取代英特尔,苹果开始做芯片的时候,一场世界级的产业地震正在发生

日期:2023-12-04 18:09:36 / 人气:233

著名的苹果,其标志性的消费设备在过去20年里推动其股价飙升。它在全世界都很有名,从iPod和iMac开始,然后是iPhone和iPad。近几年推出了Apple Watch和AirPods。
但是这家美国市值最大的公司不仅仅是电子产品,还有很多其他的东西。在其硅谷总部,一个不起眼的房间里挤满了数百台嗡嗡作响的机器和数十名穿着实验室工作服的工程师。苹果正在设计定制芯片,为其最受欢迎的产品提供动力。
2010年,苹果首次在iPhone4中引入了自主研发的半导体。今年到目前为止,所有新的MAC电脑都由苹果自己的芯片驱动,结束了该公司对英特尔超过15年的依赖。
苹果公司负责硬件工程的约翰·特尔纳斯(John Ternus)表示,“苹果公司最深刻的变化之一,如果不是最深刻的变化,也是我们过去20年来产品最深刻的变化之一,那就是我们现在如何在产品中使用这么多技术。”
当然首先是我们的芯片。他说。
这种变化也让苹果面临一系列新的风险。其最先进的芯片主要由一家供应商生产——台积电制造公司。与此同时,智能手机正在从销量的大幅下滑中复苏,微软等竞争对手也在人工智能领域取得了长足的进步。
去年11月,美国消费者新闻与商业频道电视台参观了苹果位于加州库比蒂诺的园区,这是第一批被允许进入苹果芯片实验室拍摄的记者。这给了公众一个难得的机会,与苹果硅产业(芯片领域)的负责人张诗钟·斯鲁吉会面,并讨论该公司进入复杂的定制半导体开发业务。亚马逊、谷歌、微软和特斯拉也在寻求这项业务。
“我们有数千名工程师,”斯拉格说。但如果你看看我们的芯片组合,它实际上非常精简,非常高效。
与传统芯片制造商不同,苹果不为其他公司生产芯片。
“因为我们并不真的在外面卖芯片,我们专注于自己的产品,”Sluggi说。这让我们可以自由优化,可扩展的架构让我们可以在不同产品之间重用部件。
苹果芯片部门负责人约翰尼·斯拉格(右)在加州|美国消费者新闻与商业频道的苹果总部接受采访
苹果去核始于2010年。
Sluggie于2008年来到苹果,带领一个四五十名工程师的小团队为iPhone设计定制芯片。在他加入公司一个月后,苹果以2.78亿美元收购了拥有150名员工的初创公司P.A.Semiconductor。
Creative Strategy首席执行官兼首席分析师本·巴加林(Ben Bagarin)表示:“苹果决心生产自己的芯片:当他们收购P.A.Semiconductor时,这是立竿见影的。”
巴加林表示,凭借固有的设计实力,苹果希望“控制尽可能多的产品”。
收购两年后,苹果在iPhone4和第一代iPad上推出了首款定制芯片A4。
Sluggi表示:“我们为苹果产品建立了统一的内存架构,可以跨产品扩展。我们从iPhone开始,然后扩展到iPad,然后是手表,最后是Mac。”
苹果的硅芯片团队现在已经发展到数千名工程师,他们在世界各地的实验室工作,包括以色列、德国、奥地利、英国和日本。在美国,苹果在硅谷、圣地亚哥和德克萨斯州的奥斯汀都有工厂。
苹果正在开发的主要芯片类型被称为片上系统(SoC)。巴加林解释说,这结合了中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)和其他组件;对于苹果来说,还有一个“运行神经引擎”的神经处理单元(NPU)。“这是芯片和所有连接到它的神经细胞,”巴加林说。
苹果首款系统芯片是A系列,已经从2010年的A4升级到今年9月公布的A17 Pro。它是iPhone和一些iPad、Apple TV和HomePod的中央处理器。
苹果的另一个主要系统芯片是M系列,该系列于2020年首次发布,现在为所有新的MAC和更先进的iPad提供动力。该产品已达到M3系列的水平。
S系列于2015年推出,是Apple Watch的一个更小的包装系统。AirPods用的是h和w芯片。U芯片允许苹果设备之间的通信。R1的最新芯片将于明年年初在苹果的Vision Pro耳机中发货。苹果公司致力于处理来自设备摄像头、传感器和麦克风的输入,该公司表示,它将在12毫秒内将图像流式传输到显示屏。
“我们可以提前设计芯片,”Sluggi说。他的员工与Ternus的团队合作,“仔细准确地为这些产品制造芯片,并且只为苹果产品制造芯片。”
比如第二代AirPods Pro内置的H2芯片,可以达到更好的降噪效果。在新的Series 9 Apple Watch中,s 9允许使用双击等不寻常的功能。
在iPhone上,2017年的A11 Bionic拥有第一个苹果神经引擎,这是完全在设备上执行人工智能任务的系统芯片的特殊部分。
苹果正在开发一种神经系统芯片。
今年9月,iPhone 15 Pro和Pro Max发布了最新的A17 Pro,在计算摄影和高级游戏渲染上有了很大的飞跃。
负责iPhone营销的Kaiann Drance表示:“这实际上是GPU架构和苹果硅芯片历史上最大的重新设计。我们首次实现了硬件加速和光线追踪。我们还有网格阴影加速,这样游戏开发者就可以创造出一些非常惊人的视觉效果。”
这导致了几款原生版iPhone游戏的开发。
苹果表示,A17 Pro是第一款大批量出货的3纳米芯片。
“我们使用3纳米的原因是,它使我们能够在给定的尺寸内封装更多的晶体管。这对产品和更高的能效很重要。虽然我们不是芯片公司,但我们引领行业是有原因的。”
英特尔在Mac上的地位被取代。
今年10月,苹果发布了用于Mac电脑的M3芯片,继续向3纳米迈进。苹果表示,M3支持22小时续航和其他功能,与A17 Pro类似,提高了图形性能。
在苹果工作了22年的特尔努斯说,“现在还为时过早。我们有很多工作要做,但我认为现在的MAC太多了,几乎所有的MAC都有能力运行AAA游戏,这与五年前不同。”
特尔努斯说,一开始,“我们倾向于制造产品的方式是,我们使用其他公司的技术,我们围绕这一点有效地制造产品。”他说,尽管注重漂亮的设计,但我们仍然受到现有产品的束缚。
2020年,苹果放弃使用英特尔的个人电脑处理器,在MacBook Air和其他MAC电脑中使用自己的M1芯片,这是半导体行业的重大转变。
“这几乎就像物理定律已经改变了,”特尔努斯说。“突然间,我们可以创造一个轻薄的MacBook Air,它没有风扇,电池寿命长达18小时,性能超过了我们刚刚发货的MacBook Pro。”
他说,最新的MacBook Pro配备了苹果最先进的芯片M3 Max,“比我们使用英特尔芯片制造的最快的MacBook Pro快11倍。就在两年前,我们还在运输英特尔芯片。”
英特尔的处理器基于x86架构,x86架构是PC厂商的传统选择,并为此开发了大量软件。苹果的处理器基于竞争对手ARM架构,该架构以笔记本电脑功耗更低、电池寿命更长而闻名。
苹果2020年推出的M1是高端电脑中基于ARM的处理器的实验点,其他大牌公司如高通-据报道是AMD和NVIDIA -也在开发基于ARM的PC处理器。今年9月,苹果将与ARM的协议延长至至少2040年。
13年前,当苹果推出第一款定制芯片时,作为一家试图在竞争激烈、价格昂贵的半导体市场制造产品的非芯片公司,苹果做了一件不同寻常的事情。但从那以后,亚马逊、谷歌、微软和特斯拉都尝试过定制芯片。
伯恩斯坦研究公司(Bernstein Research)董事总经理兼高级分析师斯泰西·拉斯贡(Stacy Rasgon)表示:“苹果在某种程度上是先驱。”他们在某种程度上表明,如果你这样做,你可以尝试让你的产品与众不同。"
9月12日,苹果发布了首款3纳米芯片A17 Pro,以改善iPhone 15 Pro和Pro Max上的游戏。
苹果的设备制造还有很多部分没有涉及到。例如,调制解调器是该公司自己尚未攻克的一个重要部分。
“虽然苹果的处理器性能很好,但他们一直纠结的是手机中的调制解调器和收音机。调制解调器不好用。”
苹果的调制解调器依赖于高通,尽管在2019年,两家公司就为期两年的知识产权法律战达成了和解。不久之后,苹果以10亿美元收购了英特尔的大部分5G调制解调器业务,可能是为了开发自己的蜂窝调制解调器,但这还没有发生。
今年9月,苹果与高通签署了一份合同,将在2026年前供应其调制解调器。
“高通仍在生产世界上最好的调制解调器,”巴加林说。“在苹果能做好这项工作之前,我很难看到它们能被取代。”
苹果公司的Sluggie表示,他无法对“未来的技术和产品”发表评论,但他说,“我们关心手机,我们有一个团队可以做到这一点。”
据悉,苹果也在开发自己的Wi-Fi和蓝牙芯片。目前,该公司已与博通就价值数十亿美元的无线组件达成新协议。苹果目前依靠三星、美光等第三方提供内存。
当被问及苹果是否会尝试设计其芯片的每一个部分时,Sluggi表示,“我们的雄心是产品。我们希望打造世界上最好的产品。作为一个技术团队,当然包括本案中的芯片,我们希望建立最好的技术,使这一愿景成为可能。”。
Sluggi表示,为了实现这一目标,如果这意味着团队可以专注于“真正重要的事情”,苹果将“买下它的货架”。
不管苹果最终设计出多少芯片,还是要在外面做芯片。因为苹果没有台积电等代工公司拥有的大型加工厂。
世界上超过90%的先进芯片是由台积电制造的,这使得苹果和其他行业容易受到地缘政治的威胁。
“很明显,气氛很紧张。比如,如果出现这种情况,B计划会是什么?”巴加林说。“目前,没有其他好的选择。你希望三星有竞争力,英特尔也希望如此。但是现在。所有这一切仍然是台积电的事情。”
世界上90%以上的先进芯片都是由台积电制造的。
苹果至少正在寻求将部分制造业务转移到美国。它致力于成为台积电即将在美国亚利桑那州建厂的最大客户。
周四(11月30日),苹果宣布,它将成为价值20亿美元的新Amkor的第一个也是最大的客户。
亚利桑那州正在建设台积电制造和包装设施。Amkor将包装台积电亚利桑那州工厂生产的苹果芯片。
Sluggi说:“我们一直希望有多元化的供应:亚洲、欧洲和美国,这就是为什么我认为台积电在美国建厂很棒。”
另一个令人担忧的问题是美国缺乏熟练的芯片工人,美国已经几十年没有建设先进的晶圆厂了。台积电表示,由于缺乏熟练工人,其亚利桑那州工厂现已推迟至2025年。
无论是否与人才短缺有关,苹果新芯片的发布速度有所放缓。
Sluggi说:“芯片行业需要几代人的努力,因为他们的制造越来越困难。而且,与10年前相比,今天的芯片可以加载更多,并提高能效。”
Sluggie重申了他的观点,即苹果在这方面有优势,因为“我不需要担心我把芯片送到哪里,我如何瞄准更大的客户群。”
尽管如此,苹果的行动凸显了其在市场上的竞争力。2019年,苹果芯片架构师杰拉德·威廉姆斯(Gerald Williams)离职,领导一家名为Nuvia的数据中心芯片初创公司,带走了一些苹果工程师。苹果起诉威廉姆斯知识产权,但今年撤诉。高通在2021年收购了Nuvia,参与苹果等基于ARM的个人电脑处理器领域的竞争。
“我真的不能讨论法律问题,但我们真的很关心知识产权保护,”斯拉格说。“有些人因为某种原因离开,那是他们的选择。”
苹果的核心业务面临额外的宏观挑战,因为智能手机销量刚刚从多年来的最低水平恢复过来。然而,对人工智能工作负载的需求正导致芯片订单激增,尤其是英伟达等公司制造的图形处理器。
由于ChatGPT和其他生产性人工智能服务的流行,英伟达的股价今年上涨了200%以上。
自2016年以来,谷歌为人工智能设计了一个张量处理单元。自2018年以来,亚马逊网络服务一直在为数据中心配备自己的人工智能芯片。微软在11月发布了一款新的人工智能芯片。
Sluggi表示,在2017年推出A11仿生芯片之前的几年,他在苹果的团队就一直在研究其机器学习引擎——苹果神经引擎。他还指出,在其CPU中嵌入了一个机器学习加速器和一个“高度优化的机器学习GPU”。
苹果的神经引擎为其所谓的“设备上的机器学习”提供动力。
苹果正在开发自己的大语言模型。
今年7月,彭博报道称,苹果已经建立了自己的大规模语言模型,命名为AJAX,以及一个名为苹果GPT的聊天机器人。一位发言人拒绝证实或否认该报道的准确性。
自2015年以来,苹果还收购了20多家人工智能公司。
当被问及苹果在人工智能领域是否似乎落后时,Sluggi说:“我不认为我们会落后。”
巴加林更加怀疑。
在谈到苹果在人工智能领域的地位时,巴加林说:“在去年苹果的芯片上,它已经在运行了;在今年的M3芯片上,它的功能更强大。但软件必须迎头赶上,这样开发者才能利用优势,在苹果芯片上写出明天的人工智能软件。”
他预测苹果的人工智能业务会有所改善,而且很快就会有所改善。
“苹果从第一天起就有机会真正做到这一点,”巴加林说。“但我认为每个人都预计它将在未来一年到来。”
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作者:风暴注册登录官网




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