苹果过去十年最大变革 – 芯片之路

苹果过去二十年股价飙升是由其标志性消费设备推动的。它始于 iPod 和 iMac。然后是 iPhone 和 iPad。最近还有 Apple Watch 和 AirPods。

苹果2010 年，苹果首次在 iPhone 4 中首次采用自产半导体。截至今年，所有 新款 Mac 电脑均采用苹果自己的芯片，结束了该公司15 多年对英特尔的依赖。

负责硬件工程的约翰·特努斯 (John Ternus) 表示：“苹果公司最深刻的变化之一，尤其是在过去 20 年里我们的产品中，就是我们现在如何在内部开发这些技术。”苹果。“当然，最重要的是我们的芯片。”

这一变化也让苹果面临了一系列新的风险。其最先进的硅主要由一家供应商台积电制造。与此同时，智能手机正在从严重的销售下滑中复苏，而微软等竞争对手
人工智能正在取得巨大飞跃。

与传统芯片制造商不同，苹果不为其他公司生产芯片。

“因为我们并不真正对外销售芯片，所以我们专注于产品，”Srouji 说。“这让我们可以自由地进行优化，而可扩展的架构让我们可以在不同产品之间重复使用各个部分。”

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开始于收购

Srouji 于 2008 年加入苹果，领导一个由 40 或 50 名工程师组成的小团队，为 iPhone 设计定制芯片。他加入一个月后，苹果以 2.78 亿美元收购了 PA Semiconductor，这是一家拥有 150 名员工的初创公司。

收购两年后，苹果在 iPhone 4 和初代 iPad 中推出了首款定制芯片A4 。

“我们构建了所谓的统一内存架构，该架构可跨产品扩展，”Srouji 说。“我们构建了一个从 iPhone 开始的架构，然后我们将其扩展到 iPad，然后扩展到手表，最终扩展到 Mac。”

苹果的芯片团队已发展到数千名工程师，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，该公司在硅谷、圣地亚哥和德克萨斯州奥斯汀设有工厂。

苹果正在开发的主要芯片类型被称为片上系统（SoC）。Bajarin 解释说，它将中央处理单元 (CPU)、图形处理单元 (GPU) 和其他组件结合在一起，并补充说，苹果还有一个“运行神经​​引擎”的神经处理单元 (NPU)。

芯片系列

苹果的首款 SoC 是 A 系列，从 2010 年的 A4 进阶到今年 9 月发布的 A17 Pro。它是 iPhone 以及部分 iPad、Apple TV 和 HomePod 中的中央处理器。Apple 的

另一个主要 SoC 是 M 系列，于 2020 年首次发布，现在为所有新款 Mac 和更先进的 iPad 提供支持。该产品已达到 M3 系列。

S 系列于 2015 年推出，是一款较小的系统级封装 (SiP)，适用于 Apple Watch。AirPods 中使用了 H 和 W 芯片。U 芯片允许 Apple 设备之间进行通信。最新的芯片 R1 将于明年初在苹果的 Vision Pro 耳机中上市。Apple 致力于处理来自设备摄像头、传感器和麦克风的输入，表示将在 12 毫秒内将图像传输到显示器。

“我们可以提前设计芯片，”斯鲁吉说。他补充说，他的员工与 Ternus 的团队合作，“准确无误地制造针对这些产品的芯片，而且只针对这些产品。”

例如，第二代 AirPods Pro 内的 H2 可以实现更好的降噪效果。在新款 Apple Watch Series 9 中，S9 提供了双击等不寻常的功能。在 iPhone 中，2017 年的 A11 Bionic 配备了第一个 Apple Neural Engine，这是 SoC 的专用部分，用于完全在设备上执行 AI 任务。

9 月份在 iPhone 15 Pro 和 Pro Max 中发布的最新 A17 Pro 实现了计算摄影和游戏高级渲染等功能的重大飞跃。

iPhone 营销负责人 Kaiann Drance 表示：“这实际上是 GPU 架构和苹果芯片历史上最大的重新设计。” “我们第一次拥有硬件加速光线追踪。我们还拥有网格着色加速功能，让游戏开发者能够创造出一些真正令人惊叹的视觉效果。”

这导致了Ubisoft的《刺客信条：幻影》、《全境封锁》和Capcom的《生化危机 4》等 iPhone 原生版本的开发。

苹果表示，A17 Pro 是首款大批量出货的 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尺寸内封装更多晶体管。这对于产品和更高的能效非常重要，”Srouji 说。“尽管我们不是一家芯片公司，但我们引领行业是有原因的。”

取代 Mac 中的英特尔

苹果公司在 10 月份发布了用于 Mac 电脑的 M3 芯片，继续向 3 纳米工艺迈进。苹果表示，M3 具有 22 小时电池续航时间等功能，并且与 A17 Pro 类似，还提高了图形性能。

“现在还为时过早，”在苹果工作了 22 年的 Ternus 说。“我们还有很多工作要做，但我认为现在 Mac 太多了，几乎所有 Mac 都能够运行 3A 游戏，这与五年前不同。”

Ternus 表示，当他开始时，“我们倾向于使用其他公司的技术来制造产品，并且我们正在围绕该技术有效地构建产品。” 尽管注重美观的设计，“他们还是受到了现有的限制，”他说。

苹果在 2020 年放弃使用英特尔的 PC 处理器，转而在 MacBook Air 和其他 Mac 中使用自己的 M1 芯片，这是半导体行业的一项重大转变。

“这几乎就像物理定律发生了变化，”特努斯说。“突然之间，我们可以打造出一款极其轻薄、无风扇、电池续航时间长达 18 小时的 MacBook Air，并且性能优于我们刚刚发货的 MacBook Pro。”

生产问题

无论苹果最终设计了多少芯片，它仍然需要 在外部制造芯片。这需要台积电等代工公司拥有的大型制造工厂。

全球90%以上的先进芯片是由台湾台积电生产的，这使得苹果和其他行业公司很容易受到中国入侵的威胁。

“显然，周围存在很多紧张气氛，比如，如果发生这种情况，B 计划会是什么？” 巴贾林说道。“没有其他好的选择了。你可能会希望三星也具有竞争力，而英特尔也希望跻身其中。但话又说回来，我们现在还不是时候。这一切实际上都在台积电。”

苹果至少希望将部分制造业务转移到美国，并致力于成为台积电在亚利桑那州新建工厂的最大客户。周四，Apple 宣布将成为价值 20 亿美元的新Amkor的第一个也是最大的客户正在亚利桑那州皮奥里亚建造制造和包装工厂。Amkor 将封装台积电亚利桑那工厂生产的苹果芯片。

“我们一直希望拥有多元化的供应：亚洲、欧洲和美国，这就是为什么我认为台积电在亚利桑那州建造工厂很棒，”斯鲁吉说。