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苹果变“芯”了,Mac将采用自研Arm架构芯片

从去年下半年开始,苹果将在Mac改用Arm架构芯片的消息就不胫而走。在北京时间凌晨1点举办的2020 WWDC(苹果全球开发者大会)上,Mac变“芯”落下实锤,苹果将在新版Mac上采用基于Arm架构的自研芯片。
发布时间:2020-06-24 09:33        来源:中国电子报        作者:张心怡

从去年下半年开始,苹果将在Mac改用Arm架构芯片的消息就不胫而走。在北京时间凌晨1点举办的2020 WWDC(苹果全球开发者大会)上,Mac变“芯”落下实锤,苹果将在新版Mac上采用基于Arm架构的自研芯片。

苹果CEO Tim Cook表示,Mac在历史上有三次重要的转折。一是从最初的架构转向PowerPC芯片;二是过渡到Mac OS X操作系统;三是迁移到英特尔X86计算架构。如今,Mac将从英特尔转向苹果自研芯片,推动Mac性能的新跨越。

沿用20亿颗SoC的研发经验

基于“自研芯片+自研OS”的软硬件集成生态,是苹果最大的底气。从2010年随iPhone4面世的苹果A4处理器开始,苹果在芯片已经有了十年的自研历史。据苹果硬件技术高级副总裁Johny Srouji透露,苹果的SoC出货量已经超过20亿颗,并设计和交付了数十亿颗配套芯片。

针对不同产品系列的功能要求,苹果基于可扩展的计算架构开发了高度定制化的SoC,并持续优化芯片的性能功耗比。在iPhone产品线,苹果的A系列处理器保持着一年一代的开发节奏,2019年推出的A13相比2010年的A4处理器,性能已经提升了100倍以上。在iPad产品线,苹果研发了6款SoC,最新款的iPad Pro的显卡性能在十年间有了1000倍的提升。同样,在Apple Watch系列,苹果扩展了SoC架构并进行优化,以满足低功耗设备的性能需求。

在iPhone系列、iPad系列和Watch产品的芯片研发履历,让苹果对于Mac架构的研发充满信心。Srouji表示,苹果最关注的两个产品指标是性能和功耗。苹果会构建Mac SoC产品系列,并配置电源管理、安全隔区、GPU、神经引擎、机器学习加速器、视频显示和图像显示引擎等一系列定制技术, 在实现性能提升的同时进一步降低能耗。

“ARM构架比X86架构更注重低功耗,苹果的新芯片注重能耗更低、发热更少,并顺应PC终端产品的轻薄化趋势。更重要的是,采用自研的ARM架构芯片,会大大降低成本。”赛迪顾问高级分析师吕芃浩向《中国电子报》记者表示。

打通iPhone iPad Mac应用生态

对于不同产品线的应用生态,苹果采取了“分化”和“联动”的双重策略。一方面,为了最大程度优化软硬件耦合,苹果为每一个产品系列开发了独立的操作系统。另一方面,苹果持续增强不同操作系统的联动性,以提升开发者工作效率并优化用户体验。在2019年的WWDC,苹果就增强了Mac OS与iPad的屏幕联动,通过Sidecar功能将iPad将变成Mac的扩展屏,并通过软件工具包增强iOS与Mac OS的联动性,让针对iPhone开发的应用可以方便地扩展到Mac系统。

在使用自研芯片的Mac上,iPhone、iPad、Mac操作系统将进一步打通——iPhone和iPad应用可以直接在Mac运行。

“从生态构建上讲,Arm架构可以帮助苹果打通不同形态设备之间的壁垒,实现交互模式和工作场景无缝衔接,使用户在不同终端设备有相同的体验。移动端是苹果的主战场,使用ARM架构CPU芯片的苹果电脑与iPad、iPhone底层技术一致。可以直接运行iOS上的软件,方便各类软件的开发升级。”吕芃浩表示。

为了帮助开发人员更轻松地编写适用于整个苹果生态的应用程序,苹果推出了一系列的编译和迁移工具。包括在Intel Mac和Apple 芯片 Mac都能使用的二进制程序代码Universal 2,开发者可以用同一套代码在两个平台进行开发。目前微软正在基于Universal 2开发用于新版Mac的Office,Adobe也在开发Mac版的应用软件。在Mac从Power PC向X86架构过渡时,Rosetta能够对应用进行转译,使它们在新的平台运行。在苹果最新的Mac操作系统Big Sur中,配置了性能更优、兼容性更强的Rosetta 2,帮助用户在新的平台运行现有的Mac应用程序。同时,苹果运用虚拟性技术,支持Linux等多种开发环境在Mac运行。

“采用苹果芯片的Mac能够直接运行iPhone和iPad应用,用户可以直接从Mac App Store下载这些应用,大多数应用无需开发人员改动就可以正常运行。这意味着用户在新款Mac上能够运行的应用范围之广,堪称前所未有。” 苹果高级软件副总裁Craig Frederighi表示。

再下一局,Arm在PC市场更有底气?

长期以来,Arm架构和英特尔X86分别在移动处理器市场和PC处理器市场保持着压倒性优势。然而,随着5G商用部署加速,注重移动性和始终在线的PC产品,让Arm有了进一步向PC市场渗透的可能。

在2018年COMPUTEX台北电脑展上,高通发布了面向Windows 10 Arm笔记本电脑的骁龙850处理器,联想、三星、华为等OEM先后推出了搭载骁龙850的轻薄本、商务本和平板电脑。2019年,微软推出的Surface Pro X搭载了基于Arm架构了的SQ1处理器。

功耗低、易于与基带芯片整合、采用台积电最新制程,形成了Arm架构在PC市场的独特优势。吕芃浩表示,在乔布斯时代,苹果就提出计算机架构有10年的寿命期限,架构达到其性能极限,就会被取代,苹果PC再次更换架构也遵循这个节奏。从本质上来讲,现有的英特尔X86架构芯片逐渐无法满足苹果电脑的性能和客户体验的需求,也不利于苹果产品生态的融合。

“英特尔的芯片制造水平刚达到10纳米工艺,已经落后于为苹果代工芯片的台积电。苹果公司采用自研芯片更有利于产品的更新换代速度,减少对英特尔芯片研发进度的依赖。”吕芃浩表示。

虽然有了苹果Mac加持,但英特尔在PC市场有着长期的积累,尤其在软件、应用、端口适配方面,已经形成了生态优势。Arm架构要从英特尔手里抢下更多的市场份额,仍需要继续弥补在算力和生态上的差距。

“英特尔在PC端仍是绝对的巨头,ARM构架的渗透率依然较低。高通和微软都进行过基于ARM的PC尝试,效果有待进一步优化。同时,在游戏领域,ARM架构与X86架构性能差距较大,短时间内是难以渗透的。但是,长期来看,Arm在办公PC市场会崛起,占据相当一部分市场份额。”吕芃浩表示。

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