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苹果换芯,PC与芯片产业集体心悸
2020-11-17 15:01

苹果换芯,PC与芯片产业集体心悸

文章所属专栏 前沿技术情报所


这次苹果发布会的最大惊喜,就是老果粉记忆中的那个“I am PC”,居然回来了(上方视频)。


如果不是苹果的老用户,可能不清楚"Get a Mac”这个经典的苹果电脑广告。2006 年,苹果推出“Get a Mac”系列广告,以轻松幽默的手法对当时的 Windows PC 的各种碰瓷(下方视频),分析指这广告成功塑造了 Macintosh 电脑具创意的年轻形象,也使 Mac 很快取得一定的市场份额。



但在 iPhone 推出之后,Mac 的重要性愈来愈低,相关业务占苹果整体的比重愈来愈低,存在感也愈来愈小。终于到了 2009 年,苹果结束了这个家喻户晓的广告系列,这象征 Mac 时代已经过去。2010 年,乔布斯推出 iPad,宣告后 PC 时代的来临。


但没想到在今年的 WWDC 上,苹果突然宣布弃用英特尔的 x86 芯片,并将在 Mac 电脑上用上 Arm 架构的苹果芯片。


Mac 也再一次成为科技界的焦点所在。


刚刚过去的11 月 11 日,首批使用苹果芯片 (Apple Silicon) 的三台苹果电脑——MacBook Air、MacBook Pro 以及 Mac mini,终于在早前的发布会中登场,而首枚针对台式电脑设计的苹果芯片 M1,也粉墨登场。


我们今天就为大家分析一下:


  • 苹果芯片的水平到底如可?

  • 使用苹果芯片的三台 Mac,会对 PC 业界带来怎样的影响?

  • 苹果这次转移到自家芯片,对 Arm 和英特尔又会带来怎样的影响?


当苹果开始硬件暴力


当苹果推出 iPhone 12 后,专业科技媒体 AnandTech 的作者Andrei Frumusanu就已仔细分析过 A14 芯片,发现其性能击败了所有英特尔芯片,仅仅低于 AMD 最新的 Zen 3 芯片(上图)。


Frumusanu认为 A14 比不上 Zen 3,主要是因为 Zen3是AMD 不惜工本、不用考虑续航力的硬件暴力结果;Zen 3 比 A14 具备更高的时钟频率,更大的次级缓存和仿如决堤的功耗。


由于 A14 芯片针对智能手机而设计,所以它仍然以节能和降低成本为主,苹果也就无法单纯用堆砌核心、催谷频率的硬件暴力手段,强化它的性能。因此,A14 无法跳过 AMD Zen 3 而赢得全球最快芯片名衔,非战之罪。


但全新 M1 芯片由于用在价格更高,电池也更大的 Mac 电脑之上,苹果堆料就更轻松了。因此,Frumusanu仍然认为这枚 M1 芯片将会如苹果声称,是全球最快的处理器芯片。Odin 早前在《苹果为何变芯》一文中,也曾提出类似的观点,未来如果苹果采用同样的硬件暴力,多堆核心、加大缓存,也许可以成为能与 Xeon 媲美的高端芯片。



诚然,目前按照苹果发布会的信息,M1 的各项参数比 A14高出 30-100% 不等(上图),基本上与 iPad 等级看齐。按此推算,M1 真的有可能是目前世界上最快的处理器芯片。


而且也正如我先前所说,苹果在 Mac 电脑上采用 M1 芯片另一个更重要的提升,其实是定制化。多年来,苹果一直在吐槽英特尔的图像处理单元 (GPU) 性能太渣,拖累 Mac 电脑的整体性能,不过现在他们定制了号称的“全球最快的核显”了。


因此,我们预计 M1 芯片的性能,将会有巨大的提升,结果也真的如此。


关键并不是比英特尔强


在苹果发布全新的 Mac 电脑系列后,已经有人把 Geekbench 的跑分记录偷偷释出。虽然大众均遇期 M1 芯片的性能会比英特尔要高,但大多没想到会高得这样可怕。以单核成绩计算,M1 芯片的核心是,苹果历史里最强的处理器核心,但即使以多核跑分计算,仍然比英特尔高端的 i9-9980HK 芯片要强,仅仅落后于属于英特尔高端工作站芯片 Xeon 之下(下图)。


图片来源:Geekbench


但令人咋舌的更不止于芯片计算力,而是 GPU。在传统智慧里,整合在芯片里的 GPU,其图像性能一般比不上专门的独立显示卡。但早前也有人使用针对 GPU 性能的 GFXBench,来测试 M1 的图像处理能力。结果发现 M1 芯集成的 GPU,得分竟然高于 2017 年台式电脑所用的 AMD Radeon RX 560 独立显示卡,与全新的高端 MacBook Pro 16" 所用的 AMD Radeon Pro 5300M 独显相若。


如果大家还未能理解这个成绩有多可怕,具体一点来说:这一枚芯片仅用了 4 个核心(M1 采用 4 大核、4 小核设计,8 个核心不能同时运作),跑赢了一众高端高价英特尔的 8 核心处理器,也跑赢了不少高性能但高耗电量的独立显示卡。


当然,有不少人质疑这些跑分无法反映真实情况,更会有不少人质疑只有 8~16GB 内存,根本无法胜任现实操作,那我们来看看实现应用场景。


根据苹果官方说法,使用 M1 芯的 MacBook Air 能通过 Final Cut Pro X 轻松播放和剪辑多条全画质的 4K ProRes 视频流,而使用 M1 芯片的 MacBook Pro可以在 DaVinci 应用中流畅播放全画质 8K ProRes 视频。 要知道使用英特尔的 MacBook Air,剪辑 4K 都卡得不要不要的;即使是高配版的英特尔 MacBook Pro,播放 8K 视频也会卡到怀疑人生,更不要说是数据量更大的 ProRes 素材了。




虎嗅在测评时的确发现,M1 版本的 MacBook Pro 13" 的性能,在大部分场景的确是追平、甚至是超过独显版本版本、使用高端 i9-9980HK 的 MacBook Pro 16”了。所以,基本上 Geekbench 的跑分算是相当合理,苹果 M1 芯片的确比英特尔要强。


但问题并不仅仅如此。关键并不是苹果芯片比英特尔芯片强了多少,而是使用苹果芯片的低端型号,其性能居然与使用英特尔芯片的高端型号相当接近。


PC 市场的巨大震憾弹


尽管苹果的乔布斯曾公开宣扬“后 PC 时代”来临,尽管据消息指出,PC 电脑市场已连续 7 年萎缩,但 Mac 在 iPhone 和 iPad 的协同效应下,其市场占有率由 10 年前的 7% 不到,增加至 10 年后的 17%(下图)。而 Mac 的营收,也在这 10 年来增加了 31%。



可见,PC 市场将会是苹果在 iPhone 以外的另一个价值千亿美元的重要增长点,而且,台式电脑作为生产力的重要环节,也将会是苹果生态圈的重要一环。


但是,即使苹果能逆市增长,由于PC 市场增长放缓,苹果一直难以在市场取得太大进展。也由于 PC 作为生产力工具,用户往往相当重视性价比,加上不少 PC 订单均来自公司采购,价格自然是采购的重要考虑因素。可是,苹果向来以“低性价比”形像深入民心,Mac 电脑往往也比同级的 PC 要贵上不少,导致 Mac 的占有率增长乏力。


但在苹果芯片推出后,苹果再不像以往一样的缺乏性价比了。


我们以专业影视从业者为例,他们在工作时,往往需要处理 4K~8K ProRes 的视频素材,这些素材的数据量巨大,必须用一台带独显的高配电脑来处理,否则剪辑时必然会卡成狗,工作效率自然大为下降。但现在呢?这些剪辑师只需要一台低阶的 MacBook Air 或是一台 MacBook Pro 13“ 就足以应用。因此,他们还需要买更高端、价格更昂贵的独显高端 PC 吗?


再退一步说,即使这些低阶的 MacBook 性能与售价,均与高端 PC 相若,但两者在性能相若的情况下,M1 版本的 MacBook Pro 13"还有着极高续航力、极低发热量等明显优势。


想像一下,没有性价比的 Mac 电脑,也能在死水一般的 PC 市场逆市上升,苹果这回推出这三台具备超高性价比的 Mac 系列电脑,有如对停滞不前的 PC 产业,投下了一颗巨大的震憾弹。


可见一众传统 PC 厂商,在未来将会面对一个可怕的全新对手。


范式转移的开始


当然,这并不代表传统 PC 厂商完全没有还击之力,毕竟 Mac 多年来无法在 PC 市场取得优势,另一个很重要的原因,就是由微软的 Windows 以及英特尔芯片组成的“Wintel”联盟牢不可破。不少软件、硬件和各种生态,均围绕着 Wintel 联盟而建立,用户粘度极高,他们在购买 PC 时,首先选择的往往是 Wintel 生态下的传统 PC 产品。


苹果 Mac 系列电脑,从英特尔芯片转移至手机芯片的 Arm 架构,也难免遇上相当剧烈的阵痛。他们不但需要数年时间才能把原来的生态系统完全迁移,旧用户必然会担心系统兼容性而持币观望,而且弃用英特尔芯片,也导致 Mac 将不可能再安装原生Windows 系统,非用原生 Windows 生态不可的用户,势必大量流失。所以在短期之内,传统 PC 产业不一定会因为苹果芯片而受到明显冲击。


可是,这些传统 PC 产业也知道,苹果转移架构所带来的阵痛,只会随着时间而消退,而苹果芯片所带来的优势,也会随着开发者陆续支持苹果芯片而不断增加。但是,重度依赖 Wintel 生态系统的 PC 厂商们,真的可以期待 Wintel 在短期内实现重大突破,扭转局面吗?


要知道积极发展云服务的微软首席执行官 Satya Nadella,早就公开表示操作系统 (Windows) 已经不是他们最重要的板块。而英特尔首席执行官也公开说过,他们要“摧毁”守住处理器市场 90% 占有率的想法,转往占有整个半导体产业 30% 的方向。换言之,他们将会把更多的精力和资源投放在市场增长潜力更大的服务器市场。


当 Wintel 联盟靠不上时,传统 PC 厂商如何是好?


在近十年来,传统 PC 产业早看见在产品销量停滞不前,业务更不断被智能手机和平板电脑所冲击,早就知道无法继续 Wintel 的老套路。所以他们一直进行各种尝试,意图突破 Wintel 的枷锁,寻找新的生存空间。


三星 Dex 系统。图片来源:三星。


2007 年,华硕推出搭载轻量化 Linux 系统的低端 Eee PC,带起了所谓“上网本”风潮。2011 年,宏基推出使用基于手机芯片、搭载 Chrome OS 的 Chromebook,曾在教育市场引起一定关注。2012 年,微软更推出使用支持手机芯片的 Windows RT。到了近年,随着手机芯片性能愈来愈强,愈来愈多手机生产商想进军 PC 市场,三星 Dex、锤子 TNT 系统陆现身,但仍然未能获得太大的进展。


但这回苹果 M1 芯片,有力地证明了手机芯片有可能超越英特尔芯片,对传统 PC 厂商也好、对于手机厂商也好、甚至是对手机芯片生产商来说,起了巨大的鼓舞作用。而苹果新一代 Mac 电脑的威胁,也将逼使传统 PC 厂商不得不另觅出路。


就连苹果前高管、曾经为乔布斯死敌的 Jean-Louis Gassée,也直指苹果芯片将终结 Wintel 的霸权。可见,苹果改用自家芯片,很可能会带来 PC 产业的新一波范式转移,促使 Wintel 联盟的瓦解。


Arm 架构生态的完善


Wintel 对于传统的 PC 产业来说,向来都是双刃刀:它既把用户绑死在传统 PC 产品之上,但也把这些传统 PC 厂商,绑死在 Wintell 的生态系统里。尽管这些传统 PC 厂商多年来努力尝试,但在技术上或是在号召力上,也无法构建一个能与 Wintel 抗衡的生态环境。他们搞出来的新形态产,要不就是不好用,要不就是缺乏开发者支持。


直到智能手机出现,一众厂商借助 Android 的系统找到全新的突破口,开发者争相开发手机应用,再加上云端应用日渐丰富,Android 与基于 Arm 架构的手机芯片生态系统,已一举超越 Wintel 的生态规模,成为另一个生机勃勃的巨大平台。


但在单纯的生产力上,即使苹果多次宣传“你的下一台电脑,何必是电脑”,但 iPad 无法取代基于 Wintel 生态系统的 PC 产品,成为主流的生产力系统。

程序员必备的 Docker,目前还未在苹果芯片上运作。图片来源:Github


这次苹果转移至自家芯片,我们就明显见到基于手机芯片的 Arm 架构,在生产力工具上的各种短板:有开发者指出,不少像微软 SQL Server 或甲骨文的 OracleDB 等生产力项目,根本没有 Arm 架构版本,而且即使用了 Rosetta 2,也无法执行码农必备的 Docker,这让不少程序员只能先驻足观望,看看情况才敢入手。


可是,由于苹果系统本的的高度可移植性以及 Mac 电脑本身的市场号召力,这次转移将能有力地吸引更多开发者,开发支持手机芯片的 Arm 架构的生产力工具。


就以 Docker 为例,他们已在筹备支持苹果的新架构。Odin 预计,微软、Google、三星等也会趁着机会,力推他们旗下各种支持 Arm 架构的 PC 系统,并诱使开发者为苹果 macOS 以外的 Arm 平台,开发各种杀手级应用。


虽然,Arm 架构的生产力系统在短期内也不会就立即可用,但只要随着 Mac 进一步扩大市场份额,带动 Arm 架构的发展,生产力相关的生态系统将会日渐丰富起来,反过来带动基于 Arm 架构的 PC 产品发展。


但与此同时,Wintel 联盟也会进一步瓦解,英特尔的前景也愈来愈不明朗。


英特尔面对庞大压力


到底英特尔的前景有多不明朗?


当苹果在 2020 年的 WWDC 里,宣布要把 Mac 电脑转移到自家的苹果芯片之时,其实有不少分析认为这并不是坏事。根据 Bernstein 分析师 Stacy Rasgon 指出,苹果仅占英特尔营收约 2~3%,所以缺少了苹果的业务,根本不值一哂。也有分析认为苹果弃用英特尔芯片反而是好事,他们才能把更多的专注力和资源,投放在更有前途的数据中心业务。


但正如 Odin 刚才所说,苹果芯片带来的冲击,在于证明手机芯片也能吊打英特尔,这有如打开了 Arm 架构的潘朵拉之箱,诱使更多 PC 公司转投 Arm 的怀抱,也会吸引更多手机公司,利用 Arm 架构的手机芯片,生产手机/PC 混合产品,与英特尔的 PC 产品竞争,更会吸引 Google 或微软这样的大平台,为这些公司提供全新的平台,协助他们利用 Arm 芯片与苹果竞争。


英特尔业务占营收比例。图片来源:Seeking Alpha


这样一来,苹果弃用英特尔芯片,失去的绝不仅是苹果那 2~3% 的营收,而是英特尔视为禁脔的 PC 芯片市场。在近年,虽然英特尔的 PC 相关业务 (CCG) 占营收比重愈来愈少,但在其最新财报里,这个由 PC 产品构成的平台,仍然占其总体营收 50% 左右(上图)。苹果芯片如果促使更多 PC 厂商转投 Arm 架构,这将会要了英特尔的命根子。


也许会有人认为,近年英特尔雄霸数据中心市场,而随着 5G 普及,更能收割边缘计算市场,苹果这点点损失,还是能过创收来弥补。然而,苹果芯片所打开的潘朵拉之箱,并不局限于 PC 市场,其带来的骨牌式效应,很可能会波及到英特尔全新的核心业务:服务器市场。


英特尔潜心经营服务器市场多年,他们已经构建了从芯片、存储、FPGA、Docker 等等的一整套完善的生态系统。尽管近年 Arm、AMD 和英伟达步步进逼,但其生态体系无法对英特尔相比,至今仍然无法威胁英特尔在服务器市场的统治地位。但刚才 Odin 也提到,M1 芯片的出现,将会带动更多开发者,开发 Arm PC 的生产力应用,也会促使 Arm 相关的生态系统发展。


事实上,Linux 系统创始人 Linus Torvalds 其实十分看好 Arm 芯片架构。他认为 Arm 多年来无法在服务器市场取得成绩,是因为目前并没有足够的 Arm PC 设备。


但当苹果芯片促进了 Arm PC 的发展,未来英特尔在服务器市场,将会面对一个强大的新对手,面临比现在更巨大的挑战。


英特尔的自救之道


英特尔的江山,从 Wintel 联盟而来。但如果苹果芯片真的摧毁了 Wintel 联盟的拢断局面,英特尔目前的各种优势,也将可能像在烈日下的冰山一样,渐渐溶化殆尽。


在这情况下,英特尔应该如何自救?无疑最简单直接的方法,就是提高自家 X86 芯片的质量。毕竟英特尔曾经是行业龙头,芯片技术能力傲视同侪,要从后赶上、弯道超车?绝非不可能的事。但英特尔作为全球少数能结合芯片设计和芯片生产的整合型芯片公司 (IDM) ,近年却纠结在设计与生产两个核心方向上进退两难的困扰。


在芯片设计上,不少人仍然把英特尔芯的落后,归咎于他们坚持使用饱受争议的复杂指令集 (CISC) 。不少人批评 CISC 指令集导致英特尔 X86 芯片的功耗过高,难与使用精简指令集 (RISC) 的 Arm 架构抗衡,导致他们完全错失了巨大的手机市场,因而落得如此局面。


各家芯片公司的制程进度表。图片来源:IC Insights。


在芯片生产上,英特尔仍然坚持自行生产芯片,其芯片生产制程在 2016 年以前一直处于绝对的领先地位。但没想到亚洲芯片产业的竞争对手,借助手机芯片的海量订单而快速发展,芯片生产的制程工艺旋即超越英特尔。但英特尔的制程工艺研发却在这时候严重落后(上图),早前更宣布 7nm 制程将进一步延期,曾经领导群雄的英特尔晶圆厂,现在居然远远落后亚洲竞争对手接近 2 年。


因此,英特尔如果要挽救自己的芯片业务,只能从芯片设计和芯片生产,两者选其一。


要不,英特尔就放弃已被苹果放弃的 X86 芯片架构。Jean-Louis Gassée 认为,英特尔既然无法对抗 Arm 架构阵营?那就加入他们。毕竟,英特尔曾经拥有有 Xscale 为品牌的 Arm 芯片产品线(2006 年被 Marvell 收购),所以即 PC 产业真的要转型、即使 Arm 进入服务器市场,英特尔也完全有能力借着手上生态系统,重构一套比其它公司更为优秀的 Arm 生态系统。


但照目前的情况来看,英特尔更可能会走上另一条路线,就是放弃芯片生产业务,改为专注 X86 架构的开发。毕竟目前英特尔制程工艺严重落后,如果 X86 芯片真的由台积电生产,将会很大程度上提升其竞争能力。


但在 2018 年,就已经有消息指英特尔打算把晶圆厂分拆出来,在今年也有消息指出,英特尔准备找竞争对手台积电,代工生产 6nm 的芯片。如此者,Bloomberg 更断言英特尔找台积电代工,预告了英特尔乃至于美国主导半导体的时代画上句号。


如果苹果的 M1 芯片,真的导致英特尔放弃芯片生产、以至终结了美国主导半导体的时代,这笔账真不知如何算起了。


苹果换芯,产业心悸


当苹果在 WWDC 宣布要从英特尔转移至 Arm 架构时,引起无数的争议。有人赞赏、也有人批评,有人看好、也有人质疑。但大众唯一做不到的,就是无视这种芯片架构转移所带来的影响。


苹果始终是全球电子的焦点所在,他们的一个小动作、都会惹来无数人的猜测、吹捧、抹黑以至模仿,这回他们要进行大规模的换“芯”手术,其影响之远,更为重大。正如苹果“不同凡想” (Think Different) 广告里所说:


.....那些被看成格格不入、叛逆、制造麻烦的人、那些钻牛脚尖的人、那些看事情和别人不一样的人。他们不喜欢规矩、他们藐视成规。你可以赞美他们,模仿他们,反对他们,怀疑他们,美化或丑化他们,但唯独不能忽视他们。他们发明,他们想像,他们治愈,他们探索,他们创造,他们激励他人。因为他们带来改变、他们推动人类向前。


也许,那些疯到认为自己可以改变世界的人,也正是那些改变了世界的人。而苹果,就疯得再次换芯,让整个产业一起心悸不已。

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