蘋果從英特爾x86 芯片轉移到蘋果自己設計的新處理器

預計下周，蘋果公司 2020 年全球開發者大會將披露蘋果從英特爾 x86 芯片轉移到蘋果自己設計的新處理器的具體細節，這可能會嚴重影響到下一個十年的計算機技術。

英特爾怎么了?

2005 年，史蒂夫 · 喬布斯(Steve Jobs)發布聲明稱蘋果公司的 Mac 將采用英特爾處理器。該聲明指出，新的 iMac 和筆記本電腦將從 2006 年初開始使用英特爾新發布的 x86 內核處理器。05 年的 WWDC 幫助開發人員做好了準備，以確保購買者所購買的新英特爾 Mac 可以繼續使用其 Mac 軟件。

這一舉動讓蘋果及其 Mac 用戶以多種方式從英特爾受益。新的英特爾 Macs 可以利用 x86 芯片的規模效應，以可承受的價格對其處理能力進行改進，這是蘋果之前的 PowerPC 芯片提供商無法提供的。

這也意味著新的 x86 Macs 在用 Microsoft Windows 啟用自己的軟件時，在硬件上兼容。除了能夠啟動 Windows，英特爾 Macs 還可以在 Mac 桌面上本地托管 Windows 應用程序或虛擬化整個 Windows 系統。

此外，為 x86 PC 編寫的視頻游戲可以更輕松地移植運行為 Mac 應用程序。

那么，過去 15 年中，究竟是什么變化讓蘋果決定現在放棄英特爾 x86 芯片?重要因素有很多，其中之一便是隨著大部分消費者的支出和技術投資已從 PC 設備轉移到移動設備，Microsoft Windows 及其 Windows 軟件的重要性已大大降低。

如今，Windows 和 x86 的兼容性對于某些用戶仍然很重要，但是對大多數用戶而言，這兩個功能就沒有那么重要了。另外，大多數對 x86 軟件有特定需要的用戶通常最不可能從所有其他可選的 PC 設備中考慮 Mac。

相反，絕大多數 Mac 用戶不需要托管 x86 或 Windows 代碼。

根據 AppleInsider 過去十年的歷史服務數據記錄顯示，雖然 2010 年間，大約 15% 的 Mac 用戶安裝了 Boot Camp，但如今卻只有大約 2% 的計算機設置為雙啟動到 Windows。

視頻游戲是一個有望對英特爾 Mac 產生重大影響的特定領域。然而，PC 游戲仍然扎根于 Windows PC 上，而 Mac 并沒有因為 Windows 游戲的大量遷移涌入而發生實質性變化。

另一方面，蘋果還創造了前所未有的東西：它自己的移動平臺所占市場份額遠遠大于 Windows 平臺且與 x86 無關。在過去的十年中，Apple 不僅在英特爾 x86 相關平臺上進行了投資，而且還在持續增加對獨立工具和基礎架構的投資。

這包括蘋果自己的定制 ARM 芯片及其 LLVM 軟件編譯器，Swift 語言，Xcode 開發工具，App Store 平臺，Apple Arcade 等新服務。所有這些相關的工具和平臺已建立起 iOS 系統及其類似物作為領先平臺，為精英用戶提供高端的智能手機，為企業用戶提供平板電腦，以及應用在新的計算領域，包括 Apple Watch 和 AirPods 等可穿戴裝置。

蘋果與英特爾的 “愛恨情仇”

蘋果上一次面臨是否在其 Mac 計算機中使用英特爾芯片的選擇時，這些都不存在。

早在 1990 年代初期，蘋果公司就在 Star Trek 項目中討論了將 Mac 從其最初的 Motorola 68K 處理器遷移到 Intel x86 芯片的想法，但很快就得出結論，將 Mac 現有的第三方庫 68k 軟件遷移到英特爾 x86 芯片十分困難，此舉無濟于事。

相反地，蘋果尋求與 IBM 和摩托羅拉建立新的合作伙伴關系時，基于 IBM 的 POWER 架構為臺式 PC 開發全新的芯片平臺。最終開發出的 PowerPC 是一種全新的設計，與 20 世紀 80 年代留下來的且有 10 年歷史的 Intel x86 有很大的差異。

全新的 PowerPC 芯片最初幫助蘋果的 PowerMacs 保持了與基于 Intel 的 Windows PC 的競爭力，同時蘋果也支持在更快的新 PowerPC 芯片上模擬舊軟件。

但是，PowerPC 的新穎性也使該項目的許多其他最初合作伙伴無法像蘋果那樣完全采用它。到 21 世紀初，無論是從哪種數量來看，蘋果都是使用 PowerPC 數量最多的用戶。

但是蘋果既不擁有也不控制 PowerPC 的發展方向。IBM 和摩托羅拉的飛思卡爾在將一部分設計精力轉向制造汽車或視頻游戲機的嵌入式 PowerPC 芯片，而不是只專注于滿足蘋果 Mac 的需求。

上述情況足以證明，蘋果公司大約在 1993 年拒絕使用英特爾 x86，直到 2005 年，蘋果才準備同意將其 Mac 平臺轉移到英特爾的 x86。然而，在公開慶祝這一決定的同時，蘋果公司也在內部制定其他不涉及英特爾的計劃。

蘋果最初希望使用 Intel 內置的 XScale 芯片為 iPhone 提供算力。英特爾當時的首席執行官保羅 · 歐德寧起初拒絕了蘋果，擔心其手機項目不能取得足夠的成功以回報英特爾的投資。

事實證明，英特爾當時的判斷是錯誤的。在短短的幾年內，蘋果在 iPhone 上的成功顯而易見，以至于英特爾迫切希望與蘋果合作開發未來的移動產品，特別是對于即將推出的平板電腦，英特爾希望蘋果選擇即將面世的 x86 Silverthorne 移動芯片(后來更名為 Atom)。

一文讀懂蘋果與英特爾的“愛恨情仇”

但是這次蘋果公司卻拒絕了英特爾，而是啟動開發了一個新的定制 ARM“片上系統”項目，該項目可以為即將上市的 iPad 和隨后的 iPhone 4 提供算力，并于 2010 年交付 A4 系列芯片。

蘋果公司的拒絕還包括在另一款已經使用英特爾 x86 芯片產品中使用 A4：Apple TV。Apple TV 的最初版本實際上是縮小版的 x86 Mac，但在 2010 年，該產品成為另一種運行蘋果的 ARM SoC 并基于 iOS 的設備。

與 Macs 不同，Apple TV 使用 x86 芯片不能獲得任何裨益。Apple TV 無法運行 Windows 軟件，也沒有英特爾領先的性能。然而，使用蘋果 A4 芯片卻能使蘋果能夠以更低的價格出售其電視設備，價格從 229 美元降至 99 美元。

從英特爾轉變到 A4 并不是價格下降的全部原因，但是蘋果芯片使得產品更加便宜，從而讓受眾更加廣泛。

在接下來的十年里，蘋果公司積極投資自己 A 系列芯片的開發，與此同時計劃擺脫對 Mac 中英特爾芯片持續使用的依賴。蘋果公司對自己的移動芯片的競爭性投資效果明顯，以至于它使英特爾在移動芯片領域占據次要位置，Atom 就是在這十年的時間里被替換了。

從 WinTel 到 ARM 上的 Android 和 iOS

蘋果對定制芯片的持續投資不僅阻止了英特爾在移動領域建立任何真正的市場力量，它還幫助蘋果建立了必不可少的軟件平臺。盡管大多數科技媒體都預測 Android 將成為具有類似微軟對消費科技行業控制權的 “新 Windows”，但事實上，蘋果同時成為了英特爾和移動設備的 Windows。

Android 最終沒有扮演新版 Windows 的角色，而是扮演了 Windows 盜版的角色：一個有力的競爭對手且有效地阻止了其他任何真正的競爭者的吸引力，諷刺的是，這其中包括微軟自己為進入移動領域所做的努力。

谷歌為了給所有硬件制造商打造并維護一個廣泛許可的平臺，做了幾乎所有艱難又失敗的工作，最終一無所獲，而蘋果卻從 iOS 中獲得了所有近乎可得的利潤。

在 Android 和 iOS 都在投資 ARM 的同時，只有蘋果在投資自己的定制芯片，優化開發。蘋果在過去十年中開發的移動平臺，在硬件銷售方面產生了數千億美元的收入，在 App Store 和訂閱收入方面又創造了數十億美元的收入，遠遠超過了 Google 的 Android。

它們的價值巨大，以至于 Google 向蘋果支付了數十億美元請求訪問其用戶群，以便在 iOS 上提供搜索和廣告服務。

蘋果移動平臺的規模之大及其重要性使其大大掩蓋了本身的 PC 業務，蘋果從移動平臺上賺的錢遠遠超過從 Mac 上賺的錢。如今，同 WinTel 平臺相比，Apple 的移動平臺對 Mac 的貢獻更大。

蘋果公司最近使用 Project Catalyst 將現有的 iPad 軟件遷移到 Mac 的策略證明了這一點。將現代 iPad 代碼移植到 Mac 上的潛力遠遠大于在 Intel Macs 上支持舊版 x86 Windows 軟件的潛力。

值得注意的是，蘋果公司開發的 ARM SoC 的性能可以與英特爾的 x86 筆記本芯片相媲美，盡管這只是為低功耗移動設備開發的芯片。事實上，蘋果有可能使用設備中的多個芯片，為 Mac 開發進行優化的新定制芯片。

這也將使 iPad 和 iOS 開發人員將現有代碼遷移到 Mac 上更加容易，即使是難以遷移到新 Mac 的 x86 代碼上也是如此。

與將現有平臺遷移到新處理器體系結構相關的最大問題之一是如何遷移現有軟件庫。蘋果再一次提供了前所未有的新的解決方案。

通過 App Store 出售軟件的開發人員可以上傳可為不同平臺編譯的代碼，并以正確的形式自動將代碼交付給買方。雖然這并不能解決所有問題，但確實比以往更容易遷移到新的硬件中。

在 A7 發布之后，蘋果本身就依靠這種機制來幫助推出新的 64 位 iOS 平臺。在 Mac 上，類似向新硬件體系結構的遷移可以推動 Mac App Store 和 ARM Mac 的串聯使用。

蘋果超越 ARM 的野心

蘋果在移動芯片方面的成功不僅僅歸功于 ARM 內核。谷歌和微軟都在努力開發基于 ARM 的手機、平板電腦，甚至更傳統的筆記本式設備，但都未取得成功。

所有的 Android 硬件制造商，包括三星和華為，都使用 ARM 芯片，但卻沒有取得 iPhone 和 iPad 的成功水平。

在過去的十年中，蘋果公司以驚人的規模大量交付了許多基于 ARM 的設備，這使其他公司很難與之抗衡。但是，蘋果公司在定制芯片上的成功絕不只是因為對 ARM 的投資超過從英特爾購買芯片。

蘋果定制芯片的成功，一個更大因素是它允許的垂直集成，包括能夠滿足操作系統的需求并提供能夠滿足不同需求的可實現差異化功能的芯片優化。ARM 的存在為此提供幫助，但是蘋果定制芯片的價值已經超出了簡單地使用 ARM 兼容 CPU 內核的范圍。

實際上，蘋果使用的 ARM 內核在其自定義 SoC 上占基板面的一小部分，還有很大一部分是專用于非 ARM 的 GPU 內核。蘋果最初從 Imagination Technologies 獲得了 GPU 內核設計的許可，但此后便開始開發自己的自定義 GPU 內核。

蘋果還開發了自己的音頻處理、加密、視頻編解碼器、存儲控制器、人工智能以及其他獨特的邏輯內核，這些內核都被集成在同一組件中，通過規模生產節省了大量成本。

蘋果還定期重用和調整其開發的定制芯片，使其與其他缺少舊工作庫的競爭對手相比，能夠以更低的價格進入市場。例如，蘋果使用了為 iPhone 和 iPad 開發的內核來驅動諸如 Apple Watch 之類的可穿戴設備，Apple TV 也定期使用 A 系列前幾代的芯片。

蘋果公司已經在使用其 A 系列芯片的大部分邏輯(不包括主要的 ARM CPU 內核)在其最新的 Mac 上執行支持任務。

一文讀懂蘋果與英特爾的“愛恨情仇”

蘋果將其在 Mac 中使用的自定義芯片的最新版本稱為 T2，它支持 Touch ID、硬件加速的加密和媒體編解碼器，支持 Touch Bar 和 Hey Siri 以及多種其他功能。其中一些功能還由 ARM 內核或微控制器提供支持，而其他功能則使用不同的內核技術。

然而，這些價值不僅來自使用 “ARM”，還來自蘋果公司在設計和使用自己的芯片時所進行的深度集成和優化。這些投資非常昂貴，但可以提供堅實的且與眾不同的功能，使其他競爭對手難以與之抗衡。

谷歌在創建自己的 Visual Core 芯片以增強其 Pixel 手機的攝影效果上證明了這一點。這項工作非常昂貴，但因為它并未帶來可觀的硬件銷售，因此未能實現目標。

實際上，到目前為止，最成功的 Pixel 手機是該公司最便宜的 Pixel 3a，這些手機甚至沒有使用該公司的自定義成像內核。實際上，它不使用定制的芯片就可以達到可承受的價格。蘋果讓定制芯片看起來很容易，但實質上并不容易。

微軟宣布自己的 Surface 筆記本使用的是高通公司生產的 “定制 ARM 處理器”，也引起了轟動，但這很大程度上是一種營銷策略，因為它所使用的芯片除了時鐘運行速度更高以外，沒有其他值得注意的地方。

在談論或嘗試定制芯片與蘋果公司所做的工作之間的巨大鴻溝為蘋果公司未來可以取得的成就提供了一些預測。這將包括在其現有的移動設備中新興的可穿戴產品、由高級定制硅提供支持的新 Mac、以及尚未發布的具有從健康到家庭和其他前景廣闊的新設備。

例如傳聞中的 Apple Glasses，它需要先進的芯片和技術，以非常緊湊的處理成像、運動、圖形、安全性、本機智能、電源管理和無線連接。

ARM 正在開發該軟件包的要素，但是蘋果公司已經在其現有的定制芯片中研究所有這些功能，并用其特有的移動設備銷量所得的利潤為這項工作提供資金支持。