苹果:“软硬闭合”即将实现,“摩尔定律”时代终极王者即将炼成

近日,据某供应链芯片消息,iPhone 14或许是苹果最后一款搭载第三方基带芯片的iPhone产品。到iphone 15,苹果或将全部采用自研芯片。虽然真实性还有待确认,但是苹果自研这条路已经走的炉火纯青,全自研只是时间上的问题。
这些年来,苹果自研芯片这个蹊径误伤了一片苹果的供应商,甚至有些厂商面临生死存亡。但另一方面,苹果此举,也教会了系统厂商,探索起新玩法。
 
01
苹果芯片帝国

几年来,苹果一直在稳步设计越来越多的处理器芯片。控制处理器是苹果长期垂直整合运动中最新和最大的一步。如今,苹果已经为其iPhone、iPad、Mac和手表生产了许多芯片
很早之前,乔布斯就认为,苹果就应该拥有其产品内部的技术,而不是依赖多家其他芯片制造商的芯片混搭。所以,2008年,苹果收购了PA Semi,开始了其自研之路。
 
自研芯片是个烧钱的生意,但只要该公司每年销售3亿台设备,苹果进军复杂而昂贵的芯片业务就很有意义。而事实也证明,苹果自研芯片是一项明智的举措。
首先是手机芯片,2010年苹果内部设计出第一款处理器A4。此后的A系列芯片凭借在工艺制程、CPU架构和GPU核心上的代代改进,一直是移动平台上高性能芯片的代表。下图展示了到A11芯片的历年开发时间和主要特点,如今苹果的A系列芯片已经到了A15仿生芯片。
苹果:“软硬闭合”即将实现,“摩尔定律”时代终极王者即将炼成
苹果最重要的移动设备芯片一览(图源:Blomberg)
再就是苹果手表芯片S系列,2015年苹果为其手表研发了第一款芯片S1,2016年苹果又相继推出了S1P和S2,2017年发布了S3,如今已到了S7芯片。
然后是苹果的无线芯片W系列和H系列,2016年苹果研发出了第一款无线芯片W1,第一代AirPods用的便是W1芯片,真无线耳机AirPods一经推出,便收到业界广泛的追捧。2017年苹果特意为Apple watch 3 研发了能支持蓝牙的W2芯片。2018年苹果又研发出了W3芯片。2021年,苹果又一款自研芯片H1问世,相比原来的W1主要是加强了无线连接表现。
2019年苹果推出了超宽带技术U1芯片,iPhone 11和Apple Watch S6是首款配备U1的设备。U1中的U是指的UWB技术,因为苹果的加入,UWB技术也引起了业界的广泛关注,笔者在此前的《UWB芯片热潮乍起?》中介绍了UWB的国内行业玩家积极涌入的动态。
2020年11月,苹果放弃X86架构,推出了基于Arm的Mac电脑芯片M1,M1芯片的推出使得苹果将自己与PC行业的其他公司进一步区分开来。正如iPhone塑造了智能手机市场一样,Apple的新设计自由度可能会对其他PC制造商产生影响。
 
 
02
误伤芯片供应商

多年来苹果一直使用三个独立的CPU 供应商为其台式机和服务器产品提供动力。从1983年到1990年使用摩托罗拉的CPU,1994年到2005年使用PowerPC,从2006年到2020年转而采用英特尔的CPU。
 
苹果M1芯片的发布,使得英特尔失去了苹果这个客户,失去苹果对英特尔来说并不是一个巨大的打击,因为苹果在个人电脑领域只是一个小玩家,但它增加了英特尔已经失去魔力的感觉。
虽然大家都以为苹果发布M1最大的受害者是英特尔,但其实正在谋求复兴的AMD才最受伤。M1芯片的成功首秀,让同处于X86阵营的AMD接受了一次来自ARM芯片的跨界打击,让业界有机会对个人电脑的硬体设计,乃至芯片架构的归属进行思考。这势必会引起其他依托Arm架构厂商的关注和试探。在这方面,高通和三星都在ARM PC上跃跃欲试。
苹果:“软硬闭合”即将实现,“摩尔定律”时代终极王者即将炼成

M1是苹果首款采用先进 5nm制程打造的个人电脑芯片,该工艺优于AMD的7nm工艺和英特尔的10nm制造工艺,封装了数量惊人的 160 亿个晶体管

在GPU方面,2008年11月,Imagination首度拿下Apple的设计订单,开始授权其PowerVR SGX绘图处理器。2014年2月,Apple扩展其多年授权协议,得以使用Imagination现有以及未来的PowerVR绘图和视讯IP核心系列。
 
但是2017年,苹果开始进军GPU,宣布将在2年内逐步在其产品中停止使用Imagination的PowerVR GPU IP核心,决定转向自家研发,此举无疑误伤了Imagination的业务。
 
在失去其最大客户Apple之后,Imagination被Canyon Bridge集团收购。而在2020年,苹果与Imagination又签订了新的“多年许可协议”。而现在,随着5G和新能源汽车等的需求,Imagination的GPU IP将发挥比以往任何时候都重要的作用。
而射频和模拟半导体厂商Skyworks有近6成的收入是来自苹果,华尔街资本市场分析机构Seekingalpha表示,随着苹果扩大自己的内部芯片制造业务,苹果可能会慢慢与包括Skyworks在内的一些主要芯片供应商减少甚至断绝关系。
 
去年年底,彭博社爆出的苹果为其“无线设计验证工程师”大规模招聘职位,消息传出当天,Skyworks股价下跌11%。彭博社之前提到,苹果很可能会直接从Skyworks挖人,而挖人是苹果一贯的做法。
而现在的消息是,苹果自研基带芯片走上了正轨,多年来,苹果一直在研究内部调制解调器芯片,1月10日,根据《工商时报》的报道表示,苹果公司自研的5G基带以及和5G基带配套的5G射频IC已经完成设计,目前正准备投入试产阶段。
 
日经亚洲报道也指出,苹果计划采用台积电的4纳米芯片生产技术,从 2023 年起量产其首款内部 5G 调制解调器芯片。如果苹果基带芯片成功研发出来,那么高通将是下一个被误伤的芯片厂商。
高通首席财务官 Akash Palkhiwala在2021年11月的一个投资日活动上表示,高通预计2023年将仅供应苹果调制解调器芯片的20%。不过高通似乎不担心苹果自研或者转向其他供应商,这主要是因为,除了苹果这个客户外,与小米公司、Oppo 和 Vivo 等高端智能手机制造商的合作,其手机收入增长将快于整体市场。
 
 
03
系统厂商从中悟道

苹果走在了自研芯片的前列,且收获了成功的果实。这也令系统厂商嗅到了其中的好处。许多系统厂商已经感到他们的创新步伐受限于芯片制造商的时间表。
 
尤其是当下,摩尔定律走到极限,芯片发展速度放缓,而采用自己定制化的芯片将使他们能够更好地控制软件和硬件的集成,同时将它们与竞争对手区分开来。于是,许多系统厂商都开始不满足于依赖高需求的标准芯片,包括亚马逊、Facebook、特斯拉和百度等正在开发自己的半导体。
受到苹果自研芯片的启发,谷歌已经确认即将推出的 Pixel 6 智能手机将配备谷歌设计的片上系统(SoC)。据日经亚洲的报道,谷歌正在为 Chromebook 开发自己的芯片设计,以取代英特尔、AMD、联发科和其他品牌提供的 CPU。
 
谷歌的新 Chromebook 芯片显然将基于Arm设计。据了解此事的人士称,预计到2023年推出相关的芯片。此举显然是受到苹果 M1 Mac 成功的“启发”。据IDC的报道,在过去的几个季度中,Chromebook 已成功成为全球最受欢迎的 PC。
国内的手机系统厂商也在自研芯片上加速进击。对于手机厂商来说,宇宙的尽头就是造手机芯片。
 
在这方面华为是做手机芯片的佼佼者,而国内其他几家主要手机厂商小米、OV、荣耀等基本以联发科和高通手机芯片为主,如此标准化的芯片也让他们很难打出自己的差异化优势。但SoC的投入更大、研发难度更高、失败风险也大。
 
所以国内的手机厂商大多选择在其他如影像和充电领域的周边芯片做起,随着手机摄影向生产力工具的演变,消费者拍摄需求的增加,手机的计算能力面临运算量大和高能耗的问题,于是独立的影像芯片成为手机厂商的必争之地。
目前小米已发布了三款自研芯片,分别是SoC芯片澎湃S1、ISP(Image Signal Processor,图像处理器)芯片澎湃C1、充电芯片澎湃P1。虽然小米在手机SoC芯片上高开低走,受到了一些质疑,但也证明了SoC芯片的开发难度之大。不过据半导体行业观察记者从多方获悉,小米正在招募团队,重新杀入手机芯片赛道。从当前的市场现状看来,无论是小米的业务,还是财务数据,对小米来说,都是一个投入的好时机。
而OPPO也已发布公司首款自研影像芯片——MariSilicon X,据其称,目前市面上没有任何独立6nm NPU的参考设计,这是全球第一个6nm影像专用NPU芯片。据悉,MariSilicon X的算力可高达18TOPs,而iPhone 13 Pro上的A15芯片算力为15.8TOPS,这也凸显了定制化芯片的优势。
OPPO在做芯片这个事情上很有决心,OPPO创始人兼首席执行官陈明永表示,如果没有底层核心技术,就不可能有未来;而没有底层核心技术的旗舰产品,更是空中楼阁。
 
OPPO现在正在大张旗鼓进入手机芯片领域,他们不但高规格打造自己的芯片团队,还在手机主控芯片,甚至在蓝牙和 PMU 等多方面广泛布局。据半导体行业观察了解,OPPO也正在UWB芯片上布局,去年发布了“一键联”手机壳套装,还投资了UWB芯片公司瀚巍微电子。
去年9月,历时24个月,超300人研发,vivo自研的专业影像芯片V1也在vivo X70系列上亮相。这也是vivo自研的首款芯片。此前vivo与三星合作研发芯片,推出了5G SoC芯片Exynos 980与Exynos1080等。
而华为则可以跟苹果媲美,在手机SoC芯片的成就自不必多说。华为还推出了TWS蓝牙芯片麒麟A1,华为表示,与苹果H1芯片相比,麒麟A1芯片的时延为190mm,功耗降低50%,性能提升了30%。华为还自研了鲲鹏等PC芯片。近日有博主爆料称,华为转向研发电脑CPU,并且首款芯片或叫“盘古”。

不得不说,苹果为很多手机系统厂商指明了前进的道路和方向。接下来,系统厂商所自研的芯片会越来越多,将核心零部件控制在自己手里,势必是厂商们的最终追求。
来源:半导体行业观察

 

 

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