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苹果电脑或使用自研芯片 ARM和英特尔架构之战再开启?

2020年06月12日  07:00  21世纪经济报道  倪雨晴 

ARM的崛起,源于定制化场景越来越多,再加上芯片生产成本下降,芯片设计公司也在增多,市场空间大为增加。

苹果电脑自研芯片,筹谋已久。

根据媒体报道,苹果将在6月22日的2020开发者大会(WWDC)上,宣布其Mac电脑从使用英特尔处理器转向自研的基于ARM架构的芯片。

这并不令人意外,早在2年前,就已经有苹果自研电脑处理器的消息传出,当时业内预期首个产品会在2020年公布,如今看来苹果很有可能在本月底官宣。

报道还称,首批Mac处理器将拥有八个高性能内核(代号为Firestorm)和至少四个高能效内核(内部代号Icestorm),这些自研芯片都将采用5nm制程工艺。作为苹果自研芯片“Kalamate”项目的一部分,苹果至少有三款搭载ARM的Mac处理器正在研发中。

从苹果的业务来看,其实苹果是一家“保守谨慎”的企业,它的产品线并不多,而对于供应商的替换,更不会突然做这样冒险的决定。

什么原因让苹果走到这一步?最核心的是为了提升电脑性能,同时也能不受英特尔的牵制。苹果生态的根本逻辑是做一个闭环的系统,从iOS、macOS到A系列等自家芯片,苹果向来整合关键环节。苹果能够将其体系优化到现在的程度,恰恰说明闭环背后,是硬件和软件结合得越深越好,而ARM可以继续为苹果的自研添砖加瓦,苹果或许能够基于ARM架构调教出更高的算力和性能。

苹果的抉择

首先,苹果选择为Mac搭配ARM架构的自研芯片,并非一朝一夕的决策,应该说自研产品就是苹果的长期策略。为保持系统的良好体验,设计硬件产品,并找最顶级的生产商代工,实现软硬件一体化,才是苹果的基础。

而苹果从A6芯片开始,就已经在移动产品中使用自主设计的芯片,但是在Mac上目前主要依赖于英特尔。以苹果一直以来的制衡术,都会为其产品寻找多家供应商,在电脑处理器上苹果也希望打破英特尔的垄断。

在自研芯片的道路上,苹果确实曾经“抛弃”了不少合作商。在2005年,苹果就弃用和IBM、摩托罗拉合作的PowerPC芯片,转身投入性能更强大的英特尔芯片;在iPhone中,苹果和ARM合力研发出芯片后,就不再采用高通的处理器;2017年,苹果还用自研产品替代了Imagination Technologies Group的图形处理芯片;2019年,苹果10亿美元收购了英特尔的智能手机基带芯片部门,接下来可以预见将替代高通的产品。

其次,“Kalamate”自研芯片项目的背后,是苹果欲打通iPhone、iPad、Mac三类产品系统的大计划。目前,iPhone和iPad均使用iOS系统,使用的是苹果自研的ARM架构芯片;而Mac电脑搭载了英特尔的x86芯片,系统为macOS。如果将自研的ARM版芯片顺利用于Mac电脑,那苹果移动端和PC端产品间将更容易对接。

此前,集邦拓墣产业研究院分析师姚嘉洋就向21世纪经济报道记者表示:“过去市场就有传出苹果有可能将自有处理器的设计往Mac移动,随着ARM在64位的生态系统已经有一定的成熟度,再加上过去苹果一向不喜欢受到供货商牵制,因此,采用自家处理器的设计,一来可以避免英特尔的牵制,二来也能满足在系统设计上的优化。”

再者,性能不足或是苹果面临的最大痛点。“即便英特尔给苹果定制了很多产品,但是在现有英特尔结构上,几乎没有优化空间,苹果已经在性能上榨干了英特尔,”一位软件行业资深人士向21世纪经济报道记者分析道,“为什么Adobe市值只能徘徊在1500亿美元到2000亿美元之间?是因为Windows也好、iOS也好,在现在的计算机结构下,性能已经榨干。Adobe等公司也想给用户提供更多生产力工具,但是他们已经没有能力做更大优化。在现有的传统操作系统和芯片的组合下,Adobe已经可以直接调用显卡,它的能力和性能到达了极致。”

但是用户还希望性能进一步提升,“现在打开软件的速度还不够快,导出一段视频的速度也不够快,比如要导出一段5分钟的视频,高精度的渲染要好几分钟,甚至十分钟以上,但是现有的算力只能到这个程度。”前述软件人士说道。

换言之,眼下的计算世界中,算力存在瓶颈、核心处理器存在瓶颈。苹果意识到这一点,欲让系统和硬件进行更高程度的协作,从而进一步提升现有性能。

不过,苹果自研芯片的商用并非易事,涉及到规模化芯片的稳定性、上层应用的兼容、软硬系统的重新整合,需要一段过渡的时间。据了解,由于苹果首批定制的Mac芯片性能较低,无法满足高端电脑需求,所以可能会用在入门级的产品,比如轻量级的笔记本中,也有观点认为可能和平板的iOS进行结合。

英特尔VS ARM

虽然苹果想要替换掉英特尔的电脑处理器,但是对于英特尔来说,影响依旧有限,因为苹果Mac的销量并不高。根据IDC数据,2019年全球PC出货量排名中,苹果位列第四,其出货量为1.7684亿台,仅占据了6.6%的市场份额。另有分析师指出,英特尔平均每年在苹果电脑上的收入不到40亿美元,在英特尔的总营收中占比不大。而且,英特尔近年来源自PC的占比在降低,数据中心的营收在增长。

“我们认为,苹果即便推出自有架构的处理器,短期内,有可能是英特尔与自有架构两种版本同时并行的做法,主要是软件的生态系与持有量高度相关,不是在短期内就能在x86与ARM指令集间无缝切换。因此我们认为,对于英特尔的影响短期内相对有限。”姚嘉洋说道。

更大的影响是苹果带来的产业链的变化,在苹果的带动下,其他的PC品牌也有可能在ARM架构的电脑处理器芯片上发力。事实上,Windows和ARM组合的PC早已在市场上出现,微软、联想、三星、惠普、华硕等公司都已经推出过基于ARM芯片的笔记本电脑,但是市场并不理想。

“Windows PC的尴尬在于,即便是现在的Windows系统,也没有把处理器的算力优化到最优,因为它要去兼容不同的硬件,要接触各种各样的内存、芯片,他的客户有戴尔、联想、惠普等等,都要一一进行兼顾。一旦开始兼顾兼容性,就会丧失性能,”前述软件人士分析道,“如果用ARM可以调用更多能力,苹果通过‘低能耗-中产出’的模式,相比Windows‘高能耗-低产出’的模式,苹果依旧可以获得更高性能。”

另一方面,ARM架构芯片强势崛起不仅仅体现在电脑端,在服务器芯片中,英特尔也有华为、亚马逊、高通等竞争对手。比如华为的鲲鹏芯片,就是华为基于ARM架构开发的CPU,包括服务器和PC机芯片,目前最新一代是鲲鹏920处理器。当然,在PC和服务器芯片的领域,英特尔以x86架构至今一骑绝尘。

但是底层架构的新一轮比拼已经展开。根据此前华为展示的数据,2020年,主流处理器总算力分布中,ARM超越了x86,算力格局加速转换。华为芯片和硬件战略Fellow艾伟分析道:“从20年来的算力发展看,2000年的时候,主流处理器总算力中x86位列第一,总算力输出达到了全球的70%。而今天已经发生了逆转,世界上最大的算力架构变成了ARM平台,基于ARM指令的处理器总算力输出达到全球82%。整个过程呈加速的发展趋势。”

艾伟还谈道:“很多人可能会说,这些ARM还是比较低性能的。但是历史上,1980年代PC机开始兴起,到1993年的时候我们看到了PC机的总算力输出超过了UNIX的大机和小机,那时它也是下里巴人,直到1998年至强处理器推出,达到服务器水平之后,量变转化成质变,到现在位置X86占据整个数据中心市场份额的90%以上的。整个过程完全是替换性的颠覆变化,这个历史可能会再次被重复。”

而英特尔竞争者越来越多的另一个原因还在于,定制化场景越来越多,以前英特尔主要和微软紧密合作就可以,但是现在有了更多大B、中B企业出现,他们希望更加贴身的定制,那么中间就有机会,ARM能够灵活地助力定制。再加上如今芯片生产成本下降,能设计生产芯片的公司总体越来越多,其中的市场空间也增加了。

在未来异构计算趋势中,架构格局将如何变换,会有精彩的故事。

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