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第11章 谁给了iPhone一颗强大的芯(2)

硅谷——苹果自己开发了一款芯片(“苹果”牌芯片简史)

下面来说说ARM和iPhone的关系。

在第一代iPhone中,苹果一直从三星公司采购ARM架构的芯片。不过,这些芯片在给iPhone带来强大性能的同时,也同样存在大量的问题。

首先,电池续航时间一直是此前几代iPhone最令人诟病之处。

在此之前,iPhone 3G和iPhone 3GS在业界所有智能手机中被认为电池性能是最差的。相比之下,诺基亚和RIM(黑莓)的智能手机的电池寿命都远超iPhone。

尽管3G和Wi-Fi无线电是智能手机电池最大的消耗来源,制约了所有3G设备的电池性能,但iPhone的效率还是特别低。

前几代的iPhone电池是如此之差,以至于难以用一块电池支撑一个工作日,甚至是适度使用情况也不行,这导致它对于许多主管、销售以及其他高端专业人士来说就是一款华而不实的设备。

这在很大程度上表明,前几代iPhone使用的芯片功耗依旧很高,成为iPhone强大性能的牺牲品,影响了iPhone的使用体验。

乔布斯并非对此问题漠然不知。从此后苹果的一系列动作可以发现,苹果一直希望改善这种糟糕的状况。甚至可以说,苹果为了改进芯片性能,作出了极大的冒险。

在第一代iPhone发布不久,美国业内就一直在盛传,下一代的iPhone可能会使用英特尔的Atom处理器,不过这种传言最终不攻自破。

至于为什么iPhone没有使用英特尔的芯片不得而知,但有一点是可以肯定的:英特尔的芯片的功耗一直居高不下,即使Atom处理器已经改进很多,但是相比于同级别的ARM架构处理器,Atom实在是太耗电了。

当时据熟悉苹果的知情人士透露,苹果的确计划为iPhone配备Intel Atom处理器,但是如此一来苹果便要重新设计iPhone的很多软件程序,显然这样的策略并不划算。

此外,此前一个公开的秘密是,几代iPhone所采用的ARM处理器是由三星电子制造的,它在便携式多媒体播放和网络应用方面的功能比较突出。

如果苹果继续使用ARM架构的处理器,就不用再重新设计相应的软件。

在2008年前后,种种迹象表明苹果已经作出了一个大胆的决定,那就是自己研发处理器——这是一项难度很大的工程,对于没有芯片研发经验的苹果来说,这又是另一项冒险。

这并不是苹果第一次在芯片问题上受伤。事实上,在此之前英特尔一直垄断着整个PC处理器市场,几乎所有PC厂商都受制于这种状况,而苹果对此也深有体会。此前苹果的Mac电脑在PowerPC和Intel两个处理器平台之间切换曾给苹果带来不少麻烦。

随着移动设备出货量猛增,假如苹果开始自己设计芯片,很可能会显著降低苹果产品的成本。此外,移动市场具有广阔的增长空间,或许正是基于这些考虑,使得苹果在移动市场建立之初就确立了自主研发处理器的方向。

为了获得对竞争对手的比较优势,苹果公司花了几年时间完成芯片人才的积累。苹果挖来了AMD公司的两名高管Raja Koduri以及Bob Drebin,与此同时,苹果还进行了几项大手笔的收购。

在2008年4月下旬,苹果公司耗资2.78亿美元收购了致力于PowerPC架构处理器研发的P.A Semi公司,之后业界认为苹果未来会为旗下的产品研发PowerPC处理器。

事实上在此之前,苹果就已经持有这家公司的股份。在2005年时,苹果曾考虑过收购 P.A.Semi公司,不过当时苹果也准备将其处理器平台从PowerPC转换到英特尔公司的x86处理器平台,这让P.A.Semi陷入困难境地。

因为P.A.Semi生产的处理器是基于PowerPC处理器平台架构的,也是苹果之前一直采用的处理器架构,而苹果最终决定将处理器转换到英特尔平台上来,也停止了与P.A.Semi的谈判,P.A.Semi也因此损失一大笔可能的资金注入。

三年之后,在移动便携设备方面的前景使得苹果对高效能低功耗处理器的需求增大,苹果再次看到了P.A.Semi团队的价值,但问题是,在过去几年中P.A.Semi公司从风险资本那里获得的资金几乎已经耗尽,已经无法独立完成新芯片的设计。唯一的办法就是,苹果拿钱来偿付给P.A.Semi公司的其他投资者,购买全部股份,完全收购P.A.Semi。

而苹果公司当时持有超过150亿美元的现金,完全有能力收购P.A.Semi公司,最终苹果向P.A.Semi公司支付2.78亿美元完成收购。而就像乔布斯所说的,P.A.Semi公司最值钱的部分就是P.A.Semi团队的专业技术和专利。

在2008年年中时,此前供职于P.A.Semi的苹果芯片研发部门高级经理Wei-han Lien透露,苹果正在设计用于未来iPhone手机的ARM架构处理器,这种处理器的多媒体性能将会非常出色。

与此同时,苹果在2008年中获得了ARM的芯片技术授权。这意味着,苹果可以从核心处理器电路设计的烦恼中解脱出来,并在ARM公司的基础上开始工作。

在获得了ARM的授权后,苹果开始根据ARM公司的核心处理器电路设计在自己的需要基础上作一些后续设计。

“苹果自己研发芯片是一个很好的案例,这说明一个公司采用了ARM的技术再去开发一个操作系统,也能够获得成功。”2010年11月26日,ARM公司总裁都德·布朗向笔者评价道。

2010年4月28日,苹果以约1.21亿美元的价格收购了小型芯片公司Intrinsity。这是一家位于得克萨斯州奥斯汀的企业,以与三星合作开发移动设备用高速芯片而著称,同时也是苹果的合作伙伴和竞争对手。

此时,业界已经普遍认为搭载在iPad上的A4芯片使用了该公司的产品,Intrinsity的Hummingbird产品是A4处理器的主要计算引擎。

这起并购使得苹果能够根据自己对移动设备处理器的功耗需求进行定制生产,免受第三方芯片公司的产品质量、周期和成本波动等影响,进而使得公司的移动设备能够在处理器速度、续航能力等方面领先于其他竞争对手的产品。

苹果A4芯片浮出水面

在经过了艰苦的研发之后,A4芯片在2010年1月27日随着iPad被苹果正式发布,并于2010年3月投产。此后,A4芯片又正式搭载在iPhone 4中。

乔布斯在2010年初iPad发布会上对此高度评价:“iPad是由我们自己设计的芯片驱动的,我们苹果公司有一个优秀的芯片自主研发团队。iPad装备了我们自主设计的A4芯片,这是至今为止我们所用的最高端的芯片产品,内部集成了处理器核心、GPU(图形处理器)核心、I/O(输入输出端口)核心和内存控制器,所有这些功能都被集成在一块性能强劲的A4芯片中。”

苹果宣称A4芯片省电性能极佳,装备了这款SCO芯片的iPad平板电脑电池续航时间可达10小时左右,待机时间则可长达一个多月。

此后发布的iPhone 4搭载了和iPad相同的Apple A4处理器。

A显然代表“苹果”的意思,A4和iPhone 3GS中所采用的三星ARM处理器的差异之处在于处理器的核心频率及核心架构。A4为ARM的Cortex-A9核心,运行频率为1GHz,而iPhone 3GS的ARM处理器则为Cortex-A8核心,频率600MHz。

根据《纽约时报》的推测,A4芯片的开发费用高达10亿美元——对于一家消费电子厂商来说,这笔支出绝对惊人。在此之前,绝大多数的PC厂商和智能手机厂商都倾向于采购其他公司开发的芯片。

不过,苹果的确有理由为iPhone和iPad量身定做芯片——苹果需要的是更低功耗,功能更强大的芯片,目前市面上没有任何一款芯片能够直接满足苹果的需求。

“苹果是第一家敢于打破由英特尔和微软垄断的终端设备厂商。”美国芯片行业资深人士弗雷德·韦伯对此评价道。

ARM公司总裁都德·布朗事后对笔者总结了苹果自己研发芯片获得成功的原因:“苹果公司有着经验十分丰富的工程师,所以他们在ARM基础上自己设计的A4芯片获得了成功。当然,他们也不是完全从头开始做的……”

事实上,此时ARM刚刚开发出了全新的Cortex-A9产品,这一产品的主频达到了1GHz。ARM Cortex-A9架构采用2/4核设计,是ARM继Cortex-A8之后的下一代产品。

在iPad和iPhone 4发布之后,一些专业的IT分析公司很快开始给出了苹果A4芯片功耗的研究报告。

UBM TechInsights公司在对A4芯片进行研究后评价道:“这款产品具有高效的CPU设计,这与那些采用先进工艺节点、在关键路径优化方面有所创新的基于ARM的类似设备所公开的指标一致。不过,苹果是首家向市场推出这种等级产品的公司。”

该公司对苹果应用处理器的硅片分析表明,苹果公司先是在iPod Touch系列产品上应用这种新技术,然后在iPhone系列产品上应用相同的技术。

iPhone和iPhone 3G的应用处理器都是使用三星公司的90nm(纳米)嵌入式DRAM工艺。

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