造芯新势力参战:苹果力推自主芯片改变科技行业游戏规则

36氪的朋友们2021-04-25
就目前而言,苹果已经展示出围绕M1打造的未来轮廓。

编者按:本文来自腾讯科技,作者 金鹿,36氪经授权发布。

(本文约4000字,阅读全文大约需要8分钟)

在全球缺芯背景下,新老芯片巨头纷纷布局建厂,一场芯片大战拉开大幕。硅谷封面特推出“芯片巨头大战”系列,本文为第四篇,聚焦于造芯新势力苹果的崛起,其正对英特尔等老牌芯片巨头形成挑战。

在刚刚过去的春季发布会上,苹果推出了搭载M1芯片的iMac台式机、iPad Pro,与此前已经搭载M1芯片的MacBook Pro以及采用A系列仿生芯片的iPhone一起,正式建立起了台式机、笔记本、平板、手机全场景的ARM架构生态,这意味着一个全新时代的到来。

苹果很早就表示,打算转而使用自主研发的处理器,使其能够最终控制个人电脑的软件和硬件,从而成为整个科技行业的游戏规则改变者。随着越来越多产品采用M1,苹果能够实现这个目标吗?

以下为文章正文:

2020年11月份,苹果发布了首款自主研发的电脑芯片M1,同时推出三款搭载该芯片的Mac笔记本电脑,让所有人都见识到其所带来的史无前例的性能变革。短短几个月后,苹果又将M1引入了其新款台式机iMac和平板电脑iPad Pro上,燎原之势渐成。随着苹果更多产品转向自主研发的处理器,这对个人电脑和数十年来始终与英特尔兼容的大量应用程序来说将意味着什么?

苹果很早就公开表示,打算转向自主研发的芯片,使其能够最终控制个人电脑的软件和硬件。被称为SoC(片上系统)的M1芯片的统一设计,应该会带来业界多年来未曾见过的性能提升。苹果M1采用5纳米制程技术生产,封装了160亿个晶体管。苹果声称,M1的CPU性能提高了3.5倍,GPU性能提高了6倍,机器学习速度提高了15倍,所有这些都使搭载这款新处理器的苹果设备电池续航时间比上代产品延长了2倍。

苹果M1采用5纳米制程技术生产,封装了160亿个晶体管

苹果负责硬件技术的高级副总裁约翰尼·斯劳吉(Johny Srouji)说:“世界上还从来没有像M1这样的芯片,这是我们针对Mac推出的突破性SoC。它建立在十多年来为iPhone、iPad和Apple Watch等设计业界领先芯片的基础上,为Mac开创了全新的时代。”

斯劳吉补充称:“M1是一种低功耗芯片,它拥有世界上最快的CPU内核、世界上最快的个人电脑集成显卡以及苹果神经引擎(Neural Engine)令人惊叹的机器学习性能。M1将卓越的性能、强大的功能和令人难以置信的效率结合起来,是我们迄今为止创造的最好芯片。”

帮助企业管理苹果产品的JAMF公司首席技术官杰森·伍迪(Jason Wudi)表示:“对于大多数主流企业来说,技术是它们独特价值的加速器。如果有一种解决方案可以在不进行重大权衡的情况下带来‘更多的功能、更快的速度、更便宜的价格’,那么它绝对会产生巨大影响,M1就是这样的产品。”

伍迪还说:“苹果是否会带领企业从英特尔转型,或者是否会有其他竞争对手接过指挥棒,利用苹果提出的M1概念来提供全新的、更有说服力的产品,这一点还有待确定,也有可能出现并非基于M1的方法。但我预计在M1之后,企业将在架构和软件方面开始尝试更多实验,并推出新产品。"

功能强大的芯片可帮助企业做出新的投资选择,现在批量迁移到M1还为时尚早。显然,对于苹果的某些传统领域,比如创意艺术方面,M1将很快被接受。

对于关注硬件路线图的首席技术官们来说,M1当然非常重要,但他们会采取谨慎的做法,以确保所需的应用程序和服务有本地版本可用。以Rosetta 2为例,这种技术可以让搭载苹果芯片的Mac使用专为配备英特尔处理器的Mac构建的应用,但在稳定性、性能和安全性方面,确实会带来某种程度的风险和焦虑。

游戏规则改变者?

行业观察人士对M1表现的初步反应相当积极。那么,M1芯片到底会如何影响整个科技行业,它会成为游戏规则的改变者吗?

全球权威市场研究机构CCS Insight美洲研究部高级总监韦恩·林(Wayne Lam)认为,从计算性能和硬件设计的角度来看,M1可以被视为游戏规则改变者。通过使用基于ARM架构的处理器设计,苹果能够降低成本,更重要的是,可以削减笔记本电脑内部零部件成本。更高效的M1处理器让苹果可以摆脱风扇等传统组件,这些移动部件通常更容易出现故障,更无法帮助Mac变得更安静、更薄。

在将提升的性能标准化后,苹果M1的设计需要RAM的帮助将越来越少,这对降低“物料清单”成本也具有重要意义。搭载M1处理器的MacBook Air的基本款,比采用英特尔处理器(保持DRAM和存储恒定)的2019年基本款MacBook Air售价下降了100美元。虽然2019年款MacBook Air的起价为1099美元,但搭载英特尔处理器的MacBook Air后续更新是在2020年初推出的,同等折扣为100美元。这种临时的成本降低很可能是由于通常的组件成本下降和英特尔设计的“生命周期结束”所致。

就性能而言,苹果能够更好地优化MacOS,使其在最深层的硅片水平上运行,因为他们拥有整个堆栈。Mac和个人电脑几十年来始终依赖英特尔x86芯片组,这些芯片组旨在支持多种操作系统,因此OEM无法深入到英特尔芯片组的电路中来针对各自的操作系统进行优化。但对于喜欢控制其产品各个方面的苹果来说,M1允许拥有整个硬件和软件堆栈,这在行业中是独一无二的,允许他们实现性能和成本的巨大飞跃。

苹果现在控制着他们设备的硬件和软件,这种封闭的做法对科技行业和客户有利吗?

韦恩·林认为,全面控制硬件和软件使苹果公司、整个行业和客户都受益,因为这在计算方面提供了阶梯式的改进。然而,如果不加以制约,苹果可以利用自己的主导地位从消费者那里榨取更多利润,或者夺取供应链的大部分价值,让英特尔等行业参与者在行业价值蛋糕中分得更少的份额。

通常情况下,经济学家认为竞争对消费者有利,因为它推动了创新,降低了成本。苹果认为,该公司之所以需要推出自己的芯片组,是因为电脑芯片组领域几乎没有竞争和创新。从这个角度来看,M1的推出对行业来说是个好兆头,因为竞争将推动英特尔不断创新,以及更快地创新。

与英特尔在高性能电脑上竞争

随着M1向Mac之外的其他个人电脑推出,英特尔能否与之竞争?

搭载苹果自主研发处理器M1的MacBook Air

韦恩·林表示,英特尔仍然可以在性能更高的Mac电脑上与苹果展开竞争。如果我们看看苹果为MacBook Pro提供的产品,会发现更昂贵的机型仍然使用英特尔处理器。而对于像Mac Pro这样的专业设备,设计完全源自英特尔。对于高性能计算(HPC),英特尔仍然是首选的处理器制造商。我们从苹果的这一举动中可以看出,在移动计算方面,ARM处理器的能力正在提升,而不是英特尔使用HPC设计来解决移动设计问题。我们真的需要区分HPC处理器和移动处理器,而ARM基本上已经赢得了移动处理器之战。

那么,苹果的处理器设计方法有什么局限性吗?韦恩·林对此表示:“也许依然受摩尔定律制约,苹果的M和A系列处理器只有台积电等代工厂所采用的制程技术最好。下个技术节点将是3纳米,它使用了奇异的技术,如EUV(极端紫外线)光刻。现在的担忧是,摩尔定律很快就会失去动力,而缩放速度(即制造越来越小晶体管)将开始趋于平稳。

对于企业主来说,M1会说服他们放弃英特尔PC以及服务器吗?韦恩·林说:“这不太可能,因为操作系统的选择是企业在基于ARM的个人电脑和基于x86的个人电脑之间进行选择的驱动力。事实上,高通多年来始终试图将基于ARM的计算技术引入笔记本电脑,但最终结果好坏参半。虽然这些高通驱动的ACPC(始终连线的个人电脑)大大提高了电池续航时间和蜂窝连接能力,但整体计算性能却受到微软Windows系统的限制。”

M1代表着苹果未来发展方向?

加入M1行列的还有苹果最新的桌面操作系统Big Sur。这种迭代非常重要,因为操作系统已经针对M1芯片进行了优化。在Mac上运行iOS和iPadOS应用程序的能力不应被低估,因为这种集成水平可能会很重要,特别是对开发者来说。Rosetta 2允许在开发这些应用程序的本地版本的同时,即时转化英特尔应用程序。微软和Adobe的所有重要应用程序套件都已经通过了优化过程。

苹果在新款iPad Pro中使用了自主研发处理器M1

苹果进一步杠杆化ARM的举动并不令人意外,他们的iPhone使用这项技术取得了惊人的成功,将这种能力扩展到他们的台式机和笔记本电脑只是个时间问题。ARM显然是科技行业领军企业追赶的潮流:亚马逊的Graviton处理器适用于云计算服务AWS,该公司声称,这款处理器比无处不在的英特尔至强处理器快20%,价格也便宜20%。微软也预见到了这些变化,并将Windows移植到ARM。

专注于笔记本电脑用户的英特尔第11代酷睿处理器Tiger Lake已经面世,致力于延长电池续航时间的第12代酷睿处理器Alder Lake也即将到来。在现实世界中,它们与苹果M1的性能对抗还有待观察。被称为Carmel的英伟达ARM兼容CPU,至少可以给英特尔个人电脑制造商带来某些性能上的提升,与M1相媲美。然而,随着今年苹果芯片的持续改进,英特尔和英伟达能否提供接近M1目前性能的产品?苹果可能在秋季再次发布M1更新,而这还仅仅是个开始。

JAMF的伍迪总结道:“苹果比任何竞争对手都做得更好的一件事是,专注于结果,而不是组件。这与时钟周期、像素或任何技术规格无关,而是关系到坐在设备前面的用户想要做什么,我相信M1代表了苹果能做的下一步,将硬件、软件和服务的全部功能结合起来,以实现用户真正想要的结果。这对我来说非常特别,苹果对用户体验的关注使他们能够做到这一点。”

对于正在考虑下个硬件更新周期的首席技术官们来说,苹果M1是否在他们的候选名单中,这将取决于他们是否依赖于任务关键型桌面应用。随着M1变得越来越普遍,尤其是重新设计的iMac、Mac Pro都采用了M1,所有当前的英特尔应用程序都将看到M1的原生版本。

就目前而言,苹果已经展示出围绕M1打造的未来轮廓。随着苹果发布更多搭载M1的产品,企业是否准备好迎接这个新时代将很快成为人们关注的焦点。现在,所有人的目光都集中在搭载M1芯片的Mac、iMac以及iPad以及这些产品的表现上,对于M1是否将拥有更光明的未来,我们拭目以待! (金鹿)

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