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不只是换个处理器,自主芯片Mac影响比你想象要大

指方向

从在今年年底开始,苹果准备为其历史悠久的Mac计算平台推出一个引人注目的新架构。这款基于ARM架构、自主研发的新处理器将对Mac的未来产生重大影响,甚至帮助苹果构建比Mac更庞大的非英特尔新平台。

在过去的40年里,苹果采取了一系列激进举措,将其Mac硬件转向完全不同的全新芯片架构。其他任何计算平台都没有如此成功地完成过这样复杂的转变,更不用说尝试像苹果那样在Mac上进行三次重大变革了。从20世纪80年代的摩托罗拉68000到90年代的PowerPC,再到21世纪初的英特尔x86。

每次迁移都需要付出巨大的努力,不仅要交付新的硬件,还要改造庞大的软件平台并创建新的开发工具,以最大限度地减轻用户和开发者向新平台过渡的痛苦。当苹果在90年代初迁移到PowerPC时,当时的其他平台也在进行并行转变,包括微软的Windows NT、IBM的OS/2、Commodore Amiga和许多其他平台。

然而,苹果成功完成向PowerPC转变的独特能力,却因其他公司未能做到这一点而变得复杂,最终导致苹果成为PowerPC芯片唯一的主要用户。这种转变的难度及其意想不到的结果可能表明,事后看来,尝试一项如此复杂、风险如此突出的任务最终是个错误。

另一方面,苹果在大约10年后转向英特尔,这在当时被誉为高明的战略举措,使苹果得以进入新市场,并最终戏剧性地扩展其Mac平台。不过苹果之所以从2006年开始转向英特尔芯片,这在很大程度上是因为该公司之前的PowerPC经验,即学习如何执行这样的过渡。

Apple Silicon转型十年

那么对苹果来说,今年再次转向全新芯片架构有什么好处呢?这一次,苹果使用自主设计的定制芯片架构,而不是购买任何个人电脑制造商都能买到的现成芯片。

从很多方面来说,这家电脑制造商转向新的Apple Silicon并不是什么新鲜事儿。自2008年以来,该公司始终在开发定制芯片,并最终设计出A4芯片,用于iPhone 4、初代iPad以及第一款基于iOS的Apple TV上。

从2016年开始,苹果开始推出配备T1的Mac电脑。T1是一款定制芯片,旨在处理Touch ID安全事宜,并提供系统管理控制器(SMC)功能,将苹果的英特尔Mac电脑与商用英特尔PC电脑区分开来。甚至在T1之前,苹果定制的SMC微控制器就可以管理Mac的电源管理、电池充电、睡眠和休眠、视频显示模式以及其他定制和增强Mac体验的功能。

图:苹果的T2芯片

自2017年以来,新的Mac配备了更先进的T2芯片。这款64位芯片可以处理从磁盘加密到图像处理等各种任务,支持从iPad Sidecar到“Hey Siri”的各种功能。在过去的几年中,T2 Mac实际上已经变成了Apple Silicon Mac,配备了提供本地x86软件兼容性的英特尔处理器。

Mac电脑如何迷上英特尔芯片

苹果的英特尔Mac目前使用与运行Windows或Linux的行业标准PC相同的Intel x86芯片架构。事实上,如今的Mac电脑之所以能如此容易地运行Windows软件或Linux服务器实例,本质上就是英特尔芯片的功劳。这种共性和兼容性最初被吹捧为苹果在2006年转向英特尔芯片的主要原因。

在这种转变之前,苹果Mac电脑使用的PowerPC芯片可能比x86芯片拥有许多技术优势。然而,由于经济因素,PowerPC越来越难以跟上竞争对手x86开发的步伐。到2004年,苹果是仅存的使用PowerPC芯片的重要供应商。台式机领域的其余商家在很大程度上集中在英特尔的x86芯片上,这创造了巨大的规模经济,支持英特尔继续投资于其未来几代x86芯片。

由于Mac电脑的销量增长缓慢,而且对PowerPC芯片的需求没有增长的余地,PowerPC架构背后的制造合作伙伴缺乏任何类似的可靠资金支持,无法与英特尔持续不断的芯片开发努力相媲美。

开发新一代芯片是一项极其昂贵的工作,单靠一家每年仅出货约330万台Mac的PC制造商来说,根本不可能有足够的资金进行竞争。2004年,Windows电脑的销量是Mac电脑的56倍。同年,PC制造商共售出1.825亿台,在PowerPC Mac平台和英特尔PC平台之间形成了巨大的鸿沟。

苹果从PowerPC迁移到英特尔平台消除了这一鸿沟,并将英特尔的规模经济带到了Mac上,这使得苹果不仅可以更容易地跟上其硬件竞争对手的步伐,而且还可以在其他方面进行创新,这使得Mac比普通PC更有价值。苹果的MacOS本身就是个重要的例子,它为苹果的平台在可用性、安全性和吸引力方面增添了独特的价值。

2012年,市场研究公司Asymco分析师贺拉斯·德迪乌(Horace Dediu)表示,苹果已经扭转微软在PC领域的主导地位,并称其差异化的英特尔Mac电脑迅速改变了Mac与PC销量之比。

图:Windows电脑的销量是苹果Mac的数倍

苹果构建比Mac更大的非英特尔新平台

早在2006年史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)首次展示苹果最初的英特尔Mac之后,另一个非常重大的转变立即开始发生。次年,苹果推出了iPhone,随后在2010年推出了基于iOS的iPad平板电脑。

在接下来的十年里,苹果新的iOS移动软件平台(基于MacOS)变得与Windows、Linux、ChromeOS或其他任何操作系统同样庞大,甚至在新兴的移动市场爆炸式增长中,可以说是更具有影响力的软件和开发平台。

重要的是,新的苹果平台不需要英特尔芯片。快速增长的iPad销量促使苹果成为世界领先的PC制造商,尽管一大批行业营销集团拼命试图将iPad描绘成一款“媒体消费设备”。

但现实情况是,iPad和iPhone的确正在取代PC的历史角色,同时为移动计算创造了英特尔PC无法比拟的新市场。这是个典型的颠覆案例:一种创新的新产品,可以有效地与现有的、更复杂、更昂贵的替代产品竞争。

尽管微软为制造自己的“移动Windows”做出了各种努力,英特尔曾多次尝试推动Linux和Android制造商销售其移动x86芯片,谷歌也在努力复制苹果的iPad成功,并用自家基于网络的Chrome PC或上网本与之抗衡,但还没有其他公司能够开发出在商业规模上能够与苹果iOS和iPad OS相媲美的移动计算应用平台,并取得类似的商业成就。

竞争对手移动平台支持使iOS受益的规模经济

事实上,没有其他平台能够取得苹果那样的成功,因为没有人真正复制苹果正在做的事情。ChromeOS最为接近:与英特尔Mac一样,它在相对标准的硬件上推出了独特的操作系统。除了美国学校之外,谷歌ChromeOS在寻找非常便宜的硬件市场也未能获得成功。

Android授权厂商集体出货了大量智能手机,但Android平台的价值在应用商店和硬件平台之间分崩离析。Android授权厂商的共性在很大程度上只是支持了一个更重要的行业标准,即ARM架构硬件,而不是推动苹果无法匹敌的规模经济。

由于苹果也在其iOS设备中使用ARM芯片,它从业界普遍使用的ARM架构中获益良多,包括倾注在ARM芯片开发和ARM架构软件工具、编译器和其他方面的所有集体努力。因此,当Mac电脑利用英特尔的PC通用性来提升MacOS在Windows或Linux上的独特价值时,苹果的移动设备销售却在利用ARM架构来支持iOS和iPadOS作为Android的卓越替代品。

但也有不同之处:虽然英特尔的台式机x86代表着一种专有处理器平台,但移动ARM架构是一种苹果可以授权并独立开发的技术,它在芯片层面上增加了独特的价值,就像它在MacOS、iOS和iPadOS上所做的那样。

图:苹果的A4芯片利用ARM的规模经济,同时增加了额外的定制价值

拥抱、延伸、熄灭

通过将未来几代Mac电脑转移到自己独特的增强型芯片上,苹果再次能够从共同的规模经济和增加独特价值的专有技术进步中获益。值得注意的是,PC和移动领域的其他竞争对手也尝试过类似的做法,但都以失败告终。

三星和LG都试图通过Tizen和WebOS收购和开发自己独特的软件开发平台。然而,在较小的智能电视和手表市场之外,Android有效地阻止了它们在标准硬件上推动差异化软件批量销售的能力,无论是在手机、平板电脑还是笔记本电脑上。华为也同样声称,在美国阻止华为使用谷歌的Android系统后,出于必要,该公司即将推出自己的内部操作系统平台。

安卓本应团结整个行业对抗苹果。相反,它却把被许可方锁定在对谷歌及其政策的依赖上,同时有效地阻止了这些被许可方利用自己的软件平台自由创新。

另一方面,微软利用ARM架构的移动优势,多次尝试将Windows PC和移动设备从英特尔转移到ARM。但微软缺乏像苹果那样果断地将整个平台转向新的芯片架构的能力,因为微软Windows平台的大部分是由PC授权厂商提供的。

微软及其合作伙伴推出的少数Windows-on-ARM设备只是拆分了Windows平台,而没有提供显著的附加值。与苹果不同的是,微软也没有自己的芯片专业知识,这只是让它开始依赖高通而不是英特尔,并以同样的方式横跨这两种芯片架构,就像谷歌对Android中的ARM和英特尔的支持是一种拆分的负担,而不是真正的优势。

Apple Silicon给Mac电脑带来了新的平台优势

在从英特尔x86芯片转向自主研发芯片Apple Silicon的过程中,Mac电脑将失去许多他们在2006年获得的硬件兼容性。然而,自那以来,有两件事发生了变化:第一,对许多人来说曾经非常重要的东西来说,运行Windows的需求已经大幅下降。第二,微软自己开发了在ARM上运行Windows的原生能力。

与此同时,Apple Silicon Mac将能够在本地运行为iOS开发的ARM软件。这不仅意味着在Mac电脑上为iOS开发和移植iOS应用程序在Mac电脑上运行会更容易,而且苹果和第三方开发者开发软件工具和专门代码也会更容易,这些软件工具和专门代码不仅使用ARM架构的CPU,还使用苹果开发的其他芯片,包括定制的苹果GPU、神经引擎,以及AMX机器学习加速器等功能。

对于大多数用户来说,Apple Silicon的这些新优势将比本地运行x86版本的Windows更有价值。还要注意的是,所有这些定制的芯片处理器引擎都只有几年的历史,每个引擎都针对特定类型的操作进行了调整。在iPhone、iPad和Apple Silicon Mac持续销售的推动下,Apple Silicon应该可以适应在不久的将来发展起来的新功能。

通过在任何地方使用自己的芯片设计,苹果不仅可以增强Mac,还可以更快地将先进的新技术引入其他新产品,从新型可穿戴设备到家用设备等。苹果不必拘泥于为提供经典PC体验而优化的基本英特尔x86架构,而是可以改进其Apple Silicon Mac,推出笔记本和台式机,这些设备不仅要计算,而且要模糊Apple Watch中的硬件和软件之间的界限,并在Continuity模式下与其他设备无缝集成。

T2 Apple Silicon

苹果已经通过T2将其现有的A系列芯片的很大一部分功能整合到最近的Mac电脑中,从而实现了这些目标。T2将苹果的定制编解码器、存储控制器和安全功能(如Secure Enclave)引入了Mac电脑。

通过更进一步取代英特尔的CPU、集成GPU以及目前由x86芯片和围绕英特尔x86架构开发的支持硬件处理的其他功能,苹果可以从根本上把未来的Mac带向全新的方向,把标准PC甩在身后,就像iPad把更简单的Android平板电脑抛在脑后一样,或者就像iPhone芯片迅速超越了Android所能提供的功能那样。

图:定制T2 Apple Silicon已经为英特尔Mac电脑带来了与众不同的功能,包括Touch ID、SideCar、Touch Bar和Hey Siri

在过去的十年里,Mac电脑越来越多地受到英特尔x86架构的阻碍,而不是从其规模经济中获益。现在是将移动Mac电脑转变为更节能、图形化更强大、图像处理更复杂以及支持机器学习功能的完美时机,这与苹果自己的iOS硬件共享规模经济。

此外,苹果还将获得另一个重大好处:在其第十代Ice Lake x86芯片中,利用台积电先进的5纳米芯片制造技术,远远领先于英特尔目前的10纳米芯片制造能力。

这对英特尔来说也是个巨大的损失,因为苹果是英特尔最有价值、对技术要求最高的客户之一。随着微软和其他PC制造商也将部分生产转移到各种替代芯片制造商,英特尔x86平台的规模经济将受到严重削弱,这也将损害每家依赖英特尔帮助其与苹果保持平价的PC制造商。

回想一下,是英特尔推动了整个行业的努力,让PC制造商推出可以与苹果MacBook Air竞争的超轻薄笔记本电脑。

随着英特尔越来越无法帮助PC竞争对手复制苹果的产品,我们很可能会看到Mac电脑以更接近iPad超越其他平板电脑的速度领先于商用PC,或者Apple Watch将其他智能手表甩在后面,或者iPhone进步,而Android手机则缩小了雄心,转而推出更低的价位。

这将是一个重要的发展,因为英特尔控制下的PC以前没有移动设备发展得那么快。这也可能促使其他公司尝试新的方法,而不是仅仅推出更多围绕英特尔平台和运行微软操作系统的通用PC。

如果他们无法与之竞争,我们很可能会看到Mac电脑销售出现新的增长高潮,为创意用户、企业、教育和其他领域带来更先进、联网更快、更强大的计算设备,推动桌面计算领域取得类似进步,就像我们已经在手机和平板电脑上看到的那样。