
這次蘋果發布會的最大驚喜,就是老果粉記憶中的那個“I am PC”,居然回來了。
如果不是蘋果的老用戶,可能不清楚"Get a Mac”這個經典的蘋果電腦廣告。2006 年,蘋果推出“Get a Mac”系列廣告,以輕松幽默的手法對當時的 Windows PC 的各種碰瓷(下方視頻),分析指這廣告成功塑造了 Macintosh 電腦具創意的年輕形象,也使 Mac 很快取得一定的市場份額。
但在 iPhone 推出之后,Mac 的重要性愈來愈低,相關業務占蘋果整體的比重愈來愈低,存在感也愈來愈小。終于到了 2009 年,蘋果結束了這個家喻戶曉的廣告系列,這象征 Mac 時代已經過去。2010 年,喬布斯推出 iPad,宣告“后 PC” 時代的來臨。
但沒想到在今年的 WWDC 上,蘋果突然宣布棄用英特爾的 x86 芯片,并將在 Mac 電腦上用上 Arm 架構的蘋果芯片。
Mac 也再一次成為科技界的焦點所在。
剛剛過去的11 月 11 日,首批使用蘋果芯片 (Apple Silicon) 的三臺蘋果電腦——MacBook Air、MacBook Pro 以及 Mac mini,終于在早前的發布會中登場,而首枚針對臺式電腦設計的蘋果芯片 M1,也粉墨登場。
蘋果換芯,其實將極大的撼動PC行業和芯片行業的既有格局。不信?
蘋果為何變芯?
首先我們來聊聊,蘋果的 Mac 電腦用英特爾 X86 芯片用得好好的,為什么突然要遷移?
要知道進行芯片架構遷移,風險非常巨大。當蘋果決定要遷移芯片平臺,那就有如對自家電腦的生態系統按下重置鍵,以往在 X86 平臺常用的應用,在新的蘋果芯片平臺上也不能正常兼容,直至這些應用開發者重新支持新的平臺之前,用戶不得不面對殺手級應用缺失、或是軟件不穩定等各種情況。
但盡管如此風險如此巨大,但這不單不是蘋果第一次進行遷移,在此之前,他們就曾兩度遷移芯片平臺。在 2005 年,當時蘋果的喬布斯就嫌摩托羅拉的 PowerPC 芯片性能不足,所以憤然遷移到英特爾的 X86 平臺。可見如果蘋果對芯片平臺質量并不滿意,他們會毫不猶豫地按下重置鍵。
事實上,蘋果自 2005 年決定改用英特爾芯片,但并不代表他們就滿意英特爾芯片的表現。《喬布斯傳》曾提到,蘋果不愿意在 iPad 上使用英特爾的芯片,其中一個原因就是在系統設計控制權方面談不攏:英特爾芯片多年內僅集成了自家的圖像處理器 (GPU),但喬布斯認為他們的圖像技術太差了。
除了 iPad 之外,在 2010 年英特爾推出全新 Westmere 芯片架構,首度集成了圖像處理器,但喬布斯也因為圖像處理器效能不佳,在同年上市的第二代 MacBook Air上,拒絕使用 Westmere 架構芯片,寧愿用上老舊的 Core 2 芯片,再外接英偉達的獨立顯卡。直至在 2011 年,英特爾新一代的 Sandy Bridge 架構改善了圖像性能,MacBook 才換上英特爾的新芯片。
在這情況下,英特爾的研發能力近年出現嚴重問題。英特爾的圖像技術,多年來都沒有改善,芯片生產制程遠遠落后于亞洲的晶圓廠,處理器也一直被 AMD 吊打。可想而知,對芯片性能要求甚高的蘋果,早晚也會受不了英特爾。然而,蘋果為什么不找合作多年、同樣屬于 X86 陣營的 AMD 采購芯片,硬是要冒巨大風險,把芯片平臺轉移到 Arm 架構的自家制蘋果芯片?
蘋果自己的小芯思
蘋果向來以控制欲極強而著稱,不少供應商都必須為他們打造定制化的芯片,但無論是英特爾或是 AMD,這些芯片并非由蘋果設計,蘋果對芯片的話語權始終有限。
但蘋果改用自家的芯片,那到時要用 AMD 也好、要用 PowerVR 也好、要用 Nvidia 也好,都由自己決定。
而且,蘋果自 2010 年推出第一枚自家設計的 A4 芯片開始,積累大量芯片設計技術,歷年的 iPhone 芯片愈出愈強,在性能上把包括三星、華為、高通等競爭對手完全輾壓,根本不用外援的幫助。
更重要的是,蘋果所研發的是手機用的嵌入式芯片,嵌入式芯片的最大特性,是采用所謂的單芯片 (SoC) 封裝,把包括 GPU、內存控制器、視頻解碼芯片等不同的芯片模塊,通通集成在同一芯片里。
采用 SoC 設計的手機芯片,最大好處是可以使各個模塊之間的溝通更緊密,數據交換速度更快,而且芯片總面積也能大幅減少,降低發熱量和耗電量。
而且,蘋果不但能自行決定集成什么 GPU 到自家芯片,他們更能整合各種以往甚少在電腦上使用的新技術。
例如以往電腦要實現人工智能計算,往往只能通過 GPU 來計算,但蘋果早就把神經網絡引擎 (NPU) 用在了自家芯片上,加強人工智能的運算。這次也他們就在全新的 Final Cut Pro X 等軟件里,展示如何通過首次引入的神經網絡引擎,以圖像識別技術為視頻進行分析和剪裁。
自家芯片帶來的特殊優勢
很久以前,蘋果就很想把各種電腦罕見的新技術加入 Mac 電腦之中。2016 年的 MacBook Pro,就引入了在 iPhone 里大受好評的 Touch ID 功能。當時蘋果其實想把重要的指紋信息,以硬件手段隔離在一個叫 Security Enclave 芯片安全區域,但由于他們無法定制英特爾的芯片,只能額外外掛一塊基于 Arm 架構的"Apple T1"芯片,用來提供相關的安全性能。
結果,在這臺基于英特爾片的 MacBook Pro 里,出現了一個由 Apple T1 芯片、獨立于英特爾系統運作的一套系統:Touch Bar,而全新的 Touch ID 也集成在這個獨立系統里。后來在 2018 年 MacBook Air 上,蘋果為了支持“嘿,Siri”的功能,把通過音頻管理器、多媒體加速器都整合了在全新 Apple T2 芯片,在這些多媒體加速器幫助下,MacBook Air 有著比不少電腦更快的影片轉檔速度。
現在蘋果 Mac 電腦改用使用自家芯片,蘋果終于能將 Apple T2 芯片上的各種功能,深度整合在自家的 SoC 芯片里。未來蘋果也能隨意加入各種協處理器,并通過芯片內部的緊耦合 (Tight Coupling),實現更高效、更省電的協同計算能力。因此,即使蘋果芯片在單純的計算能力上,真的無法與英特爾芯片相比,也能通過集成在芯片內的各個硬件加速引擎互相協作,提高電腦在處理特定任務的效率。
而且,蘋果芯片基于能效比更好、發熱更少的 Arm 架構,這使蘋果在設計 Mac 電腦時有更大的彈性:他們可以選擇減少筆記本電腦的電池容量,借此把筆記本的重量和體積減少,也可以使用無風扇設計,讓機身變得更細小而緊湊,甚至是加入更多的新硬件、帶來更多新功能,這樣會進一步為 Mac 電腦帶來更大的創造空間。
蘋果芯片 BOM 售價來自芯智訊,iMac 芯片批發價來自 Mouser Make,微軟 Surface Pro BOM 售價來自 tech-thoughts。
更重要的是,根據郭明錤預測,基于 Arm 架構的蘋果芯片成本,僅為英特爾芯片的 1/4 左右,據知蘋果的 5nm 芯片成本約為 75 美元,但 10nm 的 4核 Core-i7 芯片,售價在 300-400 美元。如果 Mac 電腦改用了蘋果芯片,將會為有更大的利潤空間,加強競爭力。
蘋果系統將會二合為一?
蘋果芯片轉移的另一個關注點,是蘋果會否統一自己旗下的系統?
目前,蘋果有兩套重要的的硬件平臺:英特爾 x86 芯片平臺以及基于 Arm 架構的蘋果芯片平臺;蘋果也同時有兩套重要的作業系統平臺:在電腦上使用的 macOS 作業系統,以及在移動設備上使用 iOS 系統。剛才我們提到,不同架構的軟件,無法互相兼容,因此 iOS 的應用一直無法在 macOS 上執行。
因此,多年來 iOS 應用生態野蠻生長,遍地開花,但多年內 macOS 的應用生態,仍然無法與 iOS 相比,也限制了 macOS 的發展空間。但現在隨著 Mac 往 Arm 架構的蘋果芯片遷移,變相掃除了最大的障礙,也使坊間很多人懷疑,蘋果的下一步就是要把 iOS 和 macOS 結合,并進一步拓展 Mac 電腦的市場。
的確已有消息指出,其實蘋果早就在測試用 iPhone 同時跑 iOS 和 macOS,效果就像雷蛇的 Linda 手機、或是三星的 DeX 系統一樣,只要連上特定的設備,手機就會變成“電腦”。盡管據消息指出,目前蘋果仍然糾結于兩套方案之中,但有 95% 機會選用其中一個方案,推出市場。
然而,自智能手機面世起開始,就有太多公司想嘗試這種“一機兩用”的設計。遠的有 Motorola Atrix、近的也有錘子 TNT 系統,但幾乎沒有成功的例子。
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蘋果的遷移優勢
但蘋果又如何?macOS 是一個正式的電腦作業系統,即他們的市場份額仍然遠比 Windows 要少,但仍然有不少開發者在支持 macOS,未來 macOS 要遷移到 Arm 架構的蘋果芯片平臺,也給出各種簡單方便的遷移工具,估計開發者也愿意為蘋果芯片的 macOS 針對性開發。
熟悉蘋果的人都知道,iOS 最初就是基于 macOS 而寫成,他們使用同一套核心系統、同一個內核。蘋果早就表示,他們在 iOS 上進行的優化,也能輕松用在 macOS 之上。如果 iOS 和 macOS 使用同一架構的芯片,他們要做轉移和開發也更為簡單。除此外,蘋果也已經用 10 年時間,悄悄地把 iOS 與 macOS 的界面結合起來,包括:
2010 年,蘋果首度推出 Magic TrackPad,在 Mac 電腦里大量引入與 iOS 相似的的多點操控手勢,以及加入 Mac Appstore。
2011 年,macOS 加入推出的“全屏幕”、“啟動臺”、“Mission Control”等與 iOS 非常類似的界面,媒體當年就曾指出,蘋果打算把 iPad 的界面,轉移到 Mac 電腦之上。
2012 年,蘋果把“提醒事項”、“備忘錄”等等 iOS 的 App,移植至 macOS 之上。
2014 年,蘋果把“通知中心”、“Spotlight”等 iOS 功能加入至 macOS 之上。
2015 年,macOS 在界面里加入新的 iOS 操作手勢,例手指滑動刪除等。
2016 年,macOS 加入 iOS 的 Siri 語音助理,整個設計界面也采用了與 iOS 7 的扁平化質感。
2017 年,MacBook Pro 加入小型觸控屏 Touchbar,并配備了在 iOS 大受好評的 Touch ID。
2018 年,macOS 加入新聞、股市、語音備忘錄和家居應用等 iOS 應用。
2019 年,iPadOS 加入 macOS 形態的分屏多任務設計。
2020 年,macOS 進一步采用了 iPadOS 的側欄設計。
除此之外,蘋果近年也推出了屏幕接近 MacBook 大小的 12.9 寸 iPad Pro、以及像微軟 Surface 風格的 Smart Keyboard,不少媒體表示,蘋果此舉代表是要把 iPad 變成一臺“混合平板” (Hybrid Tablet)。在 2020 年,蘋果推自帶觸控板的 Magic Keyboard,iPad 上使用與鼠標效果,以及各種多點觸控效果,單純在形態上已經與一臺 MacBook Air 十分接近。
然后在 WWDC 2020,蘋果示范在蘋果芯片的 Mac 上跑 iPad 原生應用時,大家就能發現適配 iPad 分屏多任務的界面,根本就是臺式電腦的界面設計,幾乎與 mac OS 無縫融合,不但所有放大、縮小以至全屏運作都能使用,就連本來通過 Extension 來分享的功能也能完全正常運作。簡單來說,目前不少 iPad 上的生產力應用,都可以在無需優化的情況下,無縫接入 macOS。
無論如何,蘋果這次的芯片平臺遷移,需要面對不少風險。畢竟,蘋果自家的 Arm 架構芯片,向來以省電而著稱,卻從來不是以高性能而馳名。但不少人在 Mac 電腦上進行繁重的計算任務,例如專業視頻剪輯等工作,并不是那些輕薄省電的電腦所能勝任。
因此就有分析指出,即使高能效的蘋果芯片,真的完全能取代英特爾芯片,但像是類似 Xeon 等不計耗電,只管速度的超高性能的芯片,卻不是蘋果芯片所能輕松取代的。
#本文為《蘋果為何變芯》公開版,分析蘋果遷移芯片平臺的原因,并預測蘋果遷移后可能作出的布署、以及未來的產品路線圖。全文約 1 萬字,于 2020 年 7 月 9 日刊發在虎嗅Pro會員前沿技術情報所,即刻加入虎嗅Pro會員,解鎖更多與蘋果遷移芯片平臺有關的前沿技術分析#
關鍵并不是比英特爾強
那到低蘋果芯片的性能,是否足以取代英特爾芯片,應付 Mac 電腦繁重的工作任務?
在蘋果發布全新的 Mac 電腦系列后,已經有人把 Geekbench 的跑分記錄偷偷釋出。雖然大眾均遇期 M1 芯片的性能會比英特爾要高,但大多沒想到會高得這樣可怕。以單核成績計算,M1 芯片的核心是,蘋果歷史里最強的處理器核心,但即使以多核跑分計算,仍然比英特爾高端的 i9-9980HK 芯片要強,僅僅落后于屬于英特爾高端工作站芯片 Xeon 之下。
令人咋舌的更不止于芯片計算力,而是 GPU。在傳統智慧里,整合在芯片里的 GPU,其圖像性能一般比不上專門的獨立顯示卡。但早前也有人使用針對 GPU 性能的 GFXBench,來測試 M1 的圖像處理能力。結果發現 M1 芯集成的 GPU,得分竟然高于 2017 年臺式電腦所用的 AMD Radeon RX 560 獨立顯示卡,與全新的高端 MacBook Pro 16" 所用的 AMD Radeon Pro 5300M 獨顯相若。
如果大家還未能理解這個成績有多可怕,具體一點來說:這一枚芯片僅用了 4 個核心(M1 采用 4 大核、4 小核設計,8 個核心不能同時運作),跑贏了一眾高端高價英特爾的 8 核心處理器,也跑贏了不少高性能但高耗電量的獨立顯示卡。
當然,有不少人質疑這些跑分無法反映真實情況,更會有不少人質疑只有 8~16GB 內存,根本無法勝任現實操作,那我們來看看實現應用場景。
根據蘋果官方說法,使用 M1 芯的 MacBook Air 能通過 Final Cut Pro X 輕松播放和剪輯多條全畫質的 4K ProRes 視頻流,而使用 M1 芯片的 MacBook Pro可以在 DaVinci 應用中流暢播放全畫質 8K ProRes 視頻。要知道使用英特爾的 MacBook Air,剪輯 4K 都卡得不要不要的;即使是高配版的英特爾 MacBook Pro,播放 8K 視頻也會卡到懷疑人生,更不要說是數據量更大的 ProRes 素材了。
虎嗅在測評時的確發現,M1 版本的 MacBook Pro 13" 的性能,在大部分場景的確是追平、甚至是超過獨顯版本版本、使用高端 i9-9980HK 的 MacBook Pro 16”了。所以,基本上 Geekbench 的跑分算是相當合理,蘋果 M1 芯片的確比英特爾要強。
但問題并不僅僅如此。關鍵并不是蘋果芯片比英特爾芯片強了多少,而是使用蘋果芯片的低端型號,其性能居然與使用英特爾芯片的高端型號相當接近。
PC 市場的巨大震憾彈
盡管蘋果的喬布斯曾公開宣揚“后 PC 時代”來臨,盡管據消息指出,PC 電腦市場已連續 7 年萎縮,但 Mac 在 iPhone 和 iPad 的協同效應下,其市場占有率由 10 年前的 7% 不到,增加至 10 年后的 17%。而 Mac 的營收,也在這 10 年來增加了 31%。
可見,PC 市場將會是蘋果在 iPhone 以外的另一個價值千億美元的重要增長點,而且,臺式電腦作為生產力的重要環節,也將會是蘋果生態圈的重要一環。
但是,即使蘋果能逆市增長,由于PC 市場增長放緩,蘋果一直難以在市場取得太大進展。也由于 PC 作為生產力工具,用戶往往相當重視性價比,加上不少 PC 訂單均來自公司采購,價格自然是采購的重要考慮因素。可是,蘋果向來以“低性價比”形像深入民心,Mac 電腦往往也比同級的 PC 要貴上不少,導致 Mac 的占有率增長乏力。
但在蘋果芯片推出后,蘋果再不像以往一樣的缺乏性價比了。
再退一步說,即使這些低階的 MacBook 性能與售價,均與高端 PC 相若,但兩者在性能相若的情況下,M1 版本的 MacBook Pro 13"還有著極高續航力、極低發熱量等明顯優勢。
想像一下,沒有性價比的 Mac 電腦,也能在死水一般的 PC 市場逆市上升,蘋果這回推出這三臺具備超高性價比的 Mac 系列電腦,有如對停滯不前的 PC 產業,投下了一顆巨大的震憾彈。Forbe 的作者 Ewan Spence 更指蘋果的新 MacBook,將會干掉一眾競爭對手。
可見一眾傳統 PC 廠商,在未來將會面對一個可怕的全新對手。
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Arm 架構生態的完善
Wintel 對于傳統的 PC 產業來說,向來都是雙刃刀:它既把用戶綁死在傳統 PC 產品之上,但也把這些傳統 PC 廠商,綁死在 Wintell 的生態系統里。盡管這些傳統 PC 廠商多年來努力嘗試,但在技術上或是在號召力上,也無法構建一個能與 Wintel 抗衡的生態環境。他們搞出來的新形態產,要不就是不好用,要不就是缺乏開發者支持。
直到智能手機出現,一眾廠商借助 Android 的系統找到全新的突破口,開發者爭相開發手機應用,再加上云端應用日漸豐富,Android 與基于 Arm 架構的手機芯片生態系統,已一舉超越 Wintel 的生態規模,成為另一個生機勃勃的巨大平臺。
但在單純的生產力上,即使蘋果多次宣傳“你的下一臺電腦,何必是電腦”,但 iPad 無法取代基于 Wintel 生態系統的 PC 產品,成為主流的生產力系統。
這次蘋果轉移至自家芯片,我們就明顯見到基于手機芯片的 Arm 架構,在生產力工具上的各種短板:有開發者指出,不少像微軟 SQL Server 或甲骨文的 OracleDB 等生產力項目,根本沒有 Arm 架構版本,而且即使用了 Rosetta 2,也無法執行碼農必備的 Docker,這讓不少程序員只能先駐足觀望,看看情況才敢入手。
可是,由于蘋果系統本的的高度可移植性以及 Mac 電腦本身的市場號召力,這次轉移將能有力地吸引更多開發者,開發支持手機芯片的 Arm 架構的生產力工具。
就以 Docker 為例,他們已在籌備支持蘋果的新架構。Odin 預計,微軟、Google、三星等也會趁著機會,力推他們旗下各種支持 Arm 架構的 PC 系統,并誘使開發者為蘋果 macOS 以外的 Arm 平臺,開發各種殺手級應用。
雖然,Arm 架構的生產力系統在短期內也不會就立即可用,但只要隨著 Mac 進一步擴大市場份額,帶動 Arm 架構的發展,生產力相關的生態系統將會日漸豐富起來,反過來帶動基于 Arm 架構的 PC 產品發展。
但與此同時,Wintel 聯盟也會進一步瓦解,英特爾的前景也愈來愈不明朗。
烽巢網注:本文來源于微信公眾號 虎嗅Pro會員,作者 :Odin Asgard
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