劃重點
1.2008 年，蘋果收購了初創公司 P.A. Semiconductor，從此開始自己研發芯片。
2.2010 年，蘋果首次在 iPhone 4 上搭載自研芯片 A4，并逐漸将其擴展到 iPad、智能手表以及 Mac 上。
3. 蘋果芯片團隊有數千名工程師，分散在美國、以色列、德國、奧地利、英國和日本等地。
4. 蘋果芯片被稱爲片上系統（SoC），目前擁有 A、M、S、H、W、U 以及 R 等多個系列用于不同設備。
5. 在基帶芯片以及無線芯片開發方面仍面臨挑戰，需要依賴高通。
騰訊科技訊 據外媒報道，過去 20 年間，在多款旗艦級消費電子設備推動下，蘋果股價始終在不斷飙升。這些設備從最初的 iPod 和 iMac 到後來的 iPhone 和 iPad，直到最近的 Apple Watch 智能手表和 AirPods 耳機。
但作爲美國市值最高的科技巨頭，蘋果的業務不僅僅限于消費電子産品，它還有很多其他東西。在蘋果位于矽谷總部一個不起眼的房間裏，有幾百台嗡嗡作響的機器和幾個穿着實驗室白大褂的工程師，他們正在設計爲蘋果最受歡迎産品提供動力的自研芯片。
圖：蘋果芯片主管約翰尼 · 斯魯吉（右）帶領記者參觀芯片實驗室
早在 2010 年，蘋果就首次在 iPhone 4 上搭載了自研芯片。到今年爲止，所有新款 Mac 電腦都采用蘋果自己的芯片，結束了該公司對英特爾長達 15 年的依賴。
蘋果硬件工程負責人約翰 · 特努斯（John Ternus）說：" 在過去 20 年裏，蘋果最深刻的變化之一就是在内部開發更多技術，首當其沖的當然是芯片。"
這種變化也給蘋果帶來了一系列新的風險。其最先進的芯片主要由台積電制造。與此同時，智能手機正在從銷量急劇下滑中複蘇，而微軟等競争對手則在人工智能方面取得了巨大的飛躍。
今年 11 月份，美國科技媒體 CNBC 記者參觀了蘋果位于加州庫比蒂諾的園區，他們是首批獲準進入該公司芯片實驗室拍攝的記者。借助這次難得的機會，他們與蘋果芯片業務主管約翰尼 · 斯魯吉（Johny Srouji）讨論了該公司進軍定制芯片這一複雜領域的情況。目前，亞馬遜、谷歌、微軟以及特斯拉等巨頭，也都在自研芯片。
斯魯吉表示：" 我們有數千名工程師。但如果你看看我們的芯片産品組合，會發現實際上我們的産品非常精簡，效率也更高。"
與傳統芯片制造商不同，蘋果不爲其他公司生産芯片。斯魯吉解釋說：" 因爲我們并不真的向外出售芯片，爲此我們可以更專注于産品本身。這給了我們可以無限優化的自由，可擴展的架構讓我們可以在不同的産品之間重複使用組件。"
01 iPhone 自 2010 年以來用自研芯片
斯魯吉于 2008 年加入蘋果，負責領導由四五十名工程師組成的小團隊爲 iPhone 設計定制芯片。在他加盟短短 1 個月後，蘋果斥資 2.78 億美元收購了擁有 150 名員工的初創公司 P.A. Semiconductor。
咨詢公司 Creative Strategies 首席執行官兼首席分析師本 · 巴加林（Ben Bajarin）表示：" 蘋果将開始生産自己的芯片，這是他們收購 P.A. Semiconductor 後獲得的立竿見影的好處。憑借其固有的設計重點，蘋果希望盡可能多地控制堆棧。"
收購兩年後，蘋果在 iPhone 4 和初代 iPad 上使用了首款自研芯片 A4。斯魯吉說：" 我們建立了所謂的統一内存架構，它可以跨産品擴展。我們建立了一個從 iPhone 開始的架構，然後将其擴展到 iPad、智能手表以及 Mac 上。"
蘋果的芯片團隊已經發展到有數千名工程師的規模，他們在世界各地的實驗室工作，包括以色列、德國、奧地利、英國和日本。在美國本土，蘋果在矽谷、聖地亞哥和得克薩斯州奧斯汀都有實驗設施。
蘋果正在開發的主要芯片類型被稱爲片上系統（SoC）。巴加林解釋說，它将中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）和其他組件結合起來。對于蘋果來說，還有個名爲 " 運行神經引擎 " 的特殊神經處理單元（NPU）。
蘋果的首款 SoC 産品是 A 系列，它從 2010 年的 A4 升級到今年 9 月發布的 A17 Pro。這款芯片是 iPhone、部分 iPad、蘋果機頂盒 Apple TV 以及智能音箱 HomePod 的中央處理器。蘋果的另一款主要 SoC 産品是 M 系列，于 2020 年首次發布，現在支持所有新款 Mac 電腦和更先進的 iPad，該産品已經升級到 M3 系列。
蘋果于 2015 年推出了 S 系列芯片，它是蘋果智能手表搭載的較小芯片封裝系統。此外，蘋果在 AirPods 中使用了 H 和 W 系列芯片。U 系列芯片支持蘋果設備之間進行通信。最新的 R1 芯片将于明年初搭載在蘋果混合頭顯 Vision Pro 上。蘋果表示，它将在 12 毫秒内處理來自設備攝像頭、傳感器和麥克風的輸入，将圖像流式傳輸到顯示屏上。
斯魯吉表示：" 我們可以提前設計芯片。" 他補充說，他的員工與硬件主管特努斯領導的團隊合作，" 精确而準确地制造出針對這些産品的芯片，而且隻針對這些産品 "。
例如，第二代 AirPods Pro 内置的 H2 芯片可以更好地消除噪音。在新款 Series 9 Apple Watch 内部，S9 支持雙擊手勢等新功能。在 iPhone 中，2017 年款 A11 Bionic 是蘋果的第一個神經引擎，這是 SoC 的專用部分，專門用于在設備上執行人工智能任務。
今年 9 月發布的 iPhone 15 Pro 和 iPhone 15 Pro Max 搭載了最新的 A17 Pro，使計算攝影和遊戲高級渲染等功能實現了重大飛躍。
負責 iPhone 營銷的凱安 · 德蘭斯（Kaiann Drance）說：" 這實際上是 GPU 架構和蘋果芯片曆史上最大的一次重新設計。我們首次實現了硬件加速光線追蹤。我們還有網格着色加速，這允許遊戲開發者創造一些真正令人驚歎的視覺效果。"
這促使育碧的《刺客信條：幻影》（Assassin ’ s Creed Mirage）、《全境封鎖：複興》（The Division Resurgence）以及 CAPCOM 的《生化危機 4》（Resident Evil 4）相繼推出 iPhone 原生版本。
蘋果表示，A17 Pro 将是首款實現量産的 3 納米芯片。斯魯吉說：" 我們使用 3 納米制程工藝的原因是，它使我們能夠在給定的尺寸中封裝更多的晶體管。這對産品來說很重要，而且能提高能效。盡管我們不是一家芯片公司，但我們在這個行業處于領先地位自有其道理。"
圖：蘋果首款 3 納米芯片 A17 Pro 支持光線追蹤和其他高級圖形渲染，可以改善 iPhone 15 Pro 和 Pro Max 的遊戲效果
02 在 Mac 電腦上替換英特爾處理器
蘋果在 10 月份宣布爲 Mac 電腦提供 M3 芯片，繼續向 3 納米的方向邁進。該公司表示，M3 具有 22 小時的電池續航能力，并且與 A17 Pro 類似，提高了圖形性能。
已經在蘋果工作了 22 年的硬件主管特努斯說：" 現在說成功還爲時尚早，我們還有很多工作要做，但我認爲現在有很多 Mac，幾乎所有 Mac 都能夠運行 AAA 級遊戲，這與五年前的情況截然不同。"
特努斯說，最開始的時候，" 我們制造産品的方式往往是使用其他公司的技術，并有效地圍繞這些技術構建産品。盡管更注重美觀的設計，但我們受到現有條件的很大制約。"
2020 年，蘋果放棄使用英特爾的個人電腦處理器，轉而在 MacBook Air 和其他 Mac 電腦中使用自研的 M1 芯片，這是半導體行業的一個重大轉變。
特努斯解釋稱：" 這幾乎就像物理定律發生了變化。突然之間，我們可以制造出一款輕薄無比的 MacBook Air，它沒有風扇，電池續航時間長達 18 小時，性能超過了我們剛剛推出的 MacBook Pro。"
他補充說：" 搭載蘋果最先進芯片 M3 Max 的最新 MacBook Pro，比我們當時生産的、搭載英特爾最快處理器的 MacBook Pro 快 11 倍。而就在兩年前，我們還在大量發貨英特爾電腦。"
英特爾處理器基于 x86 架構，這是 PC 制造商的傳統選擇，并爲此開發了許多軟件。而蘋果的處理器采用了英特爾競争對手 Arm 的架構，後者以幫助筆記本電腦耗電量更少、續航時間更長而聞名。
蘋果在 2020 年推出的 M1 系列芯片是基于 Arm 架構處理器在高端電腦上采用的一個轉折點，與高通、AMD 以及英偉達等其他大牌公司競争，這些公司也在開發基于 Arm 架構的 PC 處理器。今年 9 月，蘋果将與 Arm 的協議延長至 2040 年。
13 年前，當蘋果推出首款定制芯片時，作爲一家試圖在競争激烈、成本高昂的半導體市場上立足的非芯片公司，蘋果顯得十分與衆不同。此後，亞馬遜、谷歌、微軟和特斯拉都開始嘗試定制芯片。
伯恩斯坦研究公司（Bernstein Research）董事總經理兼高級分析師斯泰西 · 拉斯貢（Stacy Rasgon）說：" 蘋果在某種程度上可以被稱爲開拓者。他們的行動表明，如果你這樣做，你就可以嘗試讓你的産品變得與衆不同。"
圖：蘋果硬件驗證高級總監戈弗雷 · 德索紮在加州庫比蒂諾的蘋果芯片實驗室展示了 M3 SoC
03 " 基帶芯片研發困難 "
當然，蘋果還沒有制造其設備需要的所有芯片。例如，基帶芯片是該公司尚未靠自己攻克的一個重大難關。拉斯貢說：" 蘋果的處理器已經非常好，但他們在自研基帶芯片方面遇到了困難。基帶芯片很難研發。"
蘋果依賴高通的基帶芯片，盡管在 2019 年，兩家公司才就長達兩年的知識産權法律達成和解。不久之後，蘋果以 10 億美元的價格收購了英特爾基帶芯片業務的大部分，這可能是爲了開發自己的基帶芯片。然而，蘋果還沒有成功。今年 9 月，蘋果與高通簽署協議，後者将在 2026 年前供應其基帶芯片。
分析師巴加林說：" 高通仍然在生産世界上最好的基帶芯片。除非蘋果能做得同樣出色，否則我很難看到他們完全實現自研目标。"
蘋果芯片業務主管斯魯吉說，他不能對 " 未來的技術和産品 " 發表評論，但他說：" 我們關心手機，我們有團隊能夠實現這個目标。"
據報道，蘋果也在研發自己的 Wi-Fi 和藍牙芯片。目前，該公司與博通就無線組件達成了一項價值數十億美元的新協議。蘋果依靠三星和美光等第三方提供内存芯片。
當被問及蘋果是否會嘗試設計其芯片的每個部分時，斯魯吉表示：" 我們的願景是打造最好的産品。作爲一個包括芯片在内的技術團隊，我們希望打造最好的技術來實現這一願景。爲了實現這一目标，蘋果更願意購買現成的産品，以便讓團隊可以專注于真正重要的事情 "
不管蘋果最終設計了多少芯片，它仍然需要在外部制造芯片。這需要像台積電這樣的代工企業擁有大規模的制造工廠。世界上 90% 以上的先進芯片都由台積電在台灣制造的，這使得蘋果和該行業的其他公司很容易受到地緣政治因素的影響。
巴加林稱：" 很明顯，大家都很緊張。比如，如果發生這種情況，B 計劃是什麽？沒有其他好的選擇。你會希望三星更有競争力，而英特爾也在進入這個領域。但是，我們現在還沒有這種能力，一切都要靠台積電。"
蘋果至少希望将部分芯片制造業務轉移到美國，爲此不惜承諾将成爲台積電即将在亞利桑那州建廠的最大客戶。不久前，蘋果還宣布，它将成爲 Amkor 在亞利桑那州皮奧裏亞新建 20 億美元制造和包裝工廠的第一個（也是最大）客戶。Amkor 将負責封裝台積電亞利桑那州工廠生産的蘋果芯片。
斯魯吉說：" 我們始終希望打造多元化的供應鏈，囊括亞洲、歐洲和美國，這就是爲什麽我認爲台積電在亞利桑那州建廠是件好事的原因。"
04 招賢納士，本土芯片制造缺熟練工人
蘋果的另一個擔憂是美國缺少熟練的芯片工人，美國幾十年來都沒有建造先進的晶圓廠了。台積電表示，由于缺乏熟練工人，其亞利桑那州工廠現在被推遲到 2025 年凱耶。
不管這是否與人才短缺有關，蘋果在發布新芯片方面速度已經放緩。斯魯吉說：" 芯片叠代花的時間越來越長，因爲它們的開發越來越難。而且，與 10 年前相比，能裝芯片内封裝的東西更多，能效也在提高。"
斯魯吉重申了他的觀點，即蘋果在這方面存在優勢，因爲 " 我不需要擔心自己的芯片要被送到哪裏，如何瞄準更大的客戶群 ?"
盡管如此，蘋果的行動還是凸顯了它在市場上的競争力。2019 年，蘋果芯片架構師傑拉德 · 威廉姆斯（Gerard Williams）離職，創建了名爲 Nuvia 的數據中心芯片初創公司，并帶走了一些蘋果工程師。蘋果因知識産權問題起訴威廉姆斯，今年撤訴。高通于 2021 年收購了 Nuvia，此舉旨在與蘋果等基于 Arm 架構的個人電腦處理器競争。
斯魯吉表示：" 我不能讨論法律方面的問題，但我們确實關心知識産權保護。當某些人因爲某些原因離開時，這是他們的選擇。"
蘋果的核心業務面臨着更多的宏觀挑戰，因爲智能手機銷量剛剛從多年來的最低水平複蘇。然而，對人工智能工作負載的需求正在導緻芯片訂單激增，尤其是英偉達等公司生産的 GPU。由于 ChatGPT 和其他生成式人工智能服務的普及，該公司的股價今年上漲了 200% 以上。
自 2016 年以來，谷歌爲人工智能設計了張量處理單元（TPU）。自 2018 年以來，亞馬遜旗下雲計算部門 AWS 就爲數據中心提供了自己的人工智能芯片。微軟去年 11 月發布了新的人工智能芯片。
斯魯吉表示，早在 2017 年 A11 仿生芯片推出機器學習引擎 Apple Neural Engine 之前，他在蘋果的團隊就一直在研究機器學習引擎。蘋果的神經引擎支持其所謂的 " 設備上的機器學習功能 "，如面部識别等。
今年 7 月，有傳聞稱蘋果開發了自己的大語言模型 Ajax 和聊天機器人 Apple GPT。蘋果發言人拒絕就此置評。自 2015 年以來，蘋果還收購了 20 多家人工智能公司。
當被問及蘋果是否在人工智能領域落後時，斯魯吉說：" 我不認爲我們落後了。" 但巴加林對此持懷疑态度。在談到蘋果在人工智能領域的地位時，他表示：" 去年，蘋果在芯片領域取得了不錯的成就，今年的 M3 芯片性能更強大。但蘋果的軟件必須迎頭趕上，這樣開發者才能利用其硬件優勢，在蘋果芯片上編寫未來的人工智能軟件。"
巴加林預計，這種情況很快就會有所改善。他說：" 蘋果從成立第一天起就有機會真正做到這一點。但在我看來，每個人都相信其将于明年在人工智能方面大放異彩。"（編譯 / 金鹿）
