苹果芯片发展预测:苹果的“百年大计”,库克的五年规划

水哥

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· 7月11日

Apple Silicon是库克抛出的苹果的未来,也是芯片总设计师史鲁吉承诺的前提,未来五年是库克为苹果留下规划的关键时间。

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苹果芯片发展预测:苹果的“百年大计”,库克的五年规划

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图片来源@视觉中国

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文丨水哥

苹果创立之初是靠个人电脑起步的,但是它风光不久就败给了IBM PC兼容机,那是一个时代的故事。如今苹果的PC产品已经从小众发展到半个主流,这要归功于过去十年iPhone的迅猛崛起捎带了苹果三套件的销量,使得Mac笔记本和Mac台式机得以占据一席之地。

苹果芯片总设计师约翰尼•史鲁吉在WWDC20里用简短的5分半钟时间介绍了苹果处理器的演化秘密,他承诺会把苹果在iPhone、iPad、Apple Watch上长年沉淀的芯片优势注入到未来的Mac当中。

Apple Silicon是库克抛出的苹果的未来,也是史鲁吉承诺的前提。2020是库克耳顺之年,或许预感自己距离退休不远,在安顿好乔帮主的产业之后,在自己安享余年之前,库克也需要给苹果留下一个足以供后来者参考的规划,这或许是其最后的帷幄。

从Mac的过渡计划、五件终端(手机、平板、笔记本、台式机、手表)的统一生态构想以及iPhone芯片这些年的发展趋势里,大致可窥得Apple Silicon的冰山一角——库克或许已经有了未来至少五年的苹果芯片规划。我们梳理了一些资料,做了这一期内容,以供大家参考。

在过去两年苹果对英特尔挤牙膏式的芯片工艺提升不满日增,MacBook、iMac和Mac mini的芯片优势仅较上一年同期略有增幅,而高端的iMac Pro和Mac Pro一直在期待英特尔下一代更好的处理器方案中等候。与此同时,苹果最新基于ARM的iPhone和iPad在性能上已领先对手,因而着眼配备ARM的Mac方案面世也就不足为奇了。

这些年来苹果大获成功的关键之一是史鲁吉率领的内部芯片开发部门,借助该部门的力量可以让整个移动生产线开足马力,甚至推动整个行业进步;另一个关键则是苹果供应链上的重要一环——苹果与台积电的密切关系,这让后者愿意投入数十亿美元为苹果保持领先的芯片工艺与产能。

而且台积电是目前国际上正在争取2nm制造工艺仅有的两家企业之一,另一家三星暂未启动2nm研发计划。英特尔则在10nm节点上停滞不前,工艺相差如此之大,一朝被嫌弃可想而知了。

一个众所周知的常识是,越小的纳米数可以在给定尺寸的芯片里集成更多的晶体管,从而给芯片成品带来体积更小、性能更强的利好结果。与同等条件10nm芯片相比,一块2nm芯片将消耗更少功率,在更低的温度下运行且占用更少的空间,这使每个负面系数都减少五分之四。所以苹果越来越关心芯片尺寸是有原因的,这关系着几年后搭载2nm芯片的新型终端产品(可能是苹果眼镜)能否顺利推出。

台积电有一个时间表,苹果也有相应的产品发布规律,从2016年16nm的A10、2017年10nm的A11,到2018年7nm的A12以及2019年7nm的A13来看,两家企业的行动与协作节奏让人们对未来五年Mac、iPhone以及iPad处理器发展具备了一定的可预测性。几乎可以肯定的是,今年年底之前苹果、台积电将正式发布首批5nm芯片用于iPhone 12系列,并且以“A14”命名。台积电还曾承诺在2022年推出首款3nm芯片,这可能用于“A16”处理器,除此之外,2nm工艺芯片极有可能在2024或是2025年问世。

苹果也不仅仅局限于关注一种类型的处理器芯片,苹果目前已有三种CPU芯片设计,并将很快增加到四、五种,一方面用以支持Mac产品加速脱离英特尔的X86架构,另一方面则可拓展新的产品形态例如苹果眼镜。

苹果现有芯片包括A系列、A系列X/Z、S系列和Mac芯片,下面我们简单梳理了一下。

标准A系列芯片:始终用于iPhone全线产品,但偶尔也在少数其他苹果产品上使用,例如iPad、iPod touch、HomePod和Apple TV,从诞生伊始,标准A最专注的就是节能与性能的高度平衡。

A系列X/Z:最初是为iPad开发的A5X、A6X、A8X、A9X、A10X、A12X以及A12Z,偶尔也会用在Apple TV上,须提供比标准A更强大的性能,所以增加了功率能耗和牺牲了体积。苹果在所有这些性能偏高的iPad芯片上保持使用“X”后缀,直到2020 年iPad Pro发行时才改为“Z”后缀。

S系列:S芯片为Apple Watch专供,从S1到S5实质上是过往A系列芯片的简化版本,这样的设计旨在减少占用空间和消耗功率。例如当iPhone使用14和16nm芯片时,当年的S1则使用28nm,但是后来的S芯片使用规律就变得难以可循了。这种CPU不一定是台积电制造的,因为台积电的产能要优先供应iPhone和iPad。

Mac芯片:WWDC20已经证实,苹果基本不会在Mac上重用标准A或A系列X/Z芯片,另有多个消息来源指向苹果正在开发5nm工艺多达12个核心配置的Mac芯片。预测苹果可能设计了至少两种专供Mac芯片,一种用于Mac笔记本产品,另一种用于诸如iMac Pro和Mac Pro这样的高性能Mac机。

基于以上,我们同样预测并梳理了未来五年苹果产品芯片使用和规划,简单罗列如下。

2020年:基于5nm的A14将用在今年的iPhone 12系列,还有用于新版Apple Watch的S6,以及WWDC20上承诺的年底前首款面世基于ARM的Mac电脑,很有可能是MacBook。

2021年:同样给iPhone的5nm A15、适用于Apple Watch的S7可能在这一年推出,另外还有适用于iPad的A14X/A15X,以及Mac笔记本电脑的ARM芯片。

2022年:适用于iPhone的3nm A16或将面世,还有Apple Watch的S8和iPad的A16X、正式定型的ARM Mac产品(过渡期已结束)。

2023年:iPhone 3nm的A17、Apple Watch的S9、iPad的A17X、新的ARM Mac芯片,除此之外苹果可能会宣布新的终端产品——3nm的苹果眼镜,如果苹果在前两年做好前提准备的话,这是有可能的。

2024和2025年:适用于iPhone的2nm A18(又是一个划时代的更新)、Apple Watch的S10、iPad的A18X,以及新一代的Mac笔记本和台式机芯片,可能出现第二代 3nm苹果眼镜芯片。

随着芯片工艺逐年提升,处理器性能的提高、电池寿命的改善等等,这些都将为产品迭代、新终端的形成带来极大空间。除此之外,未来还有许多影响苹果芯片变化的因素,比如去年苹果10亿美元收购英特尔基带业务,用于自行设计5G调制解调器集成到自家芯片中,这意味着苹果在处理器方面除了撇开英特尔之外,还将与高通产生更为激烈的竞争。

总而言之,未来五年有着许多令人期待的事物,整个业界也将在日新月异中走向新的进程。库克在抛出Apple Silicon时等于抛出了苹果的未来,至于Apple Silicon是不是苹果的“百年大计”,还是让历史来作答吧。

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