一文看清蘋果芯片帝國

不出意外，蘋果終于在WWDC2020上官宣Mac電腦的“芯”計劃，將要用自研的芯片了，這是一件讓喬布斯知道了都會興奮不已的大事。

目前，蘋果公司手里的iPhone、iPad、AirPods、Apple Watch等主力產品早就用上了各種各樣的自研芯片，從SoC到網絡連接、安全等等，只剩Mac系列電腦。不論是iMac還是MacBook，其芯片上仍然還印著一個大大的“Intel”Logo。

一旦蘋果實現了Mac芯片自給自足，對英特爾會有多大影響呢？大約每年少賣36億美元，占比5%。心疼是心疼，但還不夠要命，雖然PC業務占大頭，但英特爾也有超過36%的營收都來自于數據中心業務，且增速接近20%，反觀PC業務的增長已經陷入瓶頸。

但這對于蘋果來說，卻是一盤打造“蘋果芯片全家桶”大棋中的關鍵一子。補齊Mac自研芯片后，蘋果就徹底實現了主力產品核心芯片的全自研，iPhone所用A系列芯片在智能手機領域一枝獨秀，而性能略顯羸弱的蘋果Mac芯片終于可以擺脫對英特爾的依賴。

Mac性能提升是一方面，蘋果芯片帝國的崛起則更值得關注。在10億美元收購英特爾基帶業務后，蘋果又鐵了心搞定Mac芯片自給，加之A系列、W系列、H系列、S系列等多個芯片產品線的完善，我們不由得要問，蘋果造芯的野心到底有多大？這個眼看就要補齊最后一隅的芯片版圖是如何從零到一，一步步構建完整的呢？

這是本文要探尋的答案。

25年后，補全蘋果“芯”帝國最后一塊

蘋果Mac芯片受制于人，早已不是一年兩年。

1994年，蘋果公司認定了IBM的PowerPC處理器，一用就是10年；2005年，喬布斯與英特爾CEO歐德寧共同登臺，宣布Mac將采用英特爾處理器，這一用就是15年。可以說蘋果最輝煌的日子，基本都是英特爾陪著他一起走過的。

但商業合作永遠逃不了那句老話，沒有永遠的朋友，只有永遠的利益。一旦有一天你拼勁全力也給不了他想要的，他自然會離你而去，更何況，你可能并未拼盡全力。

2003年，喬布斯在推出搭載PowerPC處理器的Mac時說，十二個月內處理器的頻率就會達到3GHz，但實際上在24個月之后，3GHz的處理器依然不見蹤影，沒錯，消費者被放鴿子了。

但這個鍋，雖然是IBM的，但是卻要蘋果來背，核心零部件被別人攥在手里，而且是被一個人攥在手里的感覺，就是這么不好受，蘋果第一次嘗到了關鍵技術受制于人的滋味。也許在那個時候，蘋果就恨為什么芯片不是自己來做。

▲曾在蘋果Mac電腦中使用的IBM PowerPC 970處理器

后來與英特爾搭伙做飯，蘋果吃到了甜頭，起碼開始十年，英特爾在摩爾定律的催促下，處理器性能雖然是“擠牙膏”，但還多少夠看，并且蘋果在Mac上更看重輕薄、續航，穩定易用的MacOS也沒有給處理器增加太多負擔。

如今，摩爾定律的推進逐漸進入瓶頸期，英特爾的“14nm”已經用了六年，不知道其后綴已經添了多少個“+”，雖然今年10nm處理器也陸續落地，但其仍舊集中在筆記本市場的移動處理器領域，而代表其消費級最高水平的10nm PC處理器仍然遙遙無期。

英特爾稱自己的14nm工藝經過多輪迭代也有性能上的顯著提升，但不可否認的是，英特爾與臺積電、三星在制程工藝上的差距在越拉越大。

AMD憑借Zen 2架構和臺積電7nm工藝加持，在PC市場中連連獲得消費者“AMD Yes！”大呼真香。高通、華為等Arm架構同門兄弟也對輕薄筆記本SoC蠢蠢欲動，在這個看重輕薄、續航，性能“夠用就行”的品類里，英特爾處理器絕對性能高的優勢愈發得不明顯了。

同樣的功率下，Arm架構能提供更強的性能。而英特爾在不改變制程工藝的前提下，只靠提升主頻來提升性能，已經遠遠不能滿足蘋果的需求了。

低功耗的i3、i5處理器，其性能甚至已經被iPhone的A系芯片趕超，目前搭載A12X的2018款iPad Pro，其Geekbench 5單核、多核性能均已超過搭載英特爾酷睿i5處理器的2020款MacBook Air。

▲搭載i5處理器的MacBook Air 2020款與搭載A12X的iPad Pro 2018款基準測試對比，數據來源：Geekbench

更雪上加霜的是，從2018年三季度開始，英特爾還時不時地玩缺貨，即便在2018年底做出承諾提升產能，但缺貨的問題直到2019年一季度結束仍然沒有得到解決。蘋果Mac業務之前在IBM手里就吃過“把雞蛋放在一個籃子里”的虧，既然好言相勸不奏效，這一次，蘋果確實要動真格的了。

這一次選擇基于Arm架構自研，蘋果將Mac芯片核心技術牢牢把握在了自己手中，變得真正可控，芯片突破性能瓶頸的可能性也隨之提高。但在這背后，我們更多看到的是蘋果在幾十年的隱忍、學習之后，終于有能力去補齊自己芯片版圖的最后一塊明顯短板。

建立屬于自己的芯片帝國，才是蘋果的野心所在。

聚齊硅谷“將相良才”，蘋果芯片從0到1

當然，凡事皆有開始，任何偉大的企業、組織，都有一窮二白的早期。蘋果想造芯片，當然也不是動動嘴的事情。

喬布斯曾認為，一個真正要把軟件做到最好的人肯定要自己做硬件，做好“軟硬一體”，因此必須自己做芯片。但蘋果此前從未涉足芯片領域，所以他們是挑了一個硬骨頭啃。

蘋果Mac電腦稱霸的年代，可能離我們都有些久遠了，不過蘋果就是靠著Mac起家積累了第一桶金。憑借著原始資本的積累，蘋果才有能力找到最初的幾塊落腳石。

首先要造芯片，沒有底層架構不行，蘋果花費巨資，從Arm那里直接買來了當時最高等級架構授權。有了底層架構，接下來就是集齊各路大神在上面搭建起屬于自己的芯片。

P.A半導體、Intrinsty，這些耳熟能詳的芯片公司自不必說，2008年那會兒，蘋果花了不到4億美元，買下了這兩家公司。但公司只是個皮毛，蘋果最終要的是技術和人才。

這兩家公司加在一起，一共250位優秀的硅谷工程師被納入蘋果的麾下，其中就包括當時的芯片設計大牛Sribalan Santhanam和傳奇芯片設計師Jim Keller。同年曾為英特爾和IBM工作的Johny Srouji也加入了蘋果，另外還有AMD、ATI、IBM的一些優秀工程師也相繼加入。

▲Johny Srouji

▲Santhanam

Santhanam曾扛起P.A半導體的芯片研發重任，帶領P.A掌握了復雜超低功耗芯片的設計能力；Srouji則是蘋果核心三大件iPhone、iPad、Macbook芯片的團隊負責人；而被稱為“硅仙人”Keller更是有著那句名言：“我這個人沒什么太大成就，你們用過最好的CPU，都是我設計的。”

▲Jim Keller

這幾個人的名字每一個拿出來都是一段傳奇故事，可以說，蘋果把21世紀初期硅谷芯片界最聰明的幾個大腦全都聚到了一起，而他們都成為了蘋果芯片業務的靈魂人物。自2008年之后，iPhone 4、初代iPad等產品的蘋果自研芯片就出自這幾位大佬所在團隊之手。

有人說，蘋果就是有錢吧，買人，誰不會？但仔細想想，在當時，英特爾、IBM、AMD、ATI、高通，哪一家都是半導體行業的巨頭玩家，都有著各自擅長的領域。為什么是蘋果將這些人聚在了一起？

歷史的細節我們無法知曉，我們也不知道喬老爺子究竟跟他們聊過什么。但對于Sribalan Santhanam、Jim Keller、Johny Srouji這樣的人來說，如果你給了他們一個可以改變世界的機會，那么他們一定會毫不猶豫。

在強大團隊的基礎之上，蘋果僅用了兩年，就推出了自己的第一款自研芯片A4，就在2010年，iPhone 4也成為了蘋果智能手機發展史上的一座里程碑。

雖然A4在同等頻率下的性能僅略高于同時期的三星S5PC110，核心結構也與蘋果此前使用的三星處理器比較相似，但不可否認的是，蘋果第一次將智能手機的命根子攥在了自己手里。

2011年底，蘋果又豪擲3900萬美元收購了以色列閃存控制器設計公司Anobit。存儲芯片是整個手機上，除了SoC以外，最值錢的芯片組件，不過蘋果收購它們，并不是要造閃存顆粒，而是掌握閃存控制器相關技術，從而優化存儲模塊和處理器之間的數據傳輸效率。

2013年8月1日，蘋果收購擅長低功耗無線通訊芯片的加州Passif半導體公司，兩年后買下加州一座芯片制造工廠，這也是第一次，蘋果擁有了芯片制造的能力，據說工廠地址跟三星半導體挨得很近。

蘋果造芯重要節點：

從有芯到強芯，從單點突破到多線出擊

從0到1是最難的，而在A4芯片落地iPhone 4系列之后，蘋果的芯片之路似乎走的越來越順了，蘋果芯片也逐漸開始踏足更多新的領域。

2013年的A7芯片開啟了手機處理器的64位時代。它使用蘋果自家的Cyclone架構，采用28nm工藝，主頻1.3GHz，其處理器的性能比iPhone 5上的A6快2倍，是初代A4的40倍，圖形能力是初代A4的56倍。

也就是在那一年，蘋果A系芯片的霸主地位正式確立，一眾安卓8核旗艦手機被A7的6核心“按在地上摩擦”，安卓“一核有難，多核圍觀”的問題暴露無遺。高通、聯發科面對蘋果A系芯片，在當時可以說毫無還手之力。

四年后，A11 Bonic仿生芯片的推出，讓智能手機跨入了AI時代，神經引擎的加入，通過算法進一步提升了手機全方位的功能和體驗，如AR、人臉識別、圖像合成都成為現實。而也是在A11上，蘋果第一次采用了自己設計的GPU核心。

A11采用了臺積電當時最先進的10nm工藝制程，擁有43億個晶體管，大核性能相比A10提升25%，GPU性能較 A10 性能提升 30%，而功耗則降低了 50%。從芯片自給自足開始，蘋果每次都保證自己的A系采用當時最先進的制程工藝，從而保證較為出色的能效比。

而基于A系列芯片研發中積累的技術，以及蘋果終端產品的不斷豐富，蘋果的芯片生態也在不斷延展。只要蘋果想做什么品類的產品，那么這個產品的核心技術一定要要掌握在自己手中。

A4芯片推出的兩年后，2012年，iPad也第一次用上了蘋果自研芯片A5X，從此，以X作為結尾的A系列芯片就成為了iPad系列產品的專屬。

芯片性能的發揮，很大程度上受制于設備的散熱規格，散熱越強，芯片運行主頻越高，芯片性能就會隨之提升，iPad得益于更大的體積空間，可以放入更高規格的散熱系統，從而也讓X結尾的A系列芯片的性能相較于同代A系列又有大幅提升。

不久前發布的最新A12Z處理器，在A12X的基礎上又解放了一顆GPU內核，其性能已經超過一些輕薄筆記本中所搭載的英特爾處理器。

2014年和2016年對于蘋果來說也有著里程碑式的意義，2014年Apple Watch的推出和2016年AirPods的推出讓智能手表和智能耳機兩個品類的市場被徹底點燃，而這兩個品類也成為了蘋果日后“家里有糧，出事不慌”的重要支撐。

在初代Apple Watch中，S1芯片首次亮相，雖然沒有超低功耗芯片那樣的長續航，卻幫助Apple Watch實現了語音、連接汽車、查詢航班信息、地圖導航和測量心跳等多種功能。這些功能的實現，都需要S1作為性能支撐。

AirPods中搭載了蘋果自研W1芯片，正是憑借這塊小小的W1，AirPods擁有了在當時遠超同類產品的低延遲和高數據傳輸速率，從而讓TWS真無線藍牙耳機這個品類真正在消費市場中被引爆。

W1支持多種無線協議，可以減小音頻傳輸受到的影響。同時它支持音頻解碼、提供立體聲同步、處理用戶控制等功能，讓AirPods與iPhone實現更加“無縫”的交互體驗。

蘋果的A系列、W系列、S系列芯片構成了智能手機、智能耳機、智能手表三大品類的底層基礎，也讓這些設備在底層實現打通。蘋果的智能穿戴生態，也逐漸枝繁葉茂。

當然，除了這些高光時刻，蘋果還有很多芯片是做在“暗處”，其特性不如這三類芯片來的直觀，但都是蘋果底層芯片生態的一員。

比如蘋果在2016年MacBook中所使用的T1芯片，專門負責用戶的身份驗證和安全保護；蘋果在2019年的iPhone 11系列中首次采用的U1芯片，負責蘋果設備之間的短距離精確數據傳輸。

在下周即將到來的WWDC上，有傳言稱蘋果又將推出首款R系列芯片R1，并在落地AirTag產品。這很可能將成為蘋果無線通信芯片陣營中的又一殺器。

從智能手機到智能手表、從智能耳機到Mac、從高性能處理到低功耗通信，蘋果的芯片生態儼然已經枝繁葉茂。

蘋果芯片主要系列分布：

蘋果執著的自研芯片到底有多“香”？

蘋果辛苦建立的芯片帝國，都給蘋果帶來了什么呢？

顯而易見的，就是成本的下降，利潤的增長。2019年第三季度，蘋果賣出了4480萬部手機，排名全球第三，而第三季度蘋果卻吃下了全球智能手機市場三分之二的利潤，約為80億美元。

這樣的利潤為蘋果芯片的研發提供了雄厚的資本支持，而資本驅動技術升級則會再次反哺終端產品，蘋果的手機芯片戰車，就這樣隆隆向前。雪球，也越滾越大。

性能的絕對優勢也是自研的甜頭之一。通過自研，芯片性能不必再受制于人，蘋果iPhone中的A系芯片，迭代至今，其性能已經接近部分入門級臺式機CPU。許多人都知道蘋果iOS系統的流暢體驗，但這流暢體驗則需要強大的性能作為保障。

正如現在做終端的廠商常說的一句話，“一切脫離硬件談軟件的，都是耍流氓。”

▲蘋果A12與同時期高通、華為SoC Geekbench測試成績對比

并且更先進的芯片制程工藝也帶來了更低的功耗、更輕薄的機身、更持久的續航，這些都是蘋果最為看重的產品設計。曾經有蘋果工程師透露，當初蘋果AirPower無線充電板項目最終流產，一部分原因就是蘋果執意將溫度控制在36度以內，不愿妥協，因為蘋果說，這是要給手表充電的，手表熱了，那怎么辦？

蘋果對于產品設計的執念，必須要靠強大的硬件做支撐。

當然，硬件與軟件的打通所帶來的流暢使用體驗，也是蘋果硬件生態的核心競爭力。芯片的架構設計簡單來說是告訴CPU該怎樣去執行代碼。蘋果的芯片是自己設計的，操作系統是自己設計的。兩個同根之人用母語交談，效率自然比異國人用再好的翻譯機交流都更加順暢。

除了給用戶帶來的體驗提升，自研芯片也讓蘋果核心技術的安全性得到了保障。蘋果可以對研發工作掌握十足的自主權，避免了向三星等競爭對手泄密的風險。

蘋果的芯片，似乎永遠像個“黑盒”，蘋果也不希望你了解，他只希望你用著“爽”就可以了。就算你執意將小黑盒破拆開，也只會面對數百億密集排布的晶體管，而無從下手。

二十年執念，從軟件到硬件生態帝國

蘋果這種對于自研的“執念”，其實是植根于他們基因中的。英特爾前CEO歐德寧跟喬布斯打了幾十年的交道，他就曾經直接點破說，“這只是喬布斯控制欲的另一個表現，他想控制產品的每一個環節，從芯片到材料。”

在喬布斯的時代，軟件是蘋果的靈魂，也是蘋果起家的本領，但蘋果知道軟件需要強大的硬件支撐才能帶來更好的體驗，因此他們開始構建自己軟件+硬件的整體生態版圖，而芯片，則是沉于硬件下面的一盤大棋。

2011年，庫克接棒，他扛起喬老爺子的意志，繼續深耕硬件和軟件，并集中攻克所剩不多的芯片硬骨頭。從Apple Watch到AirPods，從Swift編程語言到iPad OS，而這次拿下Mac芯片，則補齊了最后一塊短板。

自此，蘋果二十多年的軟硬件生態版圖再次來到新的階段。

結語：科技圈食物鏈頂端的生存法則

從蘋果造芯的初衷，到他們一步步招兵買馬，從0到1建立自己的芯片帝國并開枝散葉，我們能感受到蘋果造芯的決心，我們更可以看到其落地產品為他們自身帶來的巨大利益和為消費者帶來的優質體驗。

而這一次，蘋果要動真格的，將最后一塊被他人掌控的芯片業務重新拿到自己的手里。屆時，蘋果所有核心硬件產品的芯片都將實現自研。1994年，蘋果Mac處理器從摩托羅拉轉向IBM；2005年從IBM轉向英特爾。十五年過去了，下一個屬于蘋果自己的Mac芯片時代即將到來。

放眼全球科技巨頭，將芯片、系統、終端產品都握在手里的，唯有三星、蘋果和華為這極少數幾家，有意思的是，他們恰好也是全球智能手機行業的頭三位玩家。不過三星雖枝葉繁茂，卻在智能手機之外的AIoT設備領域少有亮眼表現，華為相對全面，但其全球化發展卻頻頻受阻。

蘋果，在這三個方面的優勢則不言而喻。可以說，雖然蘋果不可能短時間撼動PC界的“Wintel”生態，但蘋果芯片生態帝國的崛起，已經勢不可擋。

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