当苹果芯片跌落神坛

作者|彭云联想a668t手机报价

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其实这方面涉及到芯片内核架构的迭代。苹果是三家厂商中最有决心开发自己内核架构的。自2012年苹果A6芯片改用自研内核微架构以来,苹果A系列芯片一直采用“深度自研”的Arm架构。

虽然高通也尝试推出了一些基于Arm指令集的自研CPU核心微架构,如Scropion和Krait,但后来还是转向了基于Arm的半定制设计。虽然取名为“Kryo”,但本质上还是Arm的定制版,很难与直接采用Arm架构的联发科芯片拉开明显差距。

有业内人士指出,每一代苹果A系列芯片的性能提升都来自于内核架构的提升,比如分支预测能力的提升,解码单元和执行单元的拓宽。

而且值得一提的是,从芯片物理层面的芯片尺寸来看,苹果的“小核”其实在很多情况下都要大于安卓端的“大核”,而苹果在芯片规格上的“堆砌”也是其多年来单核性能领先的重要方面之一。

在梳理近几年三款芯片的CPU核心频率的过程中,我们也发现苹果似乎从2021年的A15开始在芯片核心频率提升的方向上“逼得太紧了”。

▲近10年高通、联发科、苹果旗舰手机芯片CPU最高频率。

在苹果A14之前,苹果芯片的最高CPU主频往往低于同期的高通和联发科芯片,而且当时苹果在技术上并没有明显优势,同期的芯片技术通常都是同一代。

但是在A15之后,苹果芯片的最高频率突然开始大幅提升,尤其是在最近的A17 Pro上,其CPU的最高频率甚至达到了惊人的3.78GHz,要知道笔记本电脑上的很多处理器都没有这么高的工作频率。河套官网

相比之下,同一时期,高通和联发科芯片的最高频率在3.3GHz左右,频率差距仅达到14.5%。

▲苹果、高通、联发科的部分旗舰手机芯片CPU近十年最高单核频率。每个厂商每年只选择一款旗舰芯片,趋势仅供参考。

苹果的单核性能确实有明显的优势,但是如果去掉晶体管数量和单核频率的差异,苹果单核性能的优势必然会显著降低。

这或许也从侧面反映出苹果目前芯片性能提升的途径已经相对有限,甚至是以“超频”为代价。

今年,台积电的3nm工艺性能不如预期,苹果芯片的频率大大增加。这一代A17 Pro的热度明显高于上一代也就不足为奇了。

既然提到了频率和技术,那么看看三大芯片巨头对芯片制造技术的使用,也能发现一些特点。

事实上,在智能手机发展的早期,台积电技术并没有像现在这样普及。苹果A4、A5、A6、A7都是同时使用三星技术,但是来到7nm以及更先进的节点之后,台积电技术已经占据了绝对的主导地位。

▲苹果、联发科、高通过去20年旗舰手机芯片的工艺。大飞cf透视最新版本

虽然近年来台积电在工艺上的优势不断放大,但当工艺迭代到5nm时,工艺改进带来的性能提升远不如以前。这也是苹果不得不“超频”来换取性能提升的部分原因。

如前所述,从苹果A6到A12的6年间,苹果、高通、联发科使用的技术基本上每年都在同一代,苹果在技术上并不一直拥有“垄断”优势。

与其责怪台积电的工艺达不到预期,当苹果指望依靠工艺垄断实现性能领先时,苹果已经输了一半。

芯片性能提升不及预期,原因还得从苹果自身找。

第三,苹果芯片团队震惊,灵魂人物出走,高通联发科穷追不舍。

如果从苹果自身找原因,好的一面是苹果芯片团队这几年的剧烈震荡。此前,外国媒体《信息》的一篇报道披露了苹果芯片R&D团队内部的许多问题。

据报道,自2019年以来,苹果芯片团队中已有多人离职。这些离职的工程师有的已经创业,有的直接跳槽到其他芯片公司,涉及几十人。

其中就有大名鼎鼎的杰拉德·威廉姆斯三世(Gerard Williams III),苹果首席CPU设计师。自2010年从Arm加入苹果以来,他一直负责苹果的核心芯片研发,主持了从A7到A14的多款自研芯片的研发,同时也是苹果M1系列的总设计师。

▲杰拉德·威廉姆斯三世

我们都很熟悉苹果硬件技术高级副总裁张诗钟·斯鲁吉。他经常出现在苹果的发布会上,也是目前苹果芯片业务的负责人。据悉威廉姆斯在苹果芯片团队中仅次于柔姬。

在来苹果之前,威廉姆斯参与了很多经典Arm CPU架构的研发,可以说是移动芯片设计领域的顶尖专家。

这种级别的负责人离职,对团队影响很大。尤其是他还带走了苹果芯片团队的部分员工,与另外两位芯片圈大佬共同创办了芯片创业公司NUVIA。威廉姆斯因此被苹果起诉。

事实上,芯片创业公司Rivos也被苹果起诉过。这家公司更是冷酷无情,直接从苹果挖走了40多人,包括瑞奇·文这样的芯片圈。

据报道,威廉姆斯离开后,苹果公司聘请了Arm的首席架构师迈克·菲利普(Mike Filippo)接替他,但菲利普与苹果团队不和,于2022年离开苹果加入微软。

事实上,苹果很少直接聘用外部高管担任重要职位,更多的是“内部培养”。苹果紧急招聘菲利普肯定不是上策。同时,苹果手机芯片团队的动荡对其芯片迭代和技术创新产生了严重的不利影响。

在2019年前后上述苹果芯片团队的风波下,最直接的“受害者”就是苹果A16芯片。

▲iPhone 14 Pro Max主板,图片来源:iFixit

据《信息日报》报道,苹果A16原计划进行“跨越式”升级。但由于原型机功耗较高,机身发热严重,甚至影响了续航。苹果不得不紧急调整,砍掉了本该出现在A16上的光线追踪技术。同时GPU也直接沿用了上一代A15的设计。

据几位熟悉报道的人士透露,这种“乱象”在苹果是前所未有的。

当时记者在报道中预测,如果苹果A17的性能提升还是那么小,高通和联发科的芯片很有可能实现性能超车。

现在,一句话变成了预言,预言成真了。

值得一提的是,2021年12月,在苹果工作了8年多的M1芯片设计总监Jeff Wilcox也离开了苹果。苹果M3系列芯片迭代的“放缓”可能也与芯片团队的动荡有着千丝万缕的联系。

自2019年团队动荡以来,我们在公开报道中没有看到新的芯片圈大牛加盟苹果。

相比苹果芯片团队的风起云涌的离职,高通的芯片团队增加了不少精兵强将。

上面提到的芯片初创公司NUVIA,成立仅14个月就被高通以13亿美元收购。

▲从左至右:John Bruno、杰拉德·威廉姆斯三世、马努·古拉提

除了来自苹果的芯片巨头杰拉德·威廉姆斯三世(Gerard Williams III),NUVIA副总裁马努·古拉提(Manu Gulati)也曾担任谷歌首席SoC架构师,甚至担任苹果首席SoC架构师超过8年,负责苹果A5X、A9、A12X等处理器的设计。

在博通和AMD的工作经历也增加了Gulati在PC处理器和移动芯片方面的研发经验。

此外,NUVIA的另一位高级副总裁John Bruno也是芯片界的资深人士。曾在ATI、AMD、苹果任职,参与AMD最早一代APU的研发。

聚集了那么多芯片圈大牛的NUVIA,就这样被高通吃了,这些芯片人才成为了高通芯片研发的生力军。

收购至今才两年多。今年,高通自主研发的CPU Oryon已经正式亮相,这也显示了此次收购对高通的重要性。

▲高通在2023年10月骁龙峰会上发布的骁龙X Elite采用了高通自主研发的Oryon CPU。

其实NUVIA的长处在于设计了一种能够提高内存带宽、CPU利用效率和持续性能的CPU架构,摒弃了传统的“堆核”或“超频”的思想。

据悉,NUVIA自研CPU架构Phoenix的峰值性能比其他所有竞品高50%至100%,功耗更低,边际效益随功耗增加而降低的问题也优于其他竞品。

可以说NUVIA的长处都是高通所需要的,高通需要做出一种新的兼顾高性能和高能效的自研CPU架构。

相比高通直接招聘成熟团队,联发科有一种从零开始培养优秀人才的架势。

根据联发科官方信息,自2021年年中以来,联发科一直在积极招聘优秀人才,招聘规模超过2000人,硕士毕业生起薪超过46万元,而博士毕业生起薪接近60万元。

除了高薪吸引新人,据说联发科还鼓励员工内部推荐优秀人才,各种新人推荐奖励。

联发科掌门人蔡曾在公开演讲中表示,联发科的目标是“成为全球最具竞争力的ic设计公司”。

自2021年以来,联发科在R&D的投资大幅增加。2022年R&D投资约40亿美元,2022年第四季度R&D投资占比一度超过25.9%。

众所周知,人才是芯片行业发展的基石。全球半导体行业的人才短缺现象长期存在,芯片人才无疑是一种稀缺的“战略资源”。

对于苹果、高通和联发科来说,人才争夺战必将继续。能否抓住优秀的芯片人才,必然成为影响后续芯片迭代的关键因素。

结论:大AI模式风起云涌,手机芯片行业暗流涌动。

Android芯片对苹果的反击并非一蹴而就。看似短短两代人的超车,其实是多年来建筑与技术的技术博弈、人才的激烈争夺等一系列复杂因素共同作用的结果。

这一次,Apple Core和Android Core进行了一次“角色互换”。作为当下的“追赶者”,苹果如何解决人才流失问题?高通和联发科能否稳住目前的优势,跑得更快?已经成为影响手机芯片产业发展的重要变量。

如今,除了手机CPU和GPU的性能,芯片的AI能力也逐渐达到了“C位”,这也成为了各芯片厂商在发布会上重点宣传的方面。在AI模型落地智能手机的过程中,高通、联发科等芯片厂商无疑起到了关键作用,芯片无疑是大模型应用的硬件基础。

手机芯片在AIGC时代会面临哪些挑战,会出现哪些新的要求?芯片巨头们会如何应对?手机芯片之战正迎来又一个精彩的高潮。

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