從CPU到GPU 下一步蘋果還會(huì)自主定制什么
2017-04-17 08:34:01 威鋒網(wǎng)第二家是 Dialog Semiconductor，據(jù)說蘋果已經(jīng)自主設(shè)計(jì)電源管理集成電路，因此該公司的股價(jià)也下跌了超過三分之一。
很顯然，蘋果正在不斷擺脫供應(yīng)商的零部件產(chǎn)品，更多地實(shí)現(xiàn)自給自足。那么，蘋果下一個(gè)自主定制的組件會(huì)是什么呢？
CPU 內(nèi)核定制的優(yōu)勢不可否認(rèn)
不少人認(rèn)為蘋果的做法很瘋狂，其實(shí)很正常，蘋果長期以來一直在做這樣的事情，而且自主搞定的組件都不賴，CPU 就是個(gè)最好的例子，從早期的 A4 到今天的 A10 芯片，蘋果無疑不是基于 ARM 授權(quán)的指令集定制自主 CPU 核心，而且 A10 目前的 CPU 性能仍不落后于最新發(fā)布的 Snapdragon 835。
如此來看，蘋果確實(shí)有理由繼續(xù)自主定制各種組件，畢竟其優(yōu)勢是進(jìn)一步將優(yōu)勢擴(kuò)大，更好的為自己的設(shè)備服務(wù)。可以看到，從最初幾代自主定制的 CPU 開始，蘋果 A 系列芯片就能夠一直保持業(yè)內(nèi)最強(qiáng)的單線程 CPU 性能了，并且遠(yuǎn)高于公版 ARM 設(shè)計(jì)規(guī)定的數(shù)字，每一代提升都不小。簡單地說，定制 CPU 目前最明顯的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：
- 每個(gè)單元性能發(fā)揮僅需較低的功耗（保證每個(gè)時(shí)鐘周期更高的性能）。
- 每線程應(yīng)用提供最大的性能。大多數(shù)時(shí)間，用戶都只使用單個(gè)應(yīng)用程序，因此無論是用戶界面本身或者通過應(yīng)用執(zhí)行的任務(wù)，都能轉(zhuǎn)化為更高的性能。
初期自主定制 A5 芯片對比 A6 芯片，單線程性能帶來的提升巨大，達(dá)到 150%，下面是Geekbench 4 的跑分成績圖對比鮮明：
如此巨大的性能跳躍，每一次都能給蘋果帶來當(dāng)時(shí)最大的性能優(yōu)勢，要知道早期也只有高通能夠不依賴公版的 ARM 內(nèi)核設(shè)計(jì)。為此蘋果最大的競爭對手三星，在當(dāng)時(shí)也不得不依靠特殊的方式來與蘋果比拼性能，即多內(nèi)核、高頻率的手段，結(jié)果就是 Galaxy S2 還能在性能上輕而易舉地超過 iPhone 4S 性能，畢竟更高頻率。
事實(shí)上，三星到了 Galaxy S3 這一代就不能再繼續(xù)耍同樣的手段了，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的 Cortex- A9 公版內(nèi)核，以及高通定制的 Krait 內(nèi)核，已經(jīng)拉高到了 1.3GHz 的頻率，而蘋果的 A6 芯片單核性能至少相比 A5 改進(jìn)了 50%，但實(shí)際整體提升 150%。每一年如此反復(fù)，蘋果的定制內(nèi)核都能基于領(lǐng)先優(yōu)勢，并且在不增加電池容量的情況下，功耗水平維持得相當(dāng)不錯(cuò)。最終導(dǎo)致三星今天也不得不效仿蘋果，為了性能而對 CPU 內(nèi)核進(jìn)行定制。
那自主定制的 GPU 呢
Imagination Technologies 的 PowerVR GPU 并不差，但蘋果為何要定制呢？答案依然是兩個(gè)字：優(yōu)勢！
成本優(yōu)勢：只能說是部分原因之一。蘋果在 2016 財(cái)年給 Imagination Technologies 的專利授權(quán)費(fèi)高達(dá) 8100 萬美元，如果平攤到每一部 iPhone 上大概是 0.4 美元，顯然成本不是主要因素。蘋果是 Imagination Technologies 的股東之一，能拿到更低價(jià)也很正常。不過自主設(shè)計(jì) GPU，每一年所付出的費(fèi)用可能就不止上面這個(gè)數(shù)字了，除了自有資源之外，必然還包括提供給第三方的授權(quán)費(fèi)。
性能優(yōu)化：最主要的原因，而且性能上的優(yōu)勢可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣膬?yōu)勢，只以較低的頻率就能擠出更高的 GPU 性能，至于更多優(yōu)勢完全可以參考 CPU。
蘋果已經(jīng)從 A8 開始基于 Imagination Technologies 的 IP 定制 GPU，在 GPU 上依然沒能發(fā)揮巨大的優(yōu)勢。可能很多人認(rèn)為 iPhone 屏幕分辨率比競爭對手低，性能才得以發(fā)揮出來。不過，在 offscreen 原始性能方面，下面的圖表還是能夠看到蘋果領(lǐng)先對手的性能差距：
不過，這樣的性能優(yōu)勢都沒有實(shí)現(xiàn)長期維持，或者能夠保持一兩年時(shí)間，最新出爐的 Snapdragon 835 同樣給 A10 帶來了競爭壓力。對此，蘋果也許有兩種可能的選擇：
- 艱難之路。完全自主開發(fā)和設(shè)計(jì) GPU 內(nèi)核，不過 Imagination Technologies 公司不認(rèn)為蘋果有這個(gè)能力，主要是關(guān)于 IP 知識產(chǎn)權(quán)方面，無法在未取得授權(quán)的情況下完全自主設(shè)計(jì) GPU。
- 簡易之路。最簡單的方法就是繼續(xù)定制 GPU，方法類似于 CPU，其中的設(shè)計(jì)和知識產(chǎn)品來自其他公司。舉個(gè)例子來說，ARM Mali GPU 就是理想的選擇，近期 G71 在業(yè)內(nèi)好評不斷，還可以選擇 AMD 或 Nvidia 的 GPU 設(shè)計(jì)進(jìn)行定制。其中 Nvidia 是圖形處理行業(yè)的領(lǐng)頭羊，之前 Tegra 芯片的 GPU 已經(jīng)充分證明實(shí)力。因此，在除 Imagination Technologies 之外，蘋果仍可考慮基于其他公司的優(yōu)質(zhì) GPU 設(shè)計(jì)進(jìn)行定制。
下一步會(huì)是什么呢？
蘋果已經(jīng)在 CPU 定制領(lǐng)域爐火純青，相同的策略很快將會(huì)延續(xù)到 GPU 上。那么，接下來還有可能對哪一些組件采取相似的策略呢？
- 定制桌面級 CPU？
大量專家和分析師認(rèn)為蘋果既然已經(jīng)考慮了定制移動(dòng) CPU，因?yàn)榘凑漳壳疤O果針對其 SoC 不斷優(yōu)化和改進(jìn)之路，到達(dá)一定程度之后，性能應(yīng)該足以驅(qū)動(dòng) MacBook 筆記本電腦，包括不斷增強(qiáng)的單核性能，以及堆更多的高性能內(nèi)核，未來不排除在入門級桌面產(chǎn)品中拋棄英特爾處理器的可能性。
另外，目前蘋果只是針對移動(dòng)設(shè)備優(yōu)化性能，功耗有嚴(yán)格的性質(zhì)，在更高功率的筆記本電腦或臺式機(jī)上，更高的功率理論上也能達(dá)到必要的性能，取代英特爾芯片不是不可能。不過，在本月初蘋果與幾位記者在總部召開的一次小型圓桌會(huì)議上，當(dāng)天被問及是否考慮 ARM 的 Mac 產(chǎn)品時(shí)，蘋果確認(rèn)仍繼續(xù)使用英特爾處理器。
當(dāng)時(shí)蘋果全球市場營銷高級副總裁 Phil Schiller 只說了一個(gè)詞：NO。
- 自主調(diào)制解調(diào)器
目前蘋果主要使用來自高通或英特爾的獨(dú)立調(diào)制解調(diào)器解決方案。不過，在芯片內(nèi)部整合連接性功能是一枚高級芯片的必經(jīng)之路，有助于減少主板面積，目前高通和華為已經(jīng)分別在 Snapdragon 和麒麟處理器上展開相關(guān)工作了。蘋果的另一競爭對手三星，也已經(jīng)有好幾年的調(diào)制解調(diào)器開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，而且三星官方曾表示，預(yù)計(jì) 2017 年年底的 Exynos 芯片就能完成對調(diào)制解調(diào)器的整合工作。
蘋果目前與高通雖然合作很長時(shí)間了，但蘋果對高通的合作并不滿意，前段時(shí)間還因高通收的專利費(fèi)過高將其告上了法庭。現(xiàn)在蘋果有英特爾作第二選擇，但要減少高通的依賴，不是沒有可能考慮自主調(diào)制解調(diào)器。4 月 14 日有來自業(yè)內(nèi)人士的爆料稱，蘋果研發(fā)調(diào)制解調(diào)器的項(xiàng)目有五六年時(shí)間了，下半年產(chǎn)品就能出樣，2018 年就準(zhǔn)備改用自己研發(fā)的 4G 調(diào)制解調(diào)器了。
我們不清楚去年蘋果與英特爾合作供應(yīng)調(diào)制解調(diào)器的目的，不過據(jù)推測有可能與布局自主調(diào)制解調(diào)器有關(guān)，CPU、GPU、電源管理單元和調(diào)制解調(diào)器這些都是 SoC 一體式芯片的重要組成部分，蘋果可能真不打算不放過。
- 音頻編解碼器
目前，蘋果為 iPhone 7 準(zhǔn)備了 4 個(gè)的音頻相關(guān) IC 元件，其中 3 個(gè)在手機(jī)內(nèi)部主板上，另 1 個(gè)則是在 Lightning 轉(zhuǎn) 3.5mm 耳機(jī)接口的轉(zhuǎn)換器當(dāng)中。可以推測，主板上的 3 個(gè) IC 中有 2 個(gè)可能分別驅(qū)動(dòng)頂部和底部的揚(yáng)聲器，另一個(gè)可能是為 Lightning 接口音頻服務(wù)，畢竟 Lightning 接口完全數(shù)字化，存在音頻 IC 并不奇怪。
蘋果目前已經(jīng)去除耳機(jī)接口，未來考慮去除用于過渡轉(zhuǎn)換器是很正常的事情，相關(guān)音頻 IC 也將隨之消失。不過，音頻芯片現(xiàn)在大多整合放大器，而音頻編碼解碼功能開始由協(xié)處理器提供，所以 iPhone 的音頻芯片會(huì)與電源管理單元整合到一起。既然現(xiàn)在蘋果已經(jīng)考慮自主設(shè)計(jì)電源管理單元，那么接下來再做系統(tǒng)級的音頻芯片也不是不可能的事情，。
小結(jié)
我們無法預(yù)知蘋果未來還會(huì)對哪些關(guān)鍵組件進(jìn)行自主定制，不過蘋果目前已越來越重視芯片和內(nèi)部組件的設(shè)計(jì)和研發(fā)，目的就是保持在性能、功能和成本上形成巨大的競爭優(yōu)勢，在未來數(shù)月或數(shù)年時(shí)間里，我們可能會(huì)看到蘋果逐步拋棄更多的組件供應(yīng)商。雖然這對于供應(yīng)商而言蘋果顯得無情，但是恰恰表明蘋果正試圖在自家產(chǎn)品中擁有更多的核心技術(shù)。
蘋果已經(jīng)將定制芯片作為長期重要戰(zhàn)略優(yōu)勢之一，所以我們看到了自主 S 系列芯片、T 系列芯片和自主儲(chǔ)存控制器等，因?yàn)殚_發(fā)定制芯片所需的巨大資源正好是其他諸多競爭對手所不具備的，哪怕部分芯片如 GPU 的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過蘋果迄今所作出的任何廠商，但蘋果依然會(huì)想盡一切可能地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自主定制化，保持在現(xiàn)代移動(dòng)計(jì)算中持續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。
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