為何蘋果甘願冒險自主研發芯片？失敗了代價也可承受

 

據外媒報道，蘋果不久前宣布將把Mac上使用的處理器從英特爾芯片遷移到自己的Apple Silicon上，盡管這是意料之中的事，但蘋果為何甘願冒險甚至似乎相當渴望進行這種轉型的，仍然值得深究。毫無疑問，切換底層架構是有風險的，無論是硬件還是軟件都是如此。這是個充滿了無數不確定性的過程，很少有公司敢這樣做。

蘋果首席執行官蒂姆庫克(Tim Cook)在宣布這一變化時說：今天，我們宣布Mac將開始向使用我們自己的Apple Silicon過渡。當我們展望未來時，我們設想了許多令人驚歎的新產品，而過渡到我們自己的定製矽芯片將使我們能夠將它們變成現實。在蘋果，硬件和軟件的整合是我們做任何事情的基礎，這就是我們的產品如此偉大的原因。而矽是我們硬件的核心，所以擁有世界級的矽芯片設計團隊將是遊戲規則的改變者。



圖2：蘋果公司首席執行官庫克介紹Apple Silicon

計算機行業的大多數參與者都選擇了一條簡單得多的道路，即著眼於兼容性以進行更具進步性的升級。除了蘋果之外，其他台式機和筆記本電腦基本上仍然運行在對英特爾x86架構和微軟操作係統的改進之上，而這些架構和係統最早曾於1981年應用在IBM PC上。

通往Windows的道路包括在DOS之上構建，然後整合它，而不是取代它。最成功的Windows版本往往都是人們最熟悉、最穩定的版本。而當轉向64位處理器的時候，取得成功的也是x86架構的擴展(由AMD首創)，而不是進行徹底的改變。在市場上的大多數PC上，我們仍然可以打開DOS係統並運行1981年為IBM PC設計的VisiCalc版本。

要想擺脫這些，你要冒著巨大的風險。正如庫克指出的那樣，蘋果在過去三次承擔了這種風險，即分別在向PowerPC、OSX和英特爾處理器的過渡中。因此，看看這些過渡，看看哪些是正確的，哪些是錯誤的，這將具有重要的啟發意義。

遷移到PowerPC

蘋果Mac處理器的第一次轉型是在20世紀90年代初，從最初為Macintoshes提供動力的摩托羅拉CPU過渡到PowerPC。當時，就像現在一樣，英特爾的芯片主導了個人電腦領域，以至於摩托羅拉自主研發的、基於68000的芯片很難成功。

與此同時，IBM對有如此多的Wintel克隆運行其軟件的想法感到不安。因此，IBM在1991年創建了蘋果-IBM-摩托羅拉聯盟，也就是眾所周知的AIM，並推動了PowerPC的誕生，它於1994年首次發貨。當時的想法是，這將超過英特爾。不過，這總是有爭議的，盡管你可以在某段特定時間內找到各自占優的時刻。

但對AIM來說，跟上英特爾的工藝流程變得越來越困難。由於IBM的PowerPC在主流市場上從未取得太大成功，為此設計和製造芯片的成本不得不分攤到比英特爾小得多的數量上。其結果是一係列機器比同等的英特爾機器更貴，但功能更弱，以至於這幾乎扼殺了蘋果。

當聯合創始人史蒂夫喬布斯(Steve Jobs)在2005年宣布蘋果將轉向英特爾處理器時，每個人都承認這是理所當然的。如今，PowerPC的遺產仍然存在於某些IBM處理器和Freescale(從摩托羅拉剝離出來的芯片公司)的嵌入式處理器中。

創建Mac OS X

蘋果Mac處理器的第二次過渡是從MacOS到OS X(最近又被重新命名為MacOS)轉型。

最初的Mac OS基本上從1984年推出Macintosh後持續到1999年Mac OS 9。但事情並沒有那麽簡單。在Mac OS 5之後，很明顯蘋果需要些更現代化的東西，就像最初的DOS操作係統最終被Windows NT內核取代一樣。蘋果開始開發名為Pink的操作係統，1992年，該操作係統被並入另一家蘋果/IBM合資企業Tilient，後來惠普也加入了其中。

這是一個更大的失敗，因為沒有人能真正就操作係統應該是什麽樣子達成一致，所以也已失敗告終。最終，它成為IBM Workplace OS的基礎，而該操作係統甚至從未得到主流推薦。當這次嚐試失敗時，蘋果更新了現有的Mac OS(最終是System 7)，並開始開發另一個雄心勃勃的操作係統，名為Copeland，但它也從未上市。

事實上，在20世紀90年代中期，蘋果就在考慮各種選擇，包括備受好評、專注於多媒體的BeOS，然後在1997年決定收購NeXT，這筆交易將喬布斯帶回了蘋果。NeXT創建了一台機器，更重要的是，基於Mach內核和Unix實現創建了名為Next Step的操作係統。這最終包括了基於Objective C的麵向對象框架。

蘋果最初的計劃是在Mac OS的基礎上開發全新的操作係統來運行。但考慮到蘋果的新操作係統計劃一開始就失敗了，許多開發者對此表示懷疑。因此，在喬布斯再次成為CEO後，蘋果決定將Mac OS和下一代OS的元素結合起來，部分是通過使用名為Carbon的工具實現的，使Mac OS應用程序在新OS上運行變得更容易。這導致了2001年的Mac OS X誕生，這是個基於Unix的操作係統，仍然可以運行舊的Mac OS應用程序。

自那以後，Mac OS X進行了升級，並重新命名為Mac OS。它停留在版本10很長一段時間，基本的設計元素保持穩定，即使操作係統增加了新的功能。經過一些重大的設計變化，MacOSBig Sur也於上周發布，這是第一個被貼上版本11標簽的新操作係統版本。

所有與Mac OS X推出斷斷續續的相關行動都表明了這樣一個重大變化帶來的風險。蘋果在Pink、Talient和Copeland上的失敗讓它失去了很多開發者的支持。但歸根結底，這是值得的，它為Macintosh提供了一個現代操作係統，與蘋果將用來繼續收取溢價的差異化操作係統一樣。

向英特爾過渡

蘋果Mac處理器的第三次過渡是從PowerPC轉向英特爾。蘋果在2005年6月宣布采用英特爾處理器，並於2006年底完成過渡。

當時，PowerPC聯盟陷入了困境。雖然與IBM的聯盟仍在開發非常有競爭力的台式機芯片，如PowerPC G5，但它並沒有為筆記本電腦提供具有競爭力的芯片，而筆記本電腦的市場份額正在變得更大。

喬布斯當時表示：蘋果隻是不知道如何用PowerPC製造我們未來想要交付的、令人驚歎的電腦。他特別談到了原始性能和更高的能效（即每瓦的性能），這是製造更薄、更小筆記本電腦所必需的。蘋果表示，自從完成Mac OS X的創建以來，該公司實際上一直在致力於這種過渡。

在這次過渡之後的幾年裏，蘋果在OSX中包含了一項名為Rosetta的技術，它可以將PowerPC應用程序轉換為英特爾應用程序。2011年，蘋果在Mac OS X的Lion版中將其作為操作係統的一部分。

第一款基於英特爾的Macintoshes於2006年1月發布，到那年年底，該係列中的所有型號都已更新為基於英特爾技術的版本。蘋果在2009年發布Snow Leopard版本之前，也一直支持PowerPC升級到OS X。15年來，英特爾處理器總體上為蘋果提供了良好的服務。

Apple Silicon轉型

那麽，蘋果現在為何又要再次轉型？在某些方麵，這可以追溯到英特爾決定不為iPhone提供芯片，以及蘋果隨後決定自己製造芯片的年代。

與此同時，英特爾的大部分芯片仍采用14納米製程工藝，而蘋果使用的芯片代工企業台積電(TSMC)現在正在製造7納米芯片，並在今年晚些時候轉向5納米工藝。公平地說，英特爾確實有些10納米工藝芯片，大致相當於台積電的7納米工藝，但相當令人驚訝的是，英特爾在2014年推出首批14納米芯片時，幾乎領先台積電兩年。



圖3：蘋果硬件技術高級副總裁約翰尼斯勞吉

在最新發布會上，蘋果硬件技術高級副總裁約翰尼斯勞吉（Johny Srouji）說，十年來，蘋果始終在構建為蘋果產品定製的可擴展架構，重點是性能功耗比。他說，在過去10年裏，CPU的性能提高了100倍以上(從2010年的A4提高到A13)。而在iPad上，圖形性能提高了1000倍。他還說，包括iPhone、iPad和Apple Watch在內，蘋果已經售出了超過20億個SoC(片上係統，即現代處理器)。

這給了蘋果以高性價比大規模生產獨特處理器的能力，這在PowerPC時代是不可想象的。此外，蘋果正在委托台積電生產這些芯片，采用的是尖端工藝，可以說比英特爾領先了幾年。時代已經變得多麽的不同了。



圖4：SoC功能

斯勞吉表示，蘋果正在開發一係列專門針對Mac的SoC。他說：我們的計劃是讓Mac有更高的性能，同時又消耗更少的電力。他說，這已經是非常充分的理由，更不用說蘋果的可伸縮架構還包括其他東西，如高級電源管理、安全飛地(出於隱私和安全考慮)、高性能GPU、用於機器學習的神經引擎和圖像處理引擎等。但斯勞吉也稱，蘋果的關鍵優勢是我們的矽芯片和軟件的緊密結合。

當然，直到最終的軟件發布，我們才能真正知道這一切有多好，我們可以真正對其進行測試。與此同時，PCMag運行了一些基準測試，將英特爾與蘋果目前的處理器進行了比較，得到了一些相當不錯的結果。



圖5：針對過渡的開發工具

在軟件方麵，蘋果軟件工程高級副總裁克雷格費德裏吉(Craig Federighi)表示，MacOS新的Big Sur版本中內置的技術將使消費者和開發者順利、無縫地過渡到Apple silicon。他說，大多數使用蘋果Xcode庫的開發者將能夠在幾天內啟動並運行他們的代碼。然後，他們可以將這些代碼與Universal 2一起分發，這使得他們可以創建同時支持英特爾和新處理器的單一應用程序(二進製)。

費德裏吉說，蘋果的所有應用程序，包括Mac Pro應用程序，都將是Apple silicon的原生應用程序，微軟和Adobe都在移植他們的應用程序的道路上走得很遠。演示包括微軟Word、Excel和PowerPoint，Adobe Lightroom和Photoshop，以及蘋果的Final Cut Pro，所有這些應用都運行在基於當前iPad Pro使用的A12Z芯片開發係統上。

對於那些在Apple發布係統後沒有立即生成本地應用程序的開發者，蘋果提供了Rosetta 2，它可以在安裝時轉換現有的應用程序，甚至可以為使用Java等即時編譯器的軟件動態翻譯。蘋果展示了《Maya》和《Tomb Raider》的版本，兩者都在新的Rosetta下運行。

它還將支持虛擬化，允許你在MacOS Big Sur(主要由軟件開發者使用的功能)上運行其他操作係統，但不支持BootCamp，這是蘋果的一個程序，可以讓你在Windows上啟動Macintosh。目前還不清楚你將如何獲得Windows，因為微軟隻將Windows授權給係統製造商，而不是個人。盡管如此，Parallels等第三方開發商仍在努力尋找替代方案。

因為它運行的是iPhone和iPad中使用的矽芯片變體，所以新的Mac應該能夠運行所有這些應用程序。

費德裏吉宣布，蘋果已經啟動了一個麵向開發者的快速入門計劃，包括一款開發者過渡工具包機器，它使用的是Mac迷你機箱，配備Apple A12Z SoC、16 GB內存、512 GB固態硬盤，以及MacOS Big Sur開發者測試版和Xcode工具，現在都可以使用了。庫克說，第一批使用Apple silicon的消費者係統應該會在今年年底推出，並表示向所有Apple silicon產品的過渡應該需要大約兩年的時間。盡管在此期間，蘋果仍將推出新的英特爾機器，並在未來幾年支持英特爾的MacOS。

庫克說：我們對Mac的願景一直是擁抱突破性的創新，並勇於做出大膽的改變。每次我們這樣做，Mac都會變得更強大、更有能力，我從未像今天這樣對Mac的未來充滿信心。

當然，這可能要到幾年後我們才能知道結果。蘋果似乎很有可能成功地將其開發者轉移到新平台上，但新的MacBooks是否能像基於英特爾或基於AMD架構的筆記本電腦一樣快或更快，或者在很長一段時間內像英特爾或AMD筆記本電腦那樣節能，這仍是個懸而未決的問題。考慮到蘋果對Mac的依賴遠不及之前采取過渡行動時的水平，雖然此舉仍有風險，但該公司承擔得起失敗的代價。