礪石導(dǎo)言：這些年，蘋果公司的產(chǎn)品在芯片領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越凸顯，這逐漸讓公眾意識(shí)到蘋果已經(jīng)在芯片領(lǐng)域也已經(jīng)形成了寬廣的護(hù)城河。
李平 ｜ 作者
蘋果在芯片領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越凸顯。
北京時(shí)間3月9日，蘋果召開(kāi)2022年春季新品發(fā)布會(huì)，除了全新配色的iPhone 13和iPhone 13 Pro、新iPhone SE以及Mac Studio和Studio Display等5款新品外，號(hào)稱地球最強(qiáng)桌面級(jí)處理器的M1 Ultra也備受全球關(guān)注。
作為M1系列的第四代產(chǎn)品，M1 Ultra利用全新的UltraFusion封裝架構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩枚M1 Max芯片互連，進(jìn)而達(dá)到更高的性能以及更低的能耗。據(jù)介紹，M1 Ultra包含高達(dá)1140億個(gè)晶體管，支持最高128GB的統(tǒng)一內(nèi)存，并擁有20核CPU、64核GPU，比M1提升8倍速度。另外，在高性能之下，M1 Ultra性能功耗比如今16核電腦能耗低90％。
M1 Ultra的發(fā)布不僅豐富了蘋果M1的處理器陣營(yíng)，也讓蘋果可以更加從容地與“老朋友”英特爾說(shuō)再見(jiàn)。一個(gè)日漸強(qiáng)大的蘋果芯片帝國(guó)，也正改變著全球半導(dǎo)體行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局。
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蘋果也曾受制于人
蘋果的造芯計(jì)劃，最早始于上個(gè)世紀(jì)90年代。
1997年，此前遭遇驅(qū)逐的蘋果創(chuàng)始人喬布斯重新被請(qǐng)回公司后，發(fā)現(xiàn)此時(shí)的個(gè)人電腦市場(chǎng)已經(jīng)被Wintel（Windows ＆ 英特爾）聯(lián)盟所主宰，蘋果的市場(chǎng)份額少的可憐。面對(duì)微軟和英特爾的軟硬結(jié)合，喬布斯聯(lián)合IBM、摩托羅拉成立了AMI PowerPC（Apple、IBM、Motorola）聯(lián)盟，共同研發(fā)并推出了PowerPC芯片，以求重新奪回PC市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)。
按照AMI聯(lián)盟的最初構(gòu)想，PowerPC芯片主要由IBM、摩托羅拉聯(lián)合研發(fā)，蘋果則負(fù)責(zé)將PowerPC芯片裝配到個(gè)人電腦上，另外芯片也向聯(lián)盟以外的公司提供。
PowerPC芯片采用了IBM Power的精簡(jiǎn)版RISC芯片架構(gòu)，并繼承了IBM高端服務(wù)器工作站的強(qiáng)大計(jì)算性能，以及摩托羅拉的頂尖芯片技術(shù)儲(chǔ)備，具有可伸縮性好、方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)PowerPC芯片也存在能耗過(guò)高、價(jià)格昂貴等劣勢(shì)。
最終，搭載PowerPC芯片的蘋果Mac電腦雖然受到了蘋果粉絲們的搶購(gòu)，但卻并沒(méi)有繼續(xù)擴(kuò)大市場(chǎng)份額。
實(shí)際上除了蘋果電腦之外，其他廠商使用PowerPC芯片的比例極低。這就讓研發(fā)投入與銷售獲利之間產(chǎn)生了矛盾。
對(duì)IBM而言，供應(yīng)芯片給蘋果需要投入巨資來(lái)研發(fā)芯片組、編譯器及其他支持技術(shù)，但由于當(dāng)時(shí)蘋果電腦是小眾市場(chǎng)，IBM獲得的PC芯片市場(chǎng)份額非常有限，很難賺錢。而蘋果則公開(kāi)批評(píng)IBM在供貨方面存在問(wèn)題，并認(rèn)為IBM生產(chǎn)的Power Mac G5芯片由于散熱和功耗的問(wèn)題而無(wú)法用于筆記本電腦。雙方之間齟齬不斷。
雖然號(hào)稱聯(lián)合研發(fā)，但PowerPC芯片的研發(fā)主要依賴IBM，并不由蘋果主導(dǎo)。由于投入產(chǎn)出不成比例，IBM和摩托羅拉只得將一部分設(shè)計(jì)精力轉(zhuǎn)向汽車制造領(lǐng)域的嵌入式PowerPC芯片，而不是只專注于滿足蘋果Mac的需求。喬布斯本人對(duì)此抱怨不斷，但又無(wú)計(jì)可施。
2003年，喬布斯在推出搭載PowerPC處理器的Mac時(shí)曾公開(kāi)表示，十二個(gè)月內(nèi)處理器的頻率將會(huì)達(dá)到3GHz。但實(shí)際上在24個(gè)月之后，3GHz的處理器依然不見(jiàn)蹤影，這也讓喬布斯首次嘗到了關(guān)鍵部件受制于人的滋味。
2005年，在PowerPC芯片上虧損了數(shù)億美元后，蘋果決定從AMI聯(lián)盟退場(chǎng)，轉(zhuǎn)投英特爾懷抱。2006年6月6日，蘋果正式宣布將在麥金塔電腦中采用英特爾處理器，同時(shí)放棄PowerPC架構(gòu)，結(jié)束同IBM長(zhǎng)達(dá)十?dāng)?shù)年的合作關(guān)系。對(duì)此，喬布斯稱：“英特爾未來(lái)將開(kāi)發(fā)出最強(qiáng)大的處理器產(chǎn)品，我相信未來(lái)十年內(nèi)英特爾技術(shù)將幫助我們打造最好的個(gè)人計(jì)算機(jī)。”
不過(guò)，雙方的蜜月期并沒(méi)有維持多久，合作不久就出現(xiàn)裂痕。一方面，“擠牙膏”般研發(fā)進(jìn)度的英特爾與快節(jié)奏的Mac難以同步，蘋果新品的發(fā)布計(jì)劃常常受制于英特爾芯片延遲和安全等問(wèn)題。另一方面，或許是在PowerPC芯片時(shí)代受制于人的教訓(xùn)過(guò)于深刻，蘋果始終未放棄實(shí)現(xiàn)“芯片自主”的努力。因此，雖然蘋果同意將其Mac平臺(tái)轉(zhuǎn)移到英特爾的x86，但卻在內(nèi)部制定了其他產(chǎn)品不涉及英特爾的計(jì)劃。
實(shí)際上，蘋果與英特爾的合作一直矛盾重重。早在1997年，喬布斯與英特爾時(shí)任首席運(yùn)營(yíng)官安迪·格魯夫會(huì)面時(shí)就要求享受“最大客戶價(jià)格”，但被格魯夫斷然拒絕，因此蘋果當(dāng)時(shí)僅與英特爾合作了一年時(shí)間。
對(duì)此，格魯夫曾表示：“從那時(shí)候起，在喬布斯眼里，英特爾便一文不值，不管我們做了什么，都不能改變他的想法。”
而據(jù)英特爾前CEO保羅·歐德寧披露，英特爾本有機(jī)會(huì)成為蘋果第一代iPhone的處理器供應(yīng)商，蘋果當(dāng)時(shí)對(duì)英特爾的一款芯片表示出濃厚的興趣，只是提出的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期，英特爾因此失去了這筆訂單。最終，蘋果選擇了來(lái)自三星的ARM架構(gòu)芯片。
不難看出，作為各自領(lǐng)域的老大，蘋果和英特爾之間的合作充滿了討價(jià)還價(jià)的矛盾。對(duì)于高度重視供應(yīng)鏈安全的蘋果而言，處于壟斷地位的英特爾始終是一個(gè)不安全因素。畢竟，對(duì)堅(jiān)持軟硬一體的蘋果而言，芯片本就是最核心的硬件，自研也就成為必選項(xiàng)。
最終，當(dāng)蘋果憑借iPhone、ipad等產(chǎn)品熱銷而滿血復(fù)活后，立刻開(kāi)啟了手機(jī)芯片的自研之路。同時(shí)，英特爾則因?yàn)閮r(jià)格問(wèn)題失去了蘋果手機(jī)的訂單，也徹底失去了改變世界的機(jī)會(huì)。
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手機(jī)芯片自研之路
雖然PowerPC處理器以失敗退場(chǎng)，但卻真正拉開(kāi)了蘋果自研芯片的序幕。喬布斯在徹底認(rèn)清了芯片重要性的同時(shí)，也明白了芯片自研的難度之大。為此，蘋果選擇從尚在行業(yè)發(fā)展初期的手機(jī)芯片切入，而在桌面芯片領(lǐng)域則繼續(xù)與英特爾保持合作。
2010年，蘋果推出了首款自研手機(jī)芯片Apple A4，主頻跨過(guò)了當(dāng)時(shí)ARM公版的650MHz，一舉突破到了1GHz，之后這款芯片被陸續(xù)搭載在初代iPad、iPhone 4、以及iPod touch 4上。
事實(shí)證明，搭載A4芯片的iPhone 4成為了蘋果智能手機(jī)發(fā)展史上的一座里程碑，iPad也幾乎成為平板電腦的代名詞。此后，A系列芯片憑借在工藝制程、CPU架構(gòu)和GPU核心上的代代改進(jìn)，一直是移動(dòng)平臺(tái)上高性能芯片的代表。
站穩(wěn)手機(jī)端芯片后，蘋果芯片研發(fā)也從手機(jī)平板擴(kuò)展到智能手表、真無(wú)線耳機(jī)等品類，比如Apple Watch上的S系列芯片以及無(wú)線藍(lán)牙芯片W系列。
在芯片架構(gòu)方面，蘋果A系列、S系列、W系列芯片均采用了ARM的架構(gòu)。相比英特爾的x86架構(gòu)，ARM具有低能耗、低成本、高性能等優(yōu)勢(shì)，這對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品具有重大影響，尤其是更長(zhǎng)的電池壽命、更薄和無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)等功能讓基于ARM的蘋果芯片在系統(tǒng)穩(wěn)定性、續(xù)航能力等方面獲得了其他廠商難以比擬的優(yōu)勢(shì)。
比性能提升更為重要的是，蘋果通過(guò)芯片自研大大筑高了蘋果封閉生態(tài)的城墻，讓蘋果生態(tài)系統(tǒng)得以更順暢地實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)。
自研芯片很快給蘋果帶來(lái)了正激勵(lì)。由于每一代A系列都相較同時(shí)期其他手機(jī)芯片有明顯性能優(yōu)勢(shì)，這讓每一代iPhone相較同期旗艦機(jī)有了更加領(lǐng)先的綜合體驗(yàn)——盡管蘋果賣得越來(lái)越貴，卻又賣得越來(lái)越好。
2017年，蘋果A11 Bonic仿生芯片的推出，讓智能手機(jī)跨入了AI時(shí)代，神經(jīng)引擎的加入，通過(guò)算法進(jìn)一步提升了手機(jī)全方位的功能和體驗(yàn)，如AR、人臉識(shí)別、圖像合成都成為現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，A11也是蘋果史上自主程度最高的一代A系列處理器，包括自研CPU，自研GPU，自研ISP，自研解碼器等，尤其是第一次采用了自己設(shè)計(jì)的GPU核心。
不過(guò)，由于在通信領(lǐng)域技術(shù)積淀不足以及專利缺失，此時(shí)的蘋果仍需要外購(gòu)基帶芯片。在基帶芯片領(lǐng)域，高通技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)份額均處于領(lǐng)先地位，但卻與蘋果之間存在巨額的專利授權(quán)訴訟。為此，蘋果選擇向英特爾和高通兩家企業(yè)同時(shí)采購(gòu)基帶處理器。
而英特爾再次成為了蘋果的“豬隊(duì)友”。后來(lái)消費(fèi)者反映，搭載英特爾處理器的iPhone 8在上網(wǎng)性能上明顯弱于高通版本，為此蘋果只能降低了所有手機(jī)的網(wǎng)速。
更為嚴(yán)重的是，2019年，因?yàn)橛⑻貭柕?G基帶芯片難產(chǎn)，蘋果5G iPhone的發(fā)布時(shí)間被迫推遲了一年，蘋果再次嘗到了核心技術(shù)受制于人的滋味。
最終，蘋果只得與高通握手言和，從iPhone 12這一代開(kāi)始全面回歸到高通驍龍基帶，徹底放棄了英特爾。
失去蘋果這一大客戶，也讓英特爾基帶業(yè)務(wù)徹底陷入困境。最終，英特爾將手機(jī)基帶業(yè)務(wù)以10億美元的價(jià)格全盤出售給了蘋果，蘋果也由此進(jìn)一步提升了手機(jī)芯片自研比率。
截至目前，蘋果iPhone13系列采用的仍是高通的驍龍X60 5G調(diào)制解調(diào)器。根據(jù)最新消息，蘋果計(jì)劃從2023年開(kāi)始讓臺(tái)積電制造5G iPhone基帶，預(yù)計(jì)將在iPhone 15系列中正式亮相。據(jù)稱，蘋果希望推出的是一款“高端基帶”，其性能將會(huì)遠(yuǎn)超高通產(chǎn)品，所以研發(fā)周期較長(zhǎng)。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，憑借蘋果向來(lái)優(yōu)秀的垂直整合能力與在產(chǎn)品端的軟硬件優(yōu)化能力，有條件與實(shí)力將英特爾基帶芯片業(yè)務(wù)進(jìn)行改良優(yōu)化，解決信號(hào)問(wèn)題等技術(shù)短板，進(jìn)而整合A系列處理器和基帶處理器，使之完美適用于蘋果產(chǎn)品，擺脫高通的掣肘。而這也將進(jìn)一步強(qiáng)化蘋果在供應(yīng)鏈上的主導(dǎo)權(quán)。
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徹底告別英特爾
或許是5G基帶芯片問(wèn)題讓蘋果對(duì)英特爾徹底絕望，2020年6月的WWDC開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，庫(kù)克公開(kāi)宣布，未來(lái)Mac電腦將放棄英特爾處理器，“兩年內(nèi)”要讓蘋果的所有Mac產(chǎn)品都用上蘋果自研的芯片。
5個(gè)月之后，蘋果正式推出了第一塊電腦芯片M1，并裝配到新發(fā)布的MacBook Air、MacBook Pro和 Mac Mini之上。這也意味著，蘋果筆記本和臺(tái)式機(jī)放棄了已經(jīng)使用了15年的英特爾處理器。
就英特爾來(lái)說(shuō)，5G基帶芯片的缺位不僅讓其在5G時(shí)代的發(fā)展處處掣肘，甚至在桌面芯片領(lǐng)域也丟失了蘋果這一大客戶。不過(guò)，蘋果之所以能夠徹底放棄英特爾并非出于報(bào)復(fù)心理，根本原因還在于兩者研發(fā)實(shí)力的此消彼長(zhǎng)，以及英特爾芯片制造能力的落后。
比如作為蘋果首款Mac自研芯片，M1采用了臺(tái)積電最先進(jìn)的5nm工藝，內(nèi)部封裝了驚人的160億根晶體管，將8核CPU、8核GPU、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎、DRAM內(nèi)存等功能全部集成在同一芯片，CPU最高提升3．5倍、GPU最高提升2倍，性能上全面吊打英特爾處理器。
而此時(shí)的英特爾仍在14nm工藝技術(shù)上止步不前，10nm工藝制程因良率、產(chǎn)能瓶頸等問(wèn)題量產(chǎn)遲遲不能落地，7nm工藝制程更是一再延期，繼續(xù)坐實(shí)了“牙膏廠”綽號(hào)。
繼M1之后，蘋果在2021年發(fā)布了性能更強(qiáng)的M1 Pro、M1 Max，性能和功耗在M1的基礎(chǔ)上都有成倍的優(yōu)化。而在M1系列芯片的加持之下，蘋果Mac產(chǎn)品銷量節(jié)節(jié)高升，其中2021年第四季度營(yíng)收首次突破100億美元大關(guān)，創(chuàng)下了歷史最高紀(jì)錄。
芯片自研給蘋果財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)帶來(lái)了明顯的提振。2021年四季度，蘋果硬件業(yè)務(wù)整體毛利率達(dá)到38．4％，創(chuàng)出6年以來(lái)新高，綜合毛利率達(dá)到43．8％，同比增長(zhǎng)4個(gè)百分點(diǎn)，創(chuàng)下10年以來(lái)的新高。2021財(cái)年，蘋果凈利潤(rùn)達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的946．8億美元，芯片自研的功勞居功至偉。
除了性能提升之外，蘋果自研芯片還有著平臺(tái)整合的考慮。由于M1芯片同樣采用了ARM架構(gòu)，iPhone、iPad上的App就可以同步到Mac上使用，蘋果由此打通了iOS和macOS兩大獨(dú)立操作系統(tǒng)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)硬件、軟件等層面的大一統(tǒng)，生態(tài)閉環(huán)從此更進(jìn)一步。
一直以來(lái)，庫(kù)克時(shí)代的蘋果總被人批評(píng)創(chuàng)新不足，缺少iPhone式的“顛覆性產(chǎn)品”。但實(shí)際上，近十年來(lái)庫(kù)克帶領(lǐng)蘋果通過(guò)芯片自研不僅實(shí)現(xiàn)了硬件底層上的持續(xù)進(jìn)化，同時(shí)也強(qiáng)化了自身的生態(tài)優(yōu)勢(shì)。這既是蘋果對(duì)軟硬件一體化發(fā)展策略的專注，也是其技術(shù)實(shí)力日積月累之后的厚積薄發(fā)。這對(duì)于飽受“缺芯”痛苦的中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是一個(gè)很好的借鑒。
