁讲出了一句影响两家企业此后 15 年合作的经典台词:” 报告史蒂夫,英特尔准备好了!”

苹果芯酸往事

(2006 年 Macworld 大会,苹果 + 英特尔,乔布斯 + 欧德宁)

愿意配合当年电脑市占率仅有 3% 的苹果演这一场大戏,英特尔其实还另有算盘:当年,移动端崛起趋势已经日渐明显,苹果已靠着 iPod 在娱乐业崭露头角,正虎视眈眈打算入局智能手机和平板电脑,文体两开花。靠着在 PC 领域卖乔帮主一个人情,欧德宁想借着自家凌动(Atom)系列的旧船票,搭上苹果的这艘移动时代新游轮

但他不知道的是:已经在 PC 时代错付了一次又一次的苹果,在移动时代,正在筹谋着一个更隐秘,也更宏大的造芯计划。

Part.2 移动时代苹果自研芯片的杀招与后手

驱虎吞狼是苹果使出的第一招。前几代 iPhone 中,苹果先选用了三星的处理器,随后,又与英特尔在 iPad 上的合作不欢而散。对此,乔布斯给出了一个冠冕堂皇的解释:一来英特尔不够灵活,二来自己的东西会有被卖给竞争对手的风险。

与乔布斯打了几十年交道的欧德宁,直接戳破他的谎言:”这只是乔布斯控制欲的另一个表现,他想控制产品的每一个环节,从芯片到材料……” [ 1 ]

果不其然,2010 年 4 月,苹果秘密自研的 A4 芯片正式登台亮相。

之后十年,A 系列从新入局的菜鸟玩家逐渐进化为独孤求败的王者。从首次采用自家 “Swift” 架构的 A6,到首款移动 64 位处理器 A7,苹果成为了各家安卓企业竞相 ” 吊打 ” 的对象。最新的 A13 Bionic 采用 7 纳米工艺,有 85 亿个晶体管,每秒运算数超过一万亿次,性能是当年 A4 的 70 倍,功耗却比上代 A12 又降低了 30%。

A 系列芯片成功的背后,是苹果造芯的两大杀招与后手

收购专利,高薪挖人,是苹果造芯的第一重杀招。

花费数千万美元从 ARM 买来了最高等级的架构授权后,2008 年,苹果 2.78 亿美金收购 P.A. 半导体,打响了芯片自研的第一枪,其产品也成为了后来 A 系列芯片的前身。紧接着,苹果又以 1.2 亿收购 Intrinsity,两家公司加起来,一共为苹果带来超过 250 位优秀工程师。

此外,做闪存控制器的 Anobit 公司,做通信芯片的 Passif 半导体,飞思卡尔的 200 余项专利,也在日后相继被苹果收入囊中。

能收购企业,苹果绝不只是收购专利;但如果遇到收购不了的企业,苹果就是高薪挖人。

苹果主管硬件的高级副总裁 Johny Srouji,曾在英特尔和 IBM 担任研发经理。在苹果只工作了两年,就带头研发出了 A4 和 A5 芯片架构大神 Jim Keller,老东家是 AMD,同时也是日后 ” 锐龙 ” 团队的负责人。加上 AMD 的 Bob Drebin,ATI 的 Raja Koduri,IBM 的 Mark Papermaste,星光熠熠的苹果芯片大军背后,其实是整个美国芯片设计的群英荟萃

不贪心,专注芯片设计,是苹果成功的第二重后手。

芯片厂商有三种角色,一是设计制造两手抓的 IDM,二是只设计不制造的 Fabless,三是专做代工制造的 Foundry。早年的芯片企业,几乎都是 IDM 起家,但是随着芯片制程越来越精密,晶圆尺寸越来越大,芯片制造的风险也就越来越大。仅一座 12 寸晶圆厂,投入就已经抵得上半座三峡大坝,14nm 更是绝大多数 IDM 制程的巅峰。

相比一度坚持 IDM,导致产品性能被 AMD 反超的英特尔;苹果一开始就选择了风险更小、也更专业的 Fabless 模式。A4 到 A7,苹果显示将代工交给了老对手三星;此后,除了 A9 芯片曾采取台积电、三星的双代工外,苹果与台积电从 A8 时代,就彼此深度绑定。

为争取订单,2010 年,苹果 COO 杰夫 · 威廉姆斯就曾和台积电创始人张忠谋私下聚餐,张忠谋向苹果做出承诺:” 台积电永远不会突破制造与封测的边界 ” [ 2 ] 。

更让苹果惊喜的是,为保证让苹果能用上最先进的芯片制程,台积电此后每年投入几十亿美元搞研发,先后帮助苹果用 28nm 赶走三星,在 16nm 奠定地位,之后凭借 10nm 扩大优势,最后送上 7nm 工艺,打造独孤求败的 A13 Bionic。

不过,苹果的杀招与后手也不总是有用的,尤其是遇到了GPU的喜马拉雅,与高通基带的太平洋时。

2017 年之前,Imagination 曾凭借着为苹果提供 GPU,而成为移动芯片领域的一霸,只不过苹果一朝宣布 GPU 自研,Imagination 股价随之腰斩 75%。谁曾想三年过去,苹果的自研 GPU 依旧石沉大海。最后面对现实,和 Imagination 重新签订了授权协议。

基带芯片苹果也是有苦难言。智能手机普及后,这个细分市场就被在通讯领域积累多年的高通把持。苹果付出的代价是每台 iPhone BOM 的 5%。2017 年起,苹果试探性的在 iPhone 7 的部分产品中使用了英特尔基带,此后又在 iPhone 8 时代完全抛弃高通转投英特尔怀抱。

结果英特尔基带性能堪忧。比如为满足苹果 iPhone XS 系列需求,英特尔提前一年多时间就开始了对自家 7560 基带的改进,然而历经四次大改,时间一拖再拖,iPhone XS、XR 还是被基带拖累,出现了信号差、不稳定的问题。苹果又重新找回高通合作。

Part.3 尾声

造芯一为自主,二来为钱;更重要的是,这是苹果之所以成为苹果的独一法门。

苹果与一众对手的区别就是在于,一个根据软的需求来规划自己的芯片设计,软硬件强耦合;一个只能根据别人的芯片,来开发自己的功能,一不留神还会翻车

2019 年年底小米首发 CC9pro,定价 2599,搭载一亿像素。这本该是个雷布斯交朋友的诚意之品,但用过 CC9pro 的人都知道,这款手机搭载的骁龙 730G 能支持的单镜头最佳像素其实只有 3600 万,强上一亿像素,一张照片就能运算卡顿五秒,128GB 的存储,就算卸载清空全部数据,也就只够存储两千多张照片。

怎么说呢?小马拉大车。而苹果的不同,就在于合适,在于协调

苹果芯片部门的一位工程师还记得,当年在部门里经常能见到软件工程师,还有乔尼 · 艾维带领的设计团队,排队向芯片负责人 Johny Srouji 提需求,他们就像是如今互联网公司里的产品经理,细致准备着演示文档。 [ 3 ]

这可能也解释了为什么一个在 2007 年初还没有涉足手机或芯片业务的公司,能拥有如此强大的设计实力和产能,统治着移动生态系统。

是苹果成就了 A 系列芯片,而同样,A 系列芯片也成就了如今的苹果。

远川研究所科技组

董指导(科技组组长):科技,驱使我的脚步,在月光下摩擦。

陈帅(科技组高级分析师):不想当分析师的财经编辑不是一个好记者。

刘芮(科技组高级分析师):还请多指教。

参考资料:

[ 1 ] . 史蒂夫 · 乔布斯传,沃尔特 · 艾萨克森

[ 2 ] . 十亿收购案尘埃落定,苹果的芯片战事走向终局,鹿鸣财经

[ 3 ] . The MostImportant Apple Executive You ’ ve Never Heard Of, Bloomberg

[ 4 ] . 苹果与高通相爱相杀的七年,智东西

END

(本公众号部分图片由图虫创意提供正版图片支持)

本文(含图片)转载自远川科技评论

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