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如果說一年前M1只有讓人印象深刻的驚人單執(zhí)行緒效率，今年M1 Pro與M1 Max則告訴世人，蘋果如何「硬干」出M1的巨型橫向擴張版，并靠看似用不完的大量存儲器理論頻寬，支撐超出兩倍現(xiàn)行x86筆電處理器的多線程浮點運算效能。論能耗比，大概也沒啥好比較的空間了。

蘋果為何可在M1 Pro和M1 Max做到這些事，就不得不追溯蘋果自研芯片研發(fā)團隊的起源：P.A Semi與Intrinsity了。了解這兩家公司的背景和專長，就不難預期蘋果今日成就與未來想干的大事。畢竟蘋果從來不公開技術(shù)細節(jié)，也從不參加處理器業(yè)界學術(shù)交流活動（如ISSCC和HotChips），要推敲蘋果干了啥好事的線索，也就只剩下被并購的公司了。

簡單結(jié)構(gòu)的延展性：P.A. Semi

2008年4月，蘋果以2.78億美元收購某無晶圓廠芯片設計公司，聽說不小心得到150名天才工程師。

公司名叫P.A. Semi，創(chuàng)立于2003年，位于美國加州Santa Clara，由曾在2003年獲頒IEEE Solid State Circuits Award的芯片設計大師Daniel W. Dobberpuhl成立。

Daniel W. Dobberpuhl在1976年加盟DEC，參與過1980年代這家公司最成功的產(chǎn)品MicroVAX，也歷經(jīng)過對后世影響深遠的DEC Alpha 21064與StrongARM。隨著StrongARM從DEC移轉(zhuǎn)給英特爾，Daniel W. Dobberpuhl創(chuàng)立SiBytes，專注MIPS指令集的高速網(wǎng)絡處理器，2000年被博通并購。Daniel W. Dobberpuhl于2019年10月26日辭世，享年74歲。

今日蘋果A系列與M系列處理器之所以有今天表現(xiàn)與地位，除了封閉性生態(tài)系統(tǒng)帶來的先天「不對稱」優(yōu)勢，P.A. Semi團隊絕對厥功至偉。

值得一提的是，同樣待過DEC并參與Alpha 21164和21264的「處理器游俠」吉姆·凱勒（Jim Keller）于1999年入職SiBytes，接著在博通擔任首席架構(gòu)師，又在2004年轉(zhuǎn)戰(zhàn)P.A. Semi任職工程副總裁。他在Daniel W. Dobberpuhl領導下，累積低功耗RISC處理器的豐富經(jīng)驗，直到2008年P.A. Semi被蘋果并購，也仍留在蘋果服務了不短時日，參與了A4和A5研發(fā)。

P.A. Semi當時研發(fā)名為PWRficient的產(chǎn)品線，顧名思義，就是追求極致能耗比的處理器。總計分成三部分：兼容PowerPC指令集的PA6T核心、CONEXIUM芯片內(nèi)連結(jié)架構(gòu)、ENVOI I/O子系統(tǒng)。后來蘋果自研處理器的諸多特色，或多或少都可在PWRficient摸索到蹤跡，也可從遺產(chǎn)判斷蘋果自家芯片未來的可能方向。基本上，筆者只能說M1 Pro / Max問世，就是開花結(jié)果的時刻，即使相隔超過12年，實在有點漫長。

PA6T核心在時鐘頻率為2GHz時，最高功耗不超過7W，1.5GHz時更低至4W，雙核心PA6T-1692M在2GHz時，整顆標準功耗僅13W，最高也不超過25W。相較同時期衍生自服務器應用的IBM PowerPC（如PowerPC 970家族），無論同頻率效能（SPEC CPU 2000）和能耗比，均享有壓倒性優(yōu)勢，P.A. Semi也不搞大型化多層快取內(nèi)存「金字塔」。

省電歸省電，PA6T仍是貨真價實的多指令派發(fā)、非循序執(zhí)行的高效能微架構(gòu)，浮點運算性能尤其出色，約為同頻率IBM PowerPC 970的「兩倍」（別忘了PowerPC 970源自Power4）。因此當時不乏蘋果將用P.A. Semi產(chǎn)品取代IBM和Motorola的傳言。

不過喬布斯卻在2005年選擇了英特爾。假使蘋果當年直接用P.A. Semi芯片打造MacBook Air，而不是「連根拔起」轉(zhuǎn)進英特爾，那計算機工業(yè)界的歷史，恐怕就會重新改寫，最起碼IBM的Power Everywhere看來不會變成幻夢一場。

但這并不代表蘋果不重視P.A. Semi的價值（要不然也不會花錢并購了），P.A. Semi也并非如外界刻板印象，只想做低功耗的低端產(chǎn)品。反之，P.A. Semi PWRficient一開始就放眼各式各樣應用，并具備強大的多核心延展性。據(jù)已知資料，PWRficient將有16核版。

服務器也是P.A. Semi鎖定的目標。換言之，P.A. Semi的目標可歸納為一條公式：StrongARM的低功耗+Alpha等級的高效能+PowerPC指令集兼容性，都是當時最重要的指標。

不過蘋果收購P.A. Semi后也非一帆風順，雖然接收150名天才工程師，但Dan Dobberpuhl與數(shù)名重要的工程師，因?qū)杉夜镜恼戏绞脚c股票獎勵制度不滿，2009年底先后離開蘋果，一起創(chuàng)立了Agnilux，不到一年就被Google買走。這次Daniel W. Dobberpuhl并沒有跟著進入Google，而成為機器視覺廠商Movidius的董事會主席，而Movidius則在2016年成為英特爾的一部分。

最佳化的電路設計：Intrinsity

蘋果吃掉P.A. Semi后，卻遲遲看不到自家芯片，甚至獨創(chuàng)核心微架構(gòu)問世，他們該怎么辦？

蘋果2010年4月發(fā)布首款自研處理器A4（APL0398，iPhone 4的處理器），衍生自三星S5PC110A01，最主要的差別在于GPU換成蘋果長期偏好的PowerVR SGX系列，但完全一模一樣的ARM Cortex-A8核心卻大有來頭，因得到Intrinsity公司的技術(shù)加持，延續(xù)和三星合作「Hummingbird」的成果， 時鐘頻率從ARM公版的650MHz一舉推進到1GHz大關。

成立于1999年、設立在美國德州奧斯汀的Intrinsity，強項在優(yōu)化Wave Pipeline（無鎖存流水線）電路設計，命名為FastMATH。當蘋果認知到這家公司的重要性后，就馬上出手收入囊中，但過程卻極度低調(diào)，連確切時間和收購金額都無人知悉（據(jù)說是5千萬美元，但也有其他版本）。唯一可確定的是，蘋果目的非常明確，就是為了A4處理器。接著出自P.A. Semi團隊的獨特微架構(gòu)Swift，就在2012年9月A6堂堂登場，開啟Apple Silicon之路。

Intrinsity人數(shù)就沒P.A. Semi那么多了：22名業(yè)界老兵。

Intrinsity的FastMATH最有名成功案例，是超低功耗的MIPS32指令集處理器，頻率2GHz時只有4W，1GHz時更只有1.5W。蘋果得到Intrinsity后，更讓從P.A. Semi獲得的深厚功力提升更高。如何將特殊電路設計技術(shù)有效用到臺積電最新制程，也是Intrinsity厲害的地方。

Apple Silicon的下一步？

看到這里，想必各位一定會好奇，穩(wěn)扎穩(wěn)打、持續(xù)推陳出新的Ax與Mx之外，蘋果下一步會踏入哪些新領域呢？坦白講，目前看不出來。但我們有充分理由相信，在商言商，蘋果不太可能重回品牌服務器與存儲設備市場（很久以前的Xserve和Xserve RAID），就算要打造服務器等級處理器，也是關起門來自己用，頂多像Google和AWS出租云端CPU，這不太像近期會成真的可能性。

話說回來，Apple Silicon效能表現(xiàn)看起來再好再威，影響范圍也只限蘋果生態(tài)圈和用戶，會不會真的讓微軟危機起來,還得好好觀察。