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苹果自研芯片,又一个里程碑将到来

作者:匿名    来源:未知   
浏览:742    发布:2022-05-05 11:31:25

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据华尔街日报报道,苹果公司已经证明它可以设计其设备的大脑,并且现在准备做一些可能更难的事情:创建使它们能够与互联网通信的芯片。


这家科技巨头的一系列举措以及来自其供应商的信号清楚地表明,它的目标是开始设计 iPhone、iPad 和 Apple Watch 的调制解调器。这样做可以实现永远在线的智能眼镜和增强现实的未来,更多具有自己独立连接到蜂窝网络的可穿戴设备,具有 5G 连接的 Mac 笔记本电脑,以及在其旗舰 iPhone 上比以往更快的下载和流媒体。


但首先,该公司必须完成一些击败其他科技巨头的事情,包括英特尔:它必须表明它不仅可以设计自己的无线调制解调器,而且可以使它们足够好,以证明放弃苹果现在使用的由高通 QCOM制造的调制解调器是合理的,后者数十年来都是全球领先的调制解调器芯片制造商。(芯片求职


像完全增强现实这样的应用——将计算机生成的现实叠加在现实世界之上,并通过智能眼镜将其投射到我们的眼睛中——将需要比以往更快的数据传输速率和比以往更低的延迟,这是一种衡量标准信号从设备到互联网往返需要多长时间。


高通公司 5G 和移动基础设施负责人Durga Malladi表示,实现这些极快的速度对工程师的创造力提出了前所未有的要求,他们在过去 10 年中将峰值数据传输速率提高了 100 倍。他补充说,所有这一切都必须在保持手机大小或多或少相同的情况下发生,并且不需要增加电池容量。


苹果保留其芯片运营的细节,就像其其他业务一样,严密保密,几乎没有公开说明其抱负。在与我的同事蒂姆·希金斯(Tim Higgins)的一次罕见采访中,苹果公司硬件技术高级副总裁兼芯片部门负责人约翰尼·斯鲁吉( Johny Srouji )讨论了它是如何开发 A 系列iPhone 微处理器和用于 Mac 的 M 系列,但拒绝透露任何有关调制解调器或任何其他芯片的未来计划。


然而,有很多路标表明苹果在调制解调器芯片上的发展方向。该公司于 2019 年同意收购英特尔的大部分智能手机调制解调器业务,包括 2,200 名员工,从那时起,该公司一直在继续招聘具有相关专业知识的工程师,通常在与其有时的合作伙伴和未来可能的无线竞争对手位于同一城市的卫星办公室技术。


在高通的总部圣地亚哥,苹果公司正在招聘大约 140 个与开发和集成蜂窝调制解调器芯片直接相关的职位。在加利福尼亚州欧文市——博通总部所在地,该公司设计位于手机调制解调器和天线之间的关键部件——苹果有一个卫星工程办公室,根据其自己的招聘网站,有大约 20 个空缺职位。


博通没有回应置评请求。马拉迪先生和高通发言人拒绝就公司与苹果的关系置评。


2021 年 11 月,高通首席财务官表示,该公司预计将在 2023 年供应苹果在其移动设备中使用的20% 的 5G 调制解调器。目前,高通供应了近 100% 的这些芯片。(Apple Watch 例外,因为 Series 4 型号使用了英特尔调制解调器。)虽然苹果可能计划从 2023 年开始使用另一家供应商的 5G 调制解调器,但分析师预计这将是Apple披露自己设计的调制解调器的一年。


就像苹果公司转向自己的 iPhone 和 Mac 处理器一样,设计自己的蜂窝连接芯片可以让该公司比竞争对手拥有许多优势。


首先是成本,技术咨询公司 CCS Insight 的高级研究主管韦恩·林 (Wayne Lam) 说。根据最近对最新 iPhone SE 材料成本的分析,这是具有 5G 功能的更实惠的 iPhone 机型的第一版,允许手机连接到蜂窝网络的芯片的总成本与构成手机的“大脑”——A15 处理器及其附属的存储芯片相当。


这与几十年来智能手机和类似移动设备的标准相反:通常,设备的主处理器比允许其进行无线通信的部件更复杂、更昂贵。


它还将把苹果从供应商关系中解放出来,无论他们提供了什么好处,有时都会成为紧张的根源。例如,2019 年,苹果和高通就专利许可费达成了和解,同意支付至少 45 亿美元并购买高通的调制解调器数年。


苹果可能获得的另一大优势是,通过将自己的调制解调器集成到为其手机供电的同一个 A 系列芯片上,它可以对它们进行调整,使它们比目前的产品更快、更高效、更有能力。林先生说,它自己的芯片和高通的芯片相结合。


在考虑苹果可以用自己的调制解调器做什么时,值得回顾一下它用自己的芯片的历史。


Apple 在十几年前开始了自己的芯片设计之旅,将 A 系列用于其手机。它使它们更强大的能力是它能够为 Mac 创建 M 系列的原因。这些不仅比他们取代的基于英特尔的更快,而且使用更少的电力,使苹果能够消除其笔记本电脑中的风扇。同样,通过创建自己的调制解调器,它可以为更小的设备提供更好的连接——比如它的手表,以及潜在的未来智能眼镜——Lam说。


无线工程不适合胆小的人,而是将大量技术细节归结为一个想法:移动设备与互联网通信的速度越快,设备的调制解调器在物理上与之相邻并且设计在与在手机上运行所有应用程序和其他软件的芯片相协调。


尽管苹果拥有巨大的资源和不断壮大的无线工程师队伍,但即使是库比蒂诺的巨头也可能难以克服的一件事是设计、制造和测试新的无线调制解调器需要大量时间.Tantra Analyst公司的创始人技术研究和咨询公司 ,前 AT&T 无线工程师和高通营销总监Prakash Sangam说。


“人们经常比较 Apple 如何自行开发其 A 系列芯片组,以及他们能够以多快的速度提升自己的水平,但在某些方面,调制解调器更为复杂,”Sangam 先生说。在某种程度上,之所以会出现这种复杂性,是因为调制解调器必须处理各种可能干扰信号的情况——正如苹果公司在十多年前臭名昭著的“天线门”事件中发现的那样。


“如果你投入足够的时间、资源和金钱,它就可以完成,”他补充道。“但他们是否能在 2023 年之前做到这一点,我认为除了苹果之外没有人能说。”


Apple 的第一款自制调制解调器在速度或功能方面可能不是同类产品中最好的。但该公司已经证明它有足够的耐心和资源来不断发布更好的硬件,直到它能够创造出与竞争对手不同的设备来提高客户的忠诚度。


如果调制解调器也是如此,这可能意味着未来的 Apple 设备将完成使用 Apple 当前芯片组合和其他芯片组合根本不可能完成的事情。其中可能包括将蜂窝连接放入更小的设备——甚至可能是 AirPods——或感觉比目前更真实的增强现实体验。


“一旦 Apple 能够完善 iPhone 中的 5G 调制解调器技术,他们所要做的就是将这项技术缩小到适合你的 Apple Glasses 的芯片组,”Lam说。


苹果芯片负责人谈自研策略


苹果公司在几年前曾经碰到一个问题。当时他们的iPhone销售猛增,但Mac 电脑的销售却停滞不前。究其原因是客户对他们的设计或性能并不感到兴奋。


五年后,Mac 的销量猛增。这一转变受益于这家世界上最知名的厂商在其内部建立了世界上最先进的芯片。


在曾任英特尔公司工程师和IBM高管的Johny Srouji的领导下,苹果公司的半导体部门启动了一个冒险项目,设计自有的内部芯片以取代在苹果笔记本电脑和台式机中工作了15 年的英特尔处理器。这些后来被称为 M1的芯片比英特尔的处理器能效更高,使 Mac 运行得更快,产生的热量更少,这为苹果电脑产品线的复兴奠定了基础。该公司现在已经控制了一个重要组件。


Srouji 所主持的苹果芯片业务已经设计了为 iPhone 供电的芯片,帮助苹果提高了其智能手机和电脑的盈利能力。它还使苹果能够进入潜在的未来产品,例如汽车或扩展现实耳机。


M1 系列的第四个也是最后一个版本——M1 Ultra——于上个月首次亮相,基于此芯片,他们打造了专为视频和图形专业人士设计的高端 Mac 。


其他科技巨头现在正试图效仿苹果的做法。Tesla Inc.、Amazon.com Inc. 和Meta Platforms Inc. 正在开发自己的芯片,因为它们正在为无人驾驶汽车、数据中心和虚拟现实等专业应用寻求更强大的计算需求。与此同时,像英特尔这样的芯片供应商正大力投资,并争先恐后地改变他们的战略,以便制造其他人设计的芯片。


决定“解雇”关键供应商并将其生产转移到内部对于任何公司来说都是一个痛苦的十字路口。Srouji 先生制造 M1 芯片也远说不上成功——尤其是在冠状病毒大流行威胁到 2020 年推出的情况下。


“如果我们这样做,我们能提供更好的产品吗?” Srouji 先生谈到了关于苹果是否应该设计自己的芯片的争论。“这是首要问题。


推出 M1 芯片需要苹果重写其运作方式,以避免因大流行而延误。苹果不得不借助 Srouji 先生 14 年的幕后工作,他将芯片团队从 45 人增加到全球数千人,包括他的祖国以色列。


“我在生活中学到的东西:你思考所有你可以控制的事情,然后你必须足够灵活、适应能力强,以便在事情不按计划进行时重新调整方向,”Apple 高级副总裁 和技硬件负责人Srouji 在一次难得的采访中说。“例如,Covid就是其中之一。”


2008 年加入苹果,现年 57 岁的 Srouji 最初为 iPhone 开发芯片。他针对 Apple 对设备的特定需求设计芯片的方法使该公司能够创造出一种更强大、更高效的芯片,而不是使用必须满足一般用途要求的供应商提供的现成芯片。


对于依赖电池运行并一次使用数小时运行视频和游戏等需要大量处理器的任务的设备来说,这些事情很重要。结果:Apple 于 2010 年开始在 iPhone 上使用自己的芯片——这帮助延长了电池寿命,并允许更好地集成软件以突破其他功能的性能界限,例如运行复杂算法的相机系统以改善照片的光线和焦点。


CCS Insight 分析师韦恩·林 (Wayne Lam) 表示,按照这一战略,苹果已成为“半导体巨头”,他估计苹果去年在其内部半导体上的支出将使其成为按收入计算的全球第 12 大芯片公司. 这一巨变使英特尔将部分注意力转移到了帮曾经购买英特尔设计芯片的公司制造芯片上来。


图片Apple 推出了四款 M1 芯片,为不同的任务提供不同的性能水平


“起初,他们实际上可以考虑将英特尔踢出去,这似乎有点疯狂,”关注半导体行业近 50 年的独立分析师迈克·德姆勒 ( Mike Demler ) 说。相反,他补充说:“这使他们成为了一个整体上更具主导地位的平台。”


2017 年,随着苹果在 iPhone 和 Apple Watch 的芯片上收获成功的果实,它面临着客户对其 Mac 产品线抛弃风险。因为在他们看来,苹果落后了。


为此,苹果高管召集科技博主圆桌会议,做了一件公司很少做的事情:公开为针对专业人士的高端 Mac 的缺陷道歉,并承诺正在开发更好的产品。但批评超出了苹果的高端电脑。但在几个月后,仍然包含英特尔芯片的新笔记本电脑因性能令人失望而又受到批评,其中包括为防止机器过热而被抑制的计算能力。苹果后来发布了软件更新来解决这个问题。在彼时,与占公司收入近三分之二的 iPhone 业务相比,Mac 的销售停滞不前。


一些行业观察家表示,英特尔自己的失误可能迫使苹果出手。英特尔的创新步伐放缓,导致苹果Mac的质量受到影响。


行业出版物 PC Gamer 在 2020 年援引前英特尔工程师François Piednoël的话说:“情况异常糟糕。” “我们在 Apple 的朋友成为架构问题的第一提交者。这真的非常糟糕。当您的客户开始发现几乎与您发现自己一样多的错误时,您就没有找到正确的地方。”


Piednoël 先生证实了这些评论,并补充说英特尔现在受益于新的领导层并取得了进步。


在最初diss苹果的内部芯片设计后,英特尔表示它正在认真对待竞争威胁。“他们做得很好,”英特尔首席执行官Pat Gelsinger去年秋天在“Axios on HBO”的采访中说。“所以我要做的就是创造出比他们自己做的更好的芯片。我希望能赢得他们的这块业务。”


英特尔在一份声明中重申,该公司专注于开发和制造性能优于竞争对手的处理器。“没有其他芯片供应商可以与英特尔驱动的系统提供的性能、软件兼容性和外形选择相结合,”该公司表示。


向苹果自己的芯片过渡可能会令该公司的软件工程师头疼,该公司十多年来一直依赖英特尔芯片用于其 Mac 电脑。现在,这些程序员必须编写既可以在旧芯片上也可以在新芯片上运行的软件——这是该公司自2006 年以来一直在努力解决的问题,因为当时他们从早期的 PowerPC 系统转向英特尔芯片。据一位参与这项工作的人士称,这种转变需要在最后一刻对笔记本电脑的主电路板进行多次修改。“很多人担心我们会遇到同样的问题,”这位人士说。


Srouji 先生承认战略的改变在公司内部面临激烈的争论——计算机制造商以前没有在内部设计过这样的组件。风险很大——任何一个失误将是令人尴尬且代价高昂的。


苹果芯片正在加州库比蒂诺计算机制造商总部的实验室进行测试——这一过程因疫情限制而变得更加困难


他的团队面临的部分挑战是满足公司提供的计算机的范围和需求,从 999 美元的入门级 MacBook Air 到价值数千美元的高端台式机。


由于 Apple 的硬件工程师寻求尽可能高效地设计芯片以满足其特定需求,该公司的软件设计师调整计算机以支持其最需要的规格,例如流畅的视频游戏图形。


“首先,如果我们这样做,我们能否提供更好的产品?” Srouji 先生谈到了这场辩论。“这是第一个问题。这与芯片无关。苹果不是一家芯片公司。”


接下来,他说,团队必须弄清楚它是否可以交付和执行,同时增强处理更多产品的能力并预测技术的发展方向。苹果需要在为下一代产品开发组件的同时,每年生产数亿台设备。


“我不会做一次就收工,”Srouji 先生说。“一年又一年。这是一项巨大的努力。”


最后,Apple 决定将其 iPhone 芯片战略扩展到 Mac,构建可扩展的硅架构,从 iPhone 中的芯片到计算机中使用的芯片,并努力确保其软件在第一天就可以本地运行。一大群第三方软件开发商已经熟悉了它的芯片,帮助实现了转型,而苹果公司将开发技术,使配备 M1 芯片的 Mac 能够使用为英特尔驱动的 Mac 开发的程序。


一位前工程经理表示,Srouji 先生的团队已成为产品开发的核心,多年来他的影响力也在悄悄增长,尤其是当他展示了平衡工程需求和业务需求的能力时。


多年来,Apple 在研发投资和收购小公司之间花费了数十亿美元来支持其芯片团队,其中包括 Palo Alto Semiconductor,该公司以开发低功耗微处理器的能力而闻名。


自 2015 年以来, Srouji先生一直是苹果首席执行官蒂姆库克直接下属干部的一员。2019 年,有传言称,在英特尔陷入困境之际,他将重返英特尔担任 CEO。


在 Apple 位于加利福尼亚州库比蒂诺的总部之外,Srouji 先生自称是一位热爱德国工程的汽车爱好者。他喜欢他的汽车就像他的芯片一样,他说:“速度与激情。”


在他的经理和第三方眼中,Srouji 先生以要求严格的事实而闻名,他的公理是他的会议重点是问题,而不是成功。


帮助苹果和其他公司提高芯片性能的Synopsys Inc.的首席执行官Aart de Geus说,在他能回忆起的与 Srouji 先生的每次会议中,这位高管都在推动参与者继续改进。“他们只对最好的东西感兴趣,”de Geus 先生说。


图片苹果设计的芯片帮助推动了 iPhone 的地位,当他们开始使用公司自己的芯片设计时,这种动力开始在其计算机上发挥作用。


最大的担忧之一是 Covid-19 的到来,它威胁到在 M1 芯片 2020 年秋季首次亮相之前多年的准备工作。美国公司实施了远程工作授权,就像苹果公司在投入生产前开始进行艰苦的测试以验证芯片一样——这是一个劳动密集型的过程,工程师们挤在显微镜下检查早期硅片的质量。


推迟新芯片的开发进度不是一种选择。因此,Srouji 先生努力设计了一个新的测试流程。知情人士说,该团队在整个实验室中设置了摄像头,以便工程师可以远程检查芯片。这是一种曾经难以想象的改变,在苹果公司,保密和控制是最重要的。


部分原因是,Srouji 先生的团队分布在全球各地,他们已经习惯于通过视频通话开展业务并跨时区工作,因为他们在圣地亚哥和圣地亚哥等偏远地区协调工作,因此该业务能够如此无缝地进行转型。德国慕尼黑,该公司正在这两个地方投资数十亿美元,以扩展其无线技术能力的芯片设计。


随着芯片在 2020 年通过最终验证,生产可能会在台积电运营的工厂开始,台积电是一家为英特尔生产芯片的硅制造巨头。CCS Insight 的分析师林先生表示,这项安排让苹果降低了从英特尔等供应商处购买芯片的成本。“他们显然是在省钱,”他说。


在 2020 年 11 月的 Apple 年度产品发布会上,高管们通过预先录制的视频进行了宣传。Srouji 介绍 M1 是在公司实验室拍摄的,之前提供了有关新芯片功能的详细信息,并宣称:“M1 是 Mac 的突破性芯片。”(半导体求职


首批配备 M1 芯片的电脑是 MacBook Air 和 Mac Mini 型号,随后不久就开始销售,随后在 2021 年推出了配备 M1 Pro 和 M1 Max 的更高性能电脑。第一个 M1 芯片有 160 亿个晶体管。


这个数字只会随着 M1 的更强大版本而变得更大。M1 Ultra 于今年 3 月在售价 3,999 美元的 MacStudio 计算机中推出,拥有 1140 亿个晶体管,图形处理单元的大小是原始 M1 的八倍。


以经典的苹果风格, Srouji 先生对未来可能会发生什么保持沉默,包括苹果是否已经为自动驾驶汽车开发了自己的强大处理器,类似于特斯拉开发的处理器。


“我不会谈论这些,”他笑着说。

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