9月21日消息，據(jù)外媒報道，在今年9月10日舉行的iPhone發(fā)布會進行到第72分鐘時，蘋果公司市場營銷高級副總裁菲爾·席勒(Phil Schiller)邀請斯里·桑塔納姆(Sri Santhanam)走上舞臺，介紹三款新手機內(nèi)置的全新A13仿生芯片。瘦小而稍顯害羞的桑塔納姆是蘋果負責芯片工程的副總裁，他在臺上演講了4分鐘。
從很多方面來看，這四分鐘時間才是蘋果發(fā)布會上最重要的時刻。只是觀眾被閃亮的新款iPhone、三攝像頭系統(tǒng)、神奇的夜間模式、令人印象深刻的視頻功能，以及更重要的電池電量提升所吸引，幾乎每人注意到這一點。當桑塔納姆演講結(jié)束時，我們多數(shù)人可能只記得他當初給出的幾個數(shù)字，比如蘋果的新芯片包含85億個晶體管。
除此之外，A13仿生芯片還有6個CPU內(nèi)核：其中兩個是在2.66 GHz頻率下運行的高性能內(nèi)核(稱為Lightning)，另外4個則是效率內(nèi)核(稱為Thunder)。與此同時，這款新片配有一個四核圖形處理器、一個LTE調(diào)制解調(diào)器、一個蘋果設(shè)計的圖像處理器，以及一個八核神經(jīng)引擎，用于支持機器智能功能，每秒可以進行超過5萬億次運算。
蘋果這款新芯片更智能、速度更快、更強大，但卻比它的前代產(chǎn)品能耗更低。A13仿生芯片的效率比去年的A12芯片高出30%左右，這也是新款iPhone每天電池續(xù)航時間增加5小時的原因之一。
iPhone 11 Pro及其兄弟產(chǎn)品的發(fā)布，再次證實了蘋果相對于競爭對手的真正優(yōu)勢，即其擁有整個垂直堆棧，包括軟件、系統(tǒng)硬件和芯片設(shè)計。你可以在iPhone的功能集中看到這些好處，從增強現(xiàn)實功能到深度融合和夜間模式等計算攝影模式。
席勒說:“今年芯片性能提升帶來的最大好處之一就是文本轉(zhuǎn)語音功能。我們已經(jīng)增強了iOS 13的文本轉(zhuǎn)語音功能，這樣就有了更多的自然語言處理，而這一切都是通過機器學習和神經(jīng)引擎完成的?！?/p>
卑微起點
自2007年發(fā)布第一代iPhone以來，蘋果已經(jīng)走過了漫長的道路。蘋果的初代智能手機速度很慢，甚至無法執(zhí)行最基本的任務，比如復制和粘貼文本。它的電池續(xù)航能力很差，攝像頭會讓超?？雌饋硐瘛翱茖W怪人的新娘”。最初的iPhone幾乎不存在多任務處理功能，它是由運行頻率為412mhz的芯片驅(qū)動的。這款手機實際上是許多零部件的拼湊組合，使用了包括三星DVD播放器芯片在內(nèi)的組件。很難想象，這樣一種設(shè)備有一天會顛覆手機、計算機和通信等多個領(lǐng)域。
蘋果很快意識到，如果它想要領(lǐng)先于競爭對手，尤其是那些在安卓生態(tài)系統(tǒng)中的競爭對手，它就需要構(gòu)建完整的堆棧，而這是一個相當復雜的過程。蘋果在2008年的某個時候決定設(shè)計并制造自己的芯片。當時，該公司只有40名工程師致力于集成來自不同供應商的芯片。然后到2008年4月，蘋果斥資2.87億美元收購了名為P.A. Semi的芯片初創(chuàng)公司。這樣一來，蘋果芯片工程師的總數(shù)就增加到了150人左右，并為手機帶來了最重要的專業(yè)知識—;—;能效。
這群人的勞動成果最早是通過iPad 4和iPhone 4向世界展示的，這些設(shè)備使用的處理器名為A4，是ARM Holdings芯片設(shè)計的改良版。A4的主要功能是讓視網(wǎng)膜顯示屏發(fā)光。多年來，蘋果的芯片已經(jīng)支撐起許多新奇的功能，這些功能會在其著名的發(fā)布會上引起大多數(shù)人的驚嘆。Siri、視頻通話、基于指紋和圖像的識別、相機的多種功能等，所有這些都是蘋果公司芯片技術(shù)進步的成果。
在2017年iPhone X發(fā)布會上，曾有分析人士評論道:“Face ID完美地詮釋了蘋果不那么秘密的‘秘密醬料’，它是硅、物理硬件、軟件和設(shè)計的完美融合。蘋果將復雜技術(shù)轉(zhuǎn)化為神奇時刻的能力，是基于這種需求的和諧結(jié)合。而這是史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）為他創(chuàng)立的公司留下的真正遺產(chǎn)?！?/p>
激烈競爭
強尼·斯魯吉(Johny Srouji)負責蘋果龐大的芯片業(yè)務以及其他硬件技術(shù)。許多人認為，該公司年度研發(fā)預算中很大一部分被劃撥給了斯魯吉的團隊。幾年前，斯魯吉在接受媒體采訪時表示:“喬布斯得出的結(jié)論是，蘋果要想真正做到與眾不同，并推出真正獨特、真正偉大的產(chǎn)品，就必須擁有自己的硅芯片。”據(jù)說，該公司的芯片業(yè)務有幾百名成員組成，但向蘋果高管追問細節(jié)時，他們多會選擇回避。
蘋果的芯片優(yōu)勢并沒有被業(yè)界忽視。商用芯片的進步速度還不足以趕上蘋果，后者始終在加強自己的芯片優(yōu)勢，每次發(fā)布手機和平板電腦時都是如此。華為和三星（始終被視為蘋果的宿敵）這兩家公司很快意識到，移動技術(shù)的未來將需要定制芯片，從而使它們能夠領(lǐng)先于安卓競爭對手，并更好地與蘋果競爭。
這些公司與高通(Qualcomm)正處于一場硅芯片軍備競賽中，它們的位置不斷在排行榜上洗牌。去年發(fā)布的A12仿生芯片在發(fā)布時就讓蘋果相較于競爭對手略占優(yōu)勢。今年，蘋果利用iPhone 11發(fā)布會的機會，加強了自己的領(lǐng)先優(yōu)勢。
林利·格溫納普（Linley Gwennap）是研究咨詢公司the Linley Group的創(chuàng)始人，也是頗具影響力芯片雜志《微處理器報告》（Microprocessor Report）的出版商，他被廣泛認為是最重要的處理器專家之一。格溫納普一生的大部分時間都致力于開發(fā)處理器和芯片，他不太容易被營銷用語所打動。但他承認，蘋果有自己的優(yōu)勢，而且在基準測試中勝出，但它的優(yōu)勢并不多。
在一次采訪中談到A12仿生處理器時，格溫納普指出，雖然蘋果在單CPU競爭中領(lǐng)先，但其他公司在其他方面更具競爭優(yōu)勢。他說:“我認為蘋果的領(lǐng)先優(yōu)勢并不明顯，預計三星、高通和華為等公司都將加大競爭力度。”
那么，自去年的A12推出以來，這些公司是否增強了競爭力度？與三大競爭對手的最新芯片相比，蘋果新款六核A13仿生芯片究竟有什么優(yōu)勢？首先讓我們看看這些數(shù)字：
三星最新的處理器Exynos 9825有8個內(nèi)核，被分成三個集群：兩個高性能定制Mongoose內(nèi)核運行在2.73 GHz頻率下，另外兩個Cortex A75內(nèi)核運行在2.4 GHz頻率，四個專注于效率的Cortex A55內(nèi)核的運行頻率為1.9 GHz。Exynos 9825使用Mali GPU和三星神經(jīng)處理單元，還支持LTE和內(nèi)存功能。
華為的芯片名為麒麟990 5G，采用了類似的三簇八核結(jié)構(gòu)。它有兩個運行在2.86 GHz頻率下的高性能Cortex A76內(nèi)核，另外兩個運行頻率在2.35 GHz的高性能Cortex A76雙核內(nèi)核，以及四個運行在更慢頻率1.95 GHz下的高效Cortex A55內(nèi)核。除此之外，該芯片還有一個16核GPU和一個三核的達芬奇神經(jīng)引擎。華為的芯片包含多達103億個晶體管。
高通的新驍龍855 Plus非常像麒麟990和Exynos。它使用定制的Kryo 485 Gold內(nèi)核，其中一個功能強大的集群運行頻率為2.96 GHz，另外三個Kyro 485 Gold內(nèi)核在2.42 GHz頻率下運行，四個專注于效率的Kryo 485 Silver內(nèi)核運行頻率為1.78 GHz。這種芯片包括一個Adreno GPU和高通的Hexagon 690 AI引擎。
這些芯片的元件速度更快，元件數(shù)量也更多，所以你可能認為它們的性能比蘋果芯片更好。但現(xiàn)實是，我們幾乎從來沒有使用移動設(shè)備芯片的全部能力，一個或兩個高性能內(nèi)核就足以滿足我們對手機的大部分要求。與競爭對手的八核處理器相比，蘋果的六核設(shè)計可能顯得有些落后，但實際上，其芯片上的兩大處理器很容易就能超越競爭對手的設(shè)計。
蘋果的處理器能效更高，這使它們相對于競爭對手具有明顯的優(yōu)勢。例如，三星的Mongoose芯片需要謹慎使用，以免導致配置它們的設(shè)備過熱。即使是最新設(shè)計的A13定制效率內(nèi)核也優(yōu)于競爭對手。
格溫納普在今年早些時候的《微處理器報告》中指出:“盡管蘋果的內(nèi)核不是最大的，但它們在移動性能方面繼續(xù)領(lǐng)先。”在他寫這篇文章的時候，他正在談論A12芯片，而A13的性能大約提高了20%。
因此，這里的要點是，規(guī)格和基準沒有考慮到蘋果的真正優(yōu)勢，蘋果芯片能與設(shè)備緊密集成，該公司的發(fā)展戰(zhàn)略是在提高關(guān)鍵應用程序性能的同時，從電池中擠出更多運行時間。
內(nèi)在優(yōu)勢
那么，一家手機公司如何以一種能與客戶產(chǎn)生共鳴的方式展示這些技術(shù)成果呢？芯片語言無關(guān)緊要，重要的是擁有最好的攝像頭、最快的手機以及最大的電池。我們使用Instagram、Facebook或YouTube的時間越長，就越愿意把錢花在這些高端手機上。蘋果新推出的iPhone 11 Pro和iPhone 11 Pro Max，電池續(xù)航時間分別增加了4個小時和5個小時。他們是怎么做到的？
這個問題的答案清楚地說明了蘋果擁有整個堆棧的內(nèi)在優(yōu)勢。為了了解這種垂直整合是如何體現(xiàn)在A13仿生芯片上的，席勒和阿南德·欣皮(Anand Shimpi)接受了采訪，后者曾是一位非常有影響力的半導體和系統(tǒng)記者，還創(chuàng)辦了AnandTech網(wǎng)站，現(xiàn)在是蘋果平臺架構(gòu)團隊的一員。
欣皮說：“我們經(jīng)常公開談論性能問題，但事實是，我們也將其視為性能功耗比。我們將其視為能源效率，如果你開發(fā)出高效的設(shè)計，你也恰好開發(fā)出高性能的設(shè)計?！毙榔ず拖斩紡娬{(diào)蘋果對能效和性能的瘋狂關(guān)注。例如，CPU團隊將研究如何在iOS上使用應用程序，然后使用數(shù)據(jù)優(yōu)化未來的CPU設(shè)計。這樣，當下一代iPhone問世時，它將能更好地完成大多數(shù)人在iPhone上做的事情。
欣皮表示:“對于不需要額外性能的應用程序，用戶可以去年的性能運行它們，并且只需要更低的功耗即可?！?/p>
這種策略不僅適用于CPU，同樣的性能功耗比規(guī)則也適用于機器學習功能和圖形處理。例如，如果一個開發(fā)者在iPhone的攝像軟件上看到了GPU被大量使用，那么他就可以和GPU架構(gòu)師一起找出更好的方法來做這件事情，這將為未來的圖形芯片帶來更有效的設(shè)計。
協(xié)同作用
那么當A13開始工作時會發(fā)生什么呢？通常包括分派、委托和交接。對于低能耗的任務，比如打開和閱讀電子郵件，iPhone將使用更高效的內(nèi)核。但是對于更復雜的任務，比如加載復雜的網(wǎng)頁，這需要高性能內(nèi)核負責。而對于那些常規(guī)的、機器學習已經(jīng)可以勝任的任務，神經(jīng)引擎可以自行運轉(zhuǎn)。但是對于更新的、更先進的機器學習模型，CPU及其專用的機器學習加速器則提供了幫助。
然而，蘋果公司的秘密在于，芯片的所有這些不同部分都能以一種節(jié)約電池電量的方式協(xié)同工作。在典型的智能手機芯片中，芯片的某些部分被用來完成特定的任務。你可以把它想成是為整個社區(qū)打開電源，讓他們吃晚飯、看《權(quán)力的游戲》(Game of Thrones)，然后關(guān)掉電源，然后為另一個想玩電子游戲的社區(qū)打開電源。
而對于A13來說，它也采用相同的工作方式，但卻可以精確到以家庭為基礎(chǔ)的程度，浪費的電量更少。席勒說:“機器學習在整個過程中都在運行，無論是管理電池續(xù)航時間還是優(yōu)化性能?！?0年前還沒有機器學習?，F(xiàn)在，它總是在運行，在做事?！?/p>
最后，這項技術(shù)的進步是由我們?nèi)祟愊霃氖謾C中得到的某些簡單東西所決定的，比如在手機上流暢運行游戲，或者在昏暗的夜晚用相機拍下漂亮干凈的照片。當我們點擊和滑動屏幕的時候，蘋果的工程師們正在集中注意力，專注于重新設(shè)計明年的芯片，這將吸引我們再次升級設(shè)備。（騰訊科技審校/金鹿）
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