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再砸10億歐元!蘋果德國造芯,下一代iPhone的信号有望變好了?

沉迷造芯的蘋果,又有新舉動了——美國當地時間3月2日,蘋果宣布将擴建慕尼黑中心地區的矽設計中心,預計未來6年内追加10億歐元投資。

據悉,這筆新投資将用于打造“最先進的研究設施”,可以為蘋果的研發團隊創造更開放、友善的研發條件。蘋果硬體技術進階副總裁Johny Srouji表示,目前在該中心工作的蘋果工程師已超過2000人,規模将在未來進一步擴大。

在2月底舉行的MWC2023上,高通CEO安蒙透露蘋果5G數據機晶片即将準備就緒,最早可能應用在iPhone 16系列中。高通方面已經做好心理準備,失去蘋果的全部訂單。

這兩個動态,都揭示了蘋果在晶片研發上的實力。但還有多少人記得,十多年前的蘋果還在被三星、高通、英特爾等半導體大廠卡脖子?為了實作晶片自由,蘋果又付出了多少努力、多少金錢?

這幾個問題,其實不難回答。真正值得思考的是,其他手機廠商該如何偷師蘋果,打造自己的晶片護城河。

(圖檔來自UNsplash)

10億加碼慕尼黑實驗室,蘋果執意打造自研晶片閉環

慕尼黑事實上已成為蘋果最重要的“海外根據地”之一,此次追加投資也并不叫人意外。

早在2021年3月,蘋果就宣布在慕尼黑投建全新的歐洲半導體實驗室,首期投資10億歐元。根據蘋果當時的規劃,慕尼黑半導體實驗室占地達3萬平方米,選址在慕尼黑中部的Karlstrasse,該地也是德國乃至歐洲半導體企業雲集的科技中心。

根據路透社當年的爆料,蘋果之是以標明慕尼黑,其中一個原因便是看中其豐富的人才資源。谷歌、恩智浦半導體、ARM當時都已在慕尼黑建立研發中心,奧迪、寶馬等頭部車企也在該地設有基地。蘋果到來後,則從這些巨頭那裡挖走了不少人才。而在這個大學營之外,蘋果在慕尼黑還設有另外七個不同的據點,在德國境内的員工總數估計已超4000人。

蘋果對慕尼黑半導體實驗室如此重視,也是有原因的。從一開始,慕尼黑半導體實驗室就聚焦在5G和無線技術的研發上——即肩負着為蘋果打造5G數據機晶片的重任。

衆所周知,蘋果對5G基帶晶片的執念從未斷絕,擺脫高通的掣肘、打造全自研晶片閉環也是蘋果一直以來的追求。去年釋出的iPhone 14搭載的是高通X65資料機晶片和射頻IC,今年釋出的iPhone 15預計仍離不開高通。正因如此,慕尼黑半導體研究室從一開始就被寄予厚望。

公開資料顯示,該實驗室負責的具體工作還包括長期監測iPhone、iPad、Apple Watch和Mac的效能表現,并以此為依據改進M1系列技術。該中心首期工程在2022年全面完成後,蘋果還對歐洲當地的晶片供應鍊進行重整, 把分散在歐洲各地的優質人才、研發裝置逐漸調往慕尼黑。

慕尼黑半導體實驗室也沒有辜負庫克的信任和投入。高通CEO安蒙已經接受失去蘋果這個大客戶的事實,5G基帶晶片一出,蘋果也将掃清實作“全自研晶片閉環”的最後一大障礙。

在2021年,蘋果就推出了搭載M1 Pro和M1 Max處理器的MacBook,擺脫對英特爾的依賴。iPhone則早已全部啟用A系列晶片,甚至連電源晶片、安全管理晶片都是蘋果自家的産品。如今唯一能在晶片這個環節卡蘋果脖子的,就隻有高通獨家壟斷的5G基帶晶片了。

至于早前被爆推遲的WiFi晶片研發計劃,對蘋果影響其實沒有那麼大。畢竟從成本來看,WiFi晶片和5G基帶晶片就有一定差距,蘋果也一直嚴格控制WiFi晶片成本。而5G基帶晶片這邊,從iPhone 12搭載的高通外挂基帶晶片X55起,成本就遠超蘋果自研A系列晶片。

在庫克的供應鍊管理哲學裡,利潤率最高、最核心的零部件最好能掌握在自己手裡,或者分散在足夠優質的供應商之中,盡量避免對單一供應商産生依賴。權衡之下,5G基帶晶片的戰略意義遠超WiFi、射頻晶片,自然能獲得更多重視,成為蘋果造芯計劃的核心。

當然,價值研究所(ID:jiazhiyanjiusuo)認為蘋果在攻克5G基帶晶片後,仍有可能加碼WiFi、射頻晶片研發。分析師郭明錤就爆料,蘋果隻是推遲了WiFi晶片項目,并沒有完全叫停。

一時半會,蘋果确實無法完成全自研晶片閉環。但不可否認的是,蘋果的野心一直在膨脹。

回溯蘋果造芯之路,鈔能力并非制勝法寶?

回到文章一開頭提出的問題:從飽受掣肘到即将實作晶片閉環,蘋果靠什麼崛起?

最流行的答案,是燒錢。

慕尼黑半導體實驗室的兩期投資,隻是蘋果造芯計劃中冰山一角。鈔能力對蘋果的造芯計劃,确實發揮了重要作用。

2010年3月,蘋果釋出了初代A系列處理器APL0398,即我們熟知的A4處理器。該處理器使用45nm生産工藝、ARMv7架構,隻搭載在iPhone 4和iPod touch少數産品上。A4和随後釋出的兩代産品A5、A5二代,其實并沒有實作對三星、高通的降維打擊。A5對比A4,隻是在計算能力、功耗上有一定提升。

直到2012年9月釋出的A6,蘋果A系列晶片才真正走上神壇。也是從這一年開始,蘋果研發大幅增長,占營收的比例也是在10年間直接翻了一倍。

資料顯示,2012财年蘋果研發支出和研發占比分别為33.81億美元和2.2%,前者同比大漲51.6%,後者基本持平。到2022财年,蘋果的研發費用已經漲至262.51億美元,營收占比達6.7%。

價值研究所認為,大手筆投入當然是蘋果造芯大業的重要保證。但光有鈔能力,還遠遠不夠。更何況,近年來蘋果業務線持續擴大,汽車、VR/AR等也耗費大量研發費用,集團的研發投入屢創新高不是和晶片研發單獨挂鈎。

仔細回顧蘋果的造芯之路,其實還有幾個關鍵詞值得注意:厘清主次、削弱對手和破格創新。

首先,蘋果很早就意識到架構的重要性,也是最早自研處理器架構的公司之一。所謂厘清主次,就是先解決主要沖突,打好地基。

A4、A5兩代産品的處理器架構和三星基本上沒有差别,性能的提升主要靠增加核心來實作,和當時的主流想法别無二緻。到了2012年推出的A6,蘋果就采用了自研核心架構,并在次年推出64位手機CPU,比高通早了整整兩年。

蘋果能夠找準這個方向,P.A.Semi團隊的兩位靈魂人物Daniel W. Dobberpuhl和Jim Keller居功至偉。後者直接參與了A4、A5兩代晶片的研發工作,也是他确定了A系列晶片追求能耗比、發力晶片内連接配接架構等戰略。即便早已離開蘋果,其影響力也一直延續至今。

其次,蘋果的造芯曆程少不了兼收并蓄,尤其是掠奪對手的獵物,借此削弱對手實力。蘋果也不排斥和半導體大廠合作,但往往會讓不同合作夥伴互相掣肘,繼而分化後者甚至完成兼并。和蘋果有過密切合作的三星、英特爾,對此就深有體會。

三星曾在2009年和晶片廠商Intrinsity達成合作,在後者輔助下研發出的S5PC110晶片及搭載該晶片的初代Galaxy S成為iPhone最強挑戰者。但在不久後,蘋果搶先一步将Intrinsity收入囊中,直接導緻三星失去Fast14技術使用權,也極大限制了三星采用的ARM通用架構的加速能力。

類似的例子還有很多。前文提到的P.A.Semi同樣是收購而來,收購以色列閃存控制器設計公司Anobit也是代表作之一。難得的是,蘋果将這些外部團隊、技術全部融合到自己的生态中。

第三,蘋果A系列晶片多次充當“白老鼠”,試驗過很多新技術。

如果說早期的A4、A5系列還在模仿三星的話,後面的蘋果就在原創的路上一去不回了。2017年推出的A11 Bonic是第一代仿生晶片,首次在智能手機中實作AI技術應用;2016年款Mac搭載的T1自研晶片則首次讓硬體裝置獲得了晶片級的安全性。

蘋果敢拿自家晶片做實驗、不斷搞創新,也有一個重要原因:出貨量和市場佔有率穩定,有足夠的業務場景和使用者來檢驗技術。

蘋果死磕自研晶片除了壓縮成本、提高利潤外,改善産品體驗也是一個很重要的原因。使用者的回報能讓蘋果第一時間了解哪些環節需要提高,甚至能預判使用者下一步需求,反過來給晶片研發提供方向,形成一個良性循環。

沒錢萬萬不能,但錢也不是萬能。蘋果造芯之路雖然算不上波折重重,但走過的險棋也不少。今天的成績,并不全是燒錢換來的。

蘋果的答案,友商沒法照抄

蘋果之後,手機廠商自研晶片已經成為潮流,但真正對蘋果産生威脅的,也隻有幾年前的華為。

為什麼其他手機廠商跟不上蘋果的研發節奏,遲遲無法突破關鍵技術關卡?财力不及蘋果當然是一個重要原因,但客觀地說,時代背景也對華米OV們不利——蘋果入局時間早,吃到了半導體行業的改革紅利。

從時間來看,蘋果A系列晶片和晶圓代工技術的發展路徑基本重合。三星、台積電瘋狂内卷,摩爾定律的革新周期被壓縮,也客觀造就了蘋果A系列晶片的性能神話。

A6、A7、A8、A12 Bionic、A14 Bionic等飽受好評的産品,都對應着晶圓代工在關鍵節點的突破。比如A6采用了三星的32nm制程工藝,前面兩代産品還都是45nm制程。到後來和台積電長期合作,A系列晶片的半導體數量從33億一路狂飙至160億,性能自然能大幅改善。

但問題是,晶圓代工技術的進步空間、突破速度都不及以往了。台積電、三星剛剛死磕完3nm技術,傳聞中的2nm甚至1nm恐怕不會那麼快到來。在晶圓代工之外,晶片的其他核心技術也基本穩定,開創性的革新越來越難實作。

目前,晶片的原材料、封裝測試,甚至光刻機等裝置都快觸碰到天花闆,對摩爾定律的質疑也此起彼伏。在半導體行業,技術發展越久、研發越深入,想取得突破就越難。後面才加入戰局的手機廠商,隻能适應這種緩慢的節奏。

在價值研究所(ID:jiazhiyanjiusuo)看來,手機廠商想複制蘋果的造芯神話非常困難,也不一定符合經濟效益。因為蘋果、三星如今已蠶食高端市場的大部分市場佔有率,晶片是提高手機附加值、沖擊高端的王牌,但如果沒有足夠的出貨量作為支撐卻很難覆寫研發成本。

這麼說當然不是在打擊華米OV的自研晶片計劃,但它們确實需要找到一條差別于蘋果、更符合自身利益與品牌定位的研發路線。核心處理器和架構離不開高通、聯發科、ARM這些巨頭,就要在其他領域發力。

根據目前的觀察,AI、影像晶片是OPPO和vivo的發力方向,小米的澎湃系列晶片則走多元化路線,涵蓋SoC、影像、快充、電源管理等各個環節。

vivo X90 Pro搭載了自家研發的V2處理器,具有AI功能,采用了台積電的6nm先進工藝制程。和2021年推出的V1晶片相比,V2具備FIT雙芯互聯、高速低功耗緩存單元等新突破,且實作了AI晶片和SoC的協同。至少在AI算力加速這一環節,V2比V1有很大進步。

OPPO的自研晶片計劃,同樣聚焦在影像晶片上,其代表作就是2021年12月釋出的馬裡亞納影像NPU。這款基于AI算法打造的晶片,能顯著提高影像功能的智能性。而影像,恰恰是OPPO、vivo一直以來的主要賣點。

在華為海思因為衆所周知原因發展停滞後,國産手機廠商的造芯事業也大受打擊。但越是在這種艱難時刻,反而越能激發潛能。蘋果的滿分答卷雖然抄不來,但要是能走出自己的路線,也未嘗不是一種勝利。

寫在最後

在很多人眼裡,A系列晶片是蘋果的代表作,甚至将其和蘋果自研晶片畫上等号。但蘋果的造芯計劃并非始于A系列晶片,而要追溯到更久遠的年代。

早在1994年,蘋果就和IBM等合作推出第一代Power PC晶片并大獲成功,但由于後續産能不足隻能放棄。但等到2006和IMBA合作結束轉投英特爾時,IBM已經跟不上蘋果的步伐,無法滿足蘋果的需求了。

喬布斯曾在2005年啟用新處理器晶片時表示,這個新産品能保持“未來10年繼續領先”。至于那款用了15年的舊産品,即便沒有出什麼大錯誤,也到了更換的時候。

這種一直追求進步,甚至迫使合作夥伴、供應商進步的理念,貫穿蘋果的一生,也保證蘋果擁有永不枯竭的創新意識和野心。隻不過喬布斯的判斷還是保守了,蘋果自研晶片的更新速度遠超預期,如今取得的成績相信也足夠讓天堂的喬布斯滿意。

當然,其他手機廠商如今也在努力追趕,希望能複制蘋果的成功路線。不過時代背景已經完全不一樣,照抄蘋果的答案也不可取,競争對手們還得花更多時間、資源,摸索一條新的造芯路線。

畢竟蘋果也是花了十多年,才有如今的實力。造芯是一項艱巨的任務,不可急于求成,但永遠不會缺少希望。

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