蘋(píng)果入選2017全球最具創(chuàng)新力公司：A10等處理器到底有多強(qiáng)大？

在 Fast Company 評(píng)選的《2017年全球最具創(chuàng)新力公司》榜單中，蘋(píng)果排名第四，比2016年的排名上升了3個(gè)位置。目前，蘋(píng)果創(chuàng)新能力僅落后于 Amazon、谷歌和 Uber，超過(guò)了 Snapchat、FB 和 Netflix。Fast Company 認(rèn)為，蘋(píng)果去年自行設(shè)計(jì)了四款芯片，該成就可以幫助蘋(píng)果控制自己的命運(yùn)，并同時(shí)創(chuàng)造吸引人的顧客體驗(yàn)。

蘋(píng)果自主開(kāi)發(fā)的四款芯片包括：iPhone 7 搭載的 A10 Fusion 芯片，AirPods 搭載的 W1 無(wú)線芯片，Touch Bar 版 MacBook Pro 搭載的 T1 芯片 以及 Apple Watch Series 2 搭載的 S2 芯片。

每款芯片都代表著蘋(píng)果的技術(shù)創(chuàng)新突破。

A10 Fusion很強(qiáng)大

蘋(píng)果每一年的新晶片公布都是一大看點(diǎn)，畢竟光是看著那不斷上升的機(jī)能曲線，對(duì)于一名手機(jī)愛(ài)好者來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠讓人興奮了。去年秋季發(fā)布會(huì)上，蘋(píng)果帶來(lái)了iPhone 7和iPhone 7 Plus搭載的A10 Fusion。新晶片的性能和上一代相比自然又有了很大的進(jìn)步，40%的提升確實(shí)能夠讓人浮想聯(lián)翩，想知道它究竟都能夠做些什么。

我們可以這么說(shuō)，A10 Fusion 晶片是自從蘋(píng)果的片上系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到64 位處理器架構(gòu)以來(lái)，它的進(jìn)步最重大的一次。A10 Fusion 晶片擁有四個(gè)核心和33 億個(gè)電晶體。盡管蘋(píng)果并沒(méi)有公開(kāi)A9 晶片的電晶體數(shù)量，但我們可以猜測(cè)，這個(gè)數(shù)字肯定是介于A8 的20 億和A10 Fusion 的33 億之間。因?yàn)樘O(píng)果沒(méi)有公布具體數(shù)字，所以A9 的電晶體數(shù)量應(yīng)該不會(huì)超過(guò)30 億個(gè)。另外，蘋(píng)果也透露它的GPU 為六核設(shè)計(jì)，但跑分結(jié)果暗示其L1 緩存和L2 緩存大小都不變。

A10 Fusion晶片的電晶體數(shù)量之所以能夠比A8的多了超過(guò)50%，它獨(dú)特的四核心設(shè)計(jì)(盡管多出來(lái)的那兩顆核心很小)肯定居功至偉。另外，iPhone 7那顆強(qiáng)化過(guò)了的圖像信號(hào)處理器也幫了大忙。如果它的制程和A9一樣，繼續(xù)沿用臺(tái)積電的16納米FinFET工藝，那么很明顯，A10 Fusion的晶片尺寸一定比上一代更大。

蘋(píng)果為什么不采用更有誘惑力的三星式14納米FinFET制程?這主要是因?yàn)檫@樣會(huì)使得生產(chǎn)復(fù)雜化。與此相比，優(yōu)化晶片尺寸和元件布置可就成熟穩(wěn)定得多了。

有一件非常有趣的事情是，蘋(píng)果提到A10 Fusion晶片的性能最高可以比A9多40%，而我們通過(guò)跑分測(cè)試可以得知前者的核心頻率是2.33GHz，紙面上只比后者的1.85GHz快25%。那么，這就意味著蘋(píng)果很可能通過(guò)架構(gòu)的優(yōu)化，又多獲得了不小的提升。

核心頻率之外的提升盡管只有15%，但考慮到晶片的工藝制程沒(méi)有任何變化，這已經(jīng)是很重大的進(jìn)步了。蘋(píng)果能做到這一點(diǎn)，很有可能是因?yàn)榫畔⒎庋b模塊的熱效能經(jīng)過(guò)了優(yōu)化。這幾乎是唯一的可能性，因?yàn)樘O(píng)果采用的是四個(gè)核心，性能兩高兩低的不均衡設(shè)計(jì)。

高達(dá)2.33GHz 的核心頻率讓蘋(píng)果在設(shè)備的硬指標(biāo)上足以接近競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高通和三星，為了做到這一點(diǎn)，電晶體的設(shè)計(jì)可能也有了一些變化。通過(guò)提高電壓，蘋(píng)果將能夠得到更高的頻率。盡管這意味著不可避免的能耗浪費(fèi)，但問(wèn)題其實(shí)并不大，因?yàn)锳10 Fusion 還有那兩顆非常搶眼的核心。

比起iPhone 7的性能提升，業(yè)界更關(guān)心它獨(dú)特的高低性能核心搭配的設(shè)計(jì)。通過(guò)這個(gè)改進(jìn)，蘋(píng)果實(shí)現(xiàn)了一種新的動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)模式。蘋(píng)果為此設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的性能控制器，可以對(duì)核心負(fù)載進(jìn)行智能的管理，做到讓某些核心完全關(guān)閉。

這種理念看似和ARM所采用的很相似，后者2011年的Cortex-A15和2012年的big.LITTLE都是類(lèi)似的設(shè)計(jì)，但蘋(píng)果的優(yōu)勢(shì)在于，它可以按照需要，將任何iOS的軟體接口重新部署給性能控制器，所以應(yīng)用范圍更廣。

對(duì)于這兩顆低性能核心，人們的關(guān)注點(diǎn)在于它們究竟是不是蘋(píng)果定制的設(shè)計(jì)，還是說(shuō)完全就來(lái)自ARM的手筆，比如Cortex-A53。雖說(shuō)蘋(píng)果一向都喜歡完全的自定制設(shè)計(jì)，但也不是沒(méi)有采用現(xiàn)成CPU的先例，比方說(shuō)Apple Watch第一代，就是用的Cortex-A7。這樣一來(lái)，Apple Watch Series 2所采用的雙核晶片，很有可能正是A10 Fusion所用的那兩顆低性能高能效核心。

從蘋(píng)果的宣傳來(lái)看，采用這種設(shè)計(jì)的成效是驚人的。我們知道iPhone 7的螢?zāi)涣炼纫呀?jīng)增加了25%，理論上本是一個(gè)「吃電大戶(hù)」。然而在這樣的情況下，蘋(píng)果卻表示iPhone 7仍然能夠比iPhone 6s多出兩個(gè)小時(shí)的續(xù)航時(shí)間。如果實(shí)際效果真的有那么好，A10 Fusion晶片的能耗管控能力可以說(shuō)是高效得驚人。

有一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題，那就是蘋(píng)果為什么會(huì)選擇在iPhone 7上實(shí)現(xiàn)這種獨(dú)特的晶片設(shè)計(jì)。其實(shí)答案很簡(jiǎn)單，蘋(píng)果已經(jīng)對(duì)它的主核心設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的優(yōu)化，而這些改進(jìn)已經(jīng)幾乎到頭了，回報(bào)率越來(lái)越低。要提升性能，最簡(jiǎn)單的辦法就是提高主頻，但能耗和發(fā)熱的問(wèn)題任何人都不能不去重視。

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，A10 Fusion的晶片尺寸很有可能已經(jīng)增大了，可以用來(lái)容納更多的電晶體，然而晶片尺寸當(dāng)然不可能無(wú)限制增大，而且本身CPU的主頻也不是無(wú)限提升的— —高端的桌面級(jí)CPU在過(guò)去的十年里其主頻也被禁錮在3GHz和4GHz之間。

通過(guò)優(yōu)化和再設(shè)計(jì)，蘋(píng)果實(shí)現(xiàn)了A10 Fusion晶片性能上的又一次提升，但能耗卻又更低，這毫無(wú)疑問(wèn)是一次創(chuàng)新。

W1 無(wú)線芯片是Airpods的靈魂

蘋(píng)果在發(fā)布最新一代的iPhone 7 同時(shí)亦發(fā)布了全新的無(wú)線耳機(jī)AirPods。雖然AirPods 在外觀上的確沒(méi)有為大家?guī)?lái)什么的驚喜，不過(guò)在內(nèi)里卻蘊(yùn)含了不少突破性的創(chuàng)新元素，為用戶(hù)提供好的無(wú)線耳機(jī)體驗(yàn)。不過(guò)蘋(píng)果在發(fā)布會(huì)時(shí)卻沒(méi)有再多提及AirPods 的W1 晶片，但其實(shí)W1 主要有3 大特點(diǎn)，為大家提供前所未有的無(wú)線耳機(jī)體驗(yàn)。

一如在發(fā)布會(huì)中所說(shuō)，AirPods 內(nèi)置的W1 晶片，可以免除傳統(tǒng)無(wú)線耳機(jī)繁復(fù)的配對(duì)步驟，只要輕觸耳機(jī)再靠近iPhone 就可以完成配對(duì)，并透過(guò)iCloud 的連接，讓你可在你的不同蘋(píng)果裝置之間自由切換。W1 晶片亦會(huì)隨時(shí)與光學(xué)感應(yīng)器和動(dòng)態(tài)加速感應(yīng)器合作，自動(dòng)控制音訊和啟動(dòng)咪高風(fēng)，讓你可以隨時(shí)使用一邊或兩邊的AirPods。同時(shí)，只要你將AirPods 置入耳中，就能立刻播放。

蘋(píng)果并沒(méi)有公布過(guò)AirPods 到底連接的原理是使用哪種無(wú)線連接方式，不過(guò)卻是支援藍(lán)牙連接，外界推測(cè)AirPods 采用的是最新的藍(lán)牙5.0，穩(wěn)定而且高速的連接，不但可以提升你的使用體驗(yàn)，而且可以讓更大的音訊檔案進(jìn)行無(wú)線傳輸，間接地讓AirPods 可以提供更好的音質(zhì)。

W1 晶片可以為用戶(hù)提供圓潤(rùn)、高素質(zhì)的AAC 音訊，在聽(tīng)音樂(lè)時(shí)可以提供更好的體驗(yàn)，而在打電話(huà)或與Siri 對(duì)話(huà)時(shí)，話(huà)音加速感應(yīng)器就會(huì)自動(dòng)識(shí)別，透過(guò)與W1 的處理后，兩邊的波束形成咪高風(fēng)就可為你過(guò)濾背景及外來(lái)噪音，同時(shí)集中接收你說(shuō)話(huà)的聲音。

W1 晶片專(zhuān)以超低功耗設(shè)計(jì)，在使用時(shí)的電力消耗就只有傳統(tǒng)無(wú)線晶片的三分之一，雖然AirPods 單次充電只有5 小時(shí)續(xù)航力，不過(guò)這個(gè)只因AirPods 的體積限制，無(wú)法提供更多的電池電量，所以蘋(píng)果特意設(shè)計(jì)充電盒，AirPods 連同充電盒可以最高提供24 小時(shí)的總續(xù)航力。而且只需置于充電盒中15 分鐘，即可為你提供3 小時(shí)聆聽(tīng)時(shí)間，要查看電量，只需把AirPods 靠近你的iPhone，或問(wèn)問(wèn)Siri 你的AirPods 還剩下多少電量。

MacBook Pro 搭載的 T1

去年十月份，蘋(píng)果公司正式發(fā)布了 2016 年 MacBook Pro 更新，如此前曝光的消息，蘋(píng)果確實(shí)以 OLED 觸控欄替換了鍵盤(pán)上方的實(shí)體功能鍵，并將 Touch ID 首次整合到 Mac 平臺(tái)上，位于觸控欄最右側(cè)，“刪除”鍵的上方，它支持用戶(hù)通過(guò)這個(gè)指紋識(shí)別器來(lái)登錄設(shè)備，或者是通過(guò)指紋驗(yàn)證完成支付。

此前根據(jù)蘋(píng)果開(kāi)發(fā)者 Steven Troughton-Smith 深入挖掘顯示觸摸屏代碼發(fā)現(xiàn)，這個(gè)觸摸屏由一個(gè)單獨(dú)的 ARM 處理器驅(qū)動(dòng)，并且采用一個(gè)特殊的 iOS 操作系統(tǒng)和筆記本電腦的 macOS 一起運(yùn)行。這個(gè)操作系統(tǒng)是蘋(píng)果 Apple Watch 智能手表 watchOS 的修改版本，它本身是 iOS 的修改版本。這意味著 MacBook Pro 上的觸摸顯示屏獨(dú)立于 macOS 運(yùn)行。

這個(gè) ARM 處理器型號(hào)是 T1，可能是蘋(píng)果智能手表處理器 S1 的一個(gè)變體，T1 在一個(gè) Ramdisk上運(yùn)行特別版 iOS，它通過(guò) USB 接收像素緩沖區(qū)，macOS 通過(guò) USB 發(fā)送幀緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，然后 T1 將多點(diǎn)觸摸事件中繼回 macOS。

但是蘋(píng)果內(nèi)部知情人士認(rèn)為，如果是將 T1 芯片形容為 S1 芯片的變體，實(shí)在是過(guò)度泛化這項(xiàng)技術(shù)。

該知情人士表示：“新 MacBook Pro 上的 T1 芯片和 Apple Watch 的 S1 芯片因?yàn)槎蓟?ARM 架構(gòu)，有著共同的工程和設(shè)計(jì)理念，但直接稱(chēng)之為Apple Watch 片上芯片系統(tǒng)的變體版本完全不準(zhǔn)確。”

“就像 Steve Jobs 曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的那樣，OS X 和 iOS 有著相同的內(nèi)核，而 Apple Watch 只是外延擴(kuò)展。”該知情人士補(bǔ)充道，“僅僅因?yàn)槭褂昧讼嗤睦桃约耙恍┫嗤腁PI而說(shuō)芯片是一樣的，完全不是這么一回事。”

但是很多人目前基本都認(rèn)為 Steven Troughton-Smith 的說(shuō)法是正確的。

“從理論上來(lái)說(shuō)，在設(shè)備關(guān)閉的情況下Touch Bar 是可以運(yùn)行的。”Troughton-Smith 表示，“所以即使是在桌面設(shè)備上，在不用完全切換到ARM的情況下，你就可以享受 iOS 設(shè)備上所有低功耗特性和安全保護(hù)的好處。”

因?yàn)檫@個(gè)觸控板是可以用于打開(kāi)電腦、認(rèn)證用戶(hù)身份的，因此可以說(shuō) Touch Bar 有一部分功能的運(yùn)行是完全獨(dú)立于 macOS 的。

而蘋(píng)果公司軟件高級(jí)副總裁克雷格·費(fèi)德里希最近回復(fù)顧客郵件的內(nèi)容，可能進(jìn)一步證實(shí)了 Troughton-Smith 的上述說(shuō)法。在那份費(fèi)德里希與顧客互動(dòng)的郵件中，顧客問(wèn)到 Touch Bar 是否有可能成為 Boot Camp 的常規(guī)性功能欄，費(fèi)德里希則好似確認(rèn)了存在這種可能性。

如果說(shuō)這些消息準(zhǔn)確無(wú)誤的話(huà)，這也就意味著新設(shè)備的 Touch Bar 是完全獨(dú)立于 macOS Sierra 的。而這塊 T1 芯片上到底隱藏著什么密碼，等到新設(shè)備上市之后，專(zhuān)業(yè)芯片拆解機(jī)構(gòu)應(yīng)該很快就能解密。

Apple Watch Series 2 搭載的 S2 芯片

去年，蘋(píng)果在第二代智能手表 Apple Watch Series 2 上，又推出了改用雙核心設(shè)計(jì)的 Apple S2 芯片，將微型芯片性能提升到一個(gè)新的高度，使 Apple Watch 的速度提高達(dá) 50% 之多。此外，S2 還加入了新圖形處理器，將圖形處理性能提升到 2 倍。

不僅如此，蘋(píng)果不忘繼續(xù)改進(jìn) Apple S1 芯片，在 Apple Watch Series 1 智能手表上所更新的那枚芯片，同樣改用了雙核心的設(shè)計(jì)，加速性能表現(xiàn)，用戶(hù)能夠輕松感受到迅速啟動(dòng)自己常用的各種應(yīng)用的快感。

它采用所謂的S2系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)，搭載了較現(xiàn)有產(chǎn)品款式更快50%的雙核心CPU以及更快2倍的GPU。

該公司在Apple Watch Series 2上展示一款觀星應(yīng)用程序(App)，以60f/s的速率實(shí)現(xiàn)更高5倍的效能，這一部份可歸功于芯片的升級(jí)。

初具雛形的蘋(píng)果芯片帝國(guó)的下一步計(jì)劃

這是個(gè)系列的芯片，是蘋(píng)果未來(lái)發(fā)展的支柱。會(huì)看一下，蘋(píng)果的 A 系品牌作用是史無(wú)前例的，或者說(shuō)最近已經(jīng)沒(méi)有哪個(gè)公司能夠取得這樣的成就，一個(gè)這樣的團(tuán)隊(duì)竟能夠開(kāi)發(fā)出這么高質(zhì)量的芯片。通常能夠?yàn)樽约旱漠a(chǎn)品開(kāi)發(fā)出這樣的芯片的參與者總能代表“行業(yè)領(lǐng)先”，至少完全不輸給高通。關(guān)鍵在于，這為蘋(píng)果旗下產(chǎn)品自主設(shè)計(jì)硬件的“垂直整合”戰(zhàn)略奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

隨著 iPhone 和 iPad 中 A 系列芯片的優(yōu)勢(shì)不斷擴(kuò)大，看到利潤(rùn)豐厚的市場(chǎng)拱手相讓給蘋(píng)果，一些口袋里有錢(qián)的廠商可能也蠢蠢欲動(dòng)，開(kāi)始思考他們能不能也自己設(shè)計(jì)芯片。然而短時(shí)間內(nèi)要完成自主非公版的設(shè)計(jì)并不那么簡(jiǎn)單，這一點(diǎn)谷歌已經(jīng)證明。

無(wú)論如何，迄今為止我們看到了蘋(píng)果四個(gè)創(chuàng)新的芯片設(shè)計(jì)，分別為 A 系列、T系列、S 系列和 W 系列。盡管 S 系列、T系列和 W 系列剛剛起步還相對(duì)較新，但參照過(guò)去幾代 A 系列芯片的發(fā)展步伐，蘋(píng)果并沒(méi)有就此罷休的打算，反而是要將其打造成業(yè)內(nèi)一流的芯片。

我們也不清楚蘋(píng)果下一步是什么，根據(jù)近年來(lái)的報(bào)道和爆料，擺在眼前的大概有三個(gè)跡象：

- 首先是集成調(diào)制解調(diào)器的 SoC 一體式芯片?

- 再者是自主設(shè)計(jì) GPU 圖形處理器單元，包括調(diào)制解調(diào)器?

- 最后還可能將 A 系列芯片帶到桌面上?

觀察手機(jī)行業(yè) SoC 系統(tǒng)級(jí)芯片的研發(fā)歷程，集成調(diào)制解調(diào)器似乎是必走的步驟之一，高通目前已經(jīng)做到這點(diǎn)并且優(yōu)勢(shì)十分突出。最近沉寂已久的英特爾，開(kāi)始為蘋(píng)果某些型號(hào)的 iPhone 提供調(diào)制解調(diào)器，但早幾年就有跡象表明，蘋(píng)果同樣有興趣打造自主調(diào)制解調(diào)器，相信將其集成到 A 系列芯片之內(nèi)只是時(shí)間的問(wèn)題。

另外，從前年 12 月份開(kāi)始，就不斷有傳聞顯示，未來(lái)蘋(píng)果不僅致力于移動(dòng)芯片的 CPU 中央處理單元，而且還考慮自行研發(fā) GPU 圖形處理單元，相關(guān)工作“悄悄地在幕后進(jìn)行中”，而不是長(zhǎng)期從 Imagination Technologies 獲取授權(quán)。據(jù)稱(chēng)一是成本因素考慮，二是性能因素，蘋(píng)果不希望看到通過(guò)堆 GPU 核心集群來(lái)提升性能，核心越多穩(wěn)定性就越差，而且功耗不易控制，反而傾向于較小或相對(duì)合理的 GPU 配置。

假如蘋(píng)果真的有一支能力出眾的 GPU 團(tuán)隊(duì)，并且愿意慷慨投資，那么蘋(píng)果通過(guò)定制自主的 GPU 架構(gòu)，將有可能實(shí)現(xiàn)重大的性能改進(jìn)，無(wú)論是芯片面積還是性能，均可以比之前提供的 GPU 內(nèi)核更合適整體芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。蘋(píng)果在這方面仍是新手，但已經(jīng)擁有成熟且十分成功的 CPU 內(nèi)核定制經(jīng)驗(yàn)，這點(diǎn)有助于蘋(píng)果少走彎路。

與此同時(shí)，蘋(píng)果似乎要做的不只是移動(dòng)芯片的主導(dǎo)力量。根據(jù)傳聞了解，蘋(píng)果極有可能將 A 系列芯片帶到 Mac 產(chǎn)品線上，主要是因?yàn)樵诔凸男酒I(lǐng)域，A 系每瓦的性能與英特爾的差距逐步縮小。當(dāng)然了，在高性能處理器領(lǐng)域，英特爾的領(lǐng)先地位毋庸置疑，不過(guò)低端入門(mén)級(jí)的超輕薄產(chǎn)品未來(lái)就很難說(shuō)了，其實(shí)對(duì)于蘋(píng)果最大的挑戰(zhàn)還是在于不同芯片架構(gòu)之間軟件的無(wú)縫兼容問(wèn)題，即使數(shù)年或數(shù)十年也不一定能夠解決。

總之，從這四個(gè)系列芯片的發(fā)展勢(shì)頭來(lái)看，蘋(píng)果在整個(gè)芯片行業(yè)還能有很長(zhǎng)的發(fā)展之路，但就移動(dòng)行業(yè)而言，蘋(píng)果的食物鏈已經(jīng)足夠龐大，更多成果或許將在未來(lái)兩三年內(nèi)一一呈現(xiàn)。

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