苹果电脑自研芯片筹谋已久： ARM和英特尔架构之战再开启？

近日，根据媒体报道，苹果将在6月22日的2020开发者大会(WWDC)上，宣布其Mac电脑从使用英特尔处理器转向自研的基于ARM架构的芯片。这并不令人意外，早在2年前，就已经有苹果自研电脑处理器的消息传出，当时业内预期首个产品会在2020年公布，如今看来苹果很有可能在本月底官宣。

报道还称，首批Mac处理器将拥有八个高性能内核(代号为Firestorm)和至少四个高能效内核(内部代号Icestorm)，这些自研芯片都将采用5nm制程工艺。作为苹果自研芯片“Kalamate”项目的一部分，苹果至少有三款搭载ARM的Mac 处理器正在研发中。

从苹果的业务来看，其实苹果是一家“保守谨慎”的企业，它的产品线并不多，而对于供应商的替换，更不会突然做这样冒险的决定。

什么原因让苹果走到这一步?最核心的是为了提升电脑性能，同时也能不受英特尔的牵制。苹果生态的根本逻辑是做一个闭环的系统，从iOS、macOS到A系列等自家芯片，苹果向来整合关键环节。苹果能够将其体系优化到现在的程度，恰恰说明闭环背后，是硬件和软件结合得越深越好，而ARM可以继续为苹果的自研添砖加瓦，苹果或许能够基于ARM架构调教出更高的算力和性能。

苹果的抉择

首先，苹果选择为Mac搭配ARM架构的自研芯片，并非一朝一夕的决策，应该说自研产品就是苹果的长期策略。为保持系统的良好体验，设计硬件产品，并找最顶级的生产商代工，实现软硬件一体化，才是苹果的基础。

而苹果从A6芯片开始，就已经在移动产品中使用自主设计的芯片，但是在Mac上目前主要依赖于英特尔。以苹果一直以来的制衡术，都会为其产品寻找多家供应商，在电脑处理器上苹果也希望打破英特尔的垄断。

在自研芯片的道路上，苹果确实曾经“抛弃”了不少合作商。在2005年，苹果就弃用和IBM、摩托罗拉合作的PowerPC芯片，转身投入性能更强大的英特尔芯片;在iPhone中，苹果和ARM合力研发出芯片后，就不再采用高通的处理器;2017年，苹果还用自研产品替代了Imagination Technologies Group的图形处理芯片;2019年，苹果10亿美元收购了英特尔的智能手机基带芯片部门，接下来可以预见将替代高通的产品。

其次，“Kalamate”自研芯片项目的背后，是苹果欲打通iPhone、iPad、Mac三类产品系统的大计划。目前，iPhone和iPad均使用iOS系统，使用的是苹果自研的ARM架构芯片;而Mac电脑搭载了英特尔的x86芯片，系统为macOS。如果将自研的ARM版芯片顺利用于Mac电脑，那苹果移动端和PC端产品间将更容易对接。

此前，集邦拓墣产业研究院分析师姚嘉洋就向21世纪经济报道记者表示：“过去市场就有传出苹果有可能将自有处理器的设计往Mac移动，随着ARM在64位的生态系统已经有一定的成熟度，再加上过去苹果一向不喜欢受到供货商牵制，因此，采用自家处理器的设计，一来可以避免英特尔的牵制，二来也能满足在系统设计上的优化。”

再者，性能不足或是苹果面临的最大痛点。“即便英特尔给苹果定制了很多产品，但是在现有英特尔结构上，几乎没有优化空间，苹果已经在性能上榨干了英特尔，”一位软件行业资深人士向21世纪经济报道记者分析道，“为什么Adobe市值只能徘徊在1500亿美元到2000亿美元之间?是因为Windows也好、iOS也好，在现在的计算机结构下，性能已经榨干。Adobe等公司也想给用户提供更多生产力工具，但是他们已经没有能力做更大优化。在现有的传统操作系统和芯片的组合下，Adobe已经可以直接调用显卡，它的能力和性能到达了极致。”

但是用户还希望性能进一步提升，“现在打开软件的速度还不够快，导出一段视频的速度也不够快，比如要导出一段5分钟的视频，高精度的渲染要好几分钟，甚至十分钟以上，但是现有的算力只能到这个程度。”前述软件人士说道。

换言之，眼下的计算世界中，算力存在瓶颈、核心处理器存在瓶颈。苹果意识到这一点，欲让系统和硬件进行更高程度的协作，从而进一步提升现有性能。

不过，苹果自研芯片的商用并非易事，涉及到规模化芯片的稳定性、上层应用的兼容、软硬系统的重新整合，需要一段过渡的时间。据了解，由于苹果首批定制的Mac芯片性能较低，无法满足高端电脑需求，所以可能会用在入门级的产品，比如轻量级的笔记本中，也有观点认为可能和平板的iOS进行结合。

英特尔VS ARM

虽然苹果想要替换掉英特尔的电脑处理器，但是对于英特尔来说，影响依旧有限，因为苹果Mac的销量并不高。根据IDC数据，2019年全球PC出货量排名中，苹果位列第四，其出货量为1.7684亿台，仅占据了6.6%的市场份额。另有分析师指出，英特尔平均每年在苹果电脑上的收入不到40亿美元，在英特尔的总营收中占比不大。而且，英特尔近年来源自PC的占比在降低，数据中心的营收在增长。

“我们认为，苹果即便推出自有架构的处理器，短期内，有可能是英特尔与自有架构两种版本同时并行的做法，主要是软件的生态系与持有量高度相关，不是在短期内就能在x86与ARM指令集间无缝切换。因此我们认为，对于英特尔的影响短期内相对有限。”姚嘉洋说道。

更大的影响是苹果带来的产业链的变化，在苹果的带动下，其他的PC品牌也有可能在ARM架构的电脑处理器芯片上发力。事实上，Windows和ARM组合的PC早已在市场上出现，微软、联想、三星、惠普、华硕等公司都已经推出过基于ARM芯片的笔记本电脑，但是市场并不理想。

“Windows PC的尴尬在于，即便是现在的Windows系统，也没有把处理器的算力优化到最优，因为它要去兼容不同的硬件，要接触各种各样的内存、芯片，他的客户有戴尔、联想、惠普等等，都要一一进行兼顾。一旦开始兼顾兼容性，就会丧失性能，”前述软件人士分析道，“如果用ARM可以调用更多能力，苹果通过‘低能耗-中产出’的模式，相比Windows‘高能耗-低产出’的模式，苹果依旧可以获得更高性能。”

另一方面，ARM架构芯片强势崛起不仅仅体现在电脑端，在服务器芯片中，英特尔也有华为、亚马逊、高通等竞争对手。比如华为的鲲鹏芯片，就是华为基于ARM架构开发的CPU，包括服务器和PC机芯片，目前最新一代是鲲鹏920处理器。当然，在PC和服务器芯片的领域，英特尔以x86架构至今一骑绝尘。

但是底层架构的新一轮比拼已经展开。根据此前华为展示的数据，2020年，主流处理器总算力分布中，ARM超越了x86，算力格局加速转换。华为芯片和硬件战略Fellow艾伟分析道：“从20年来的算力发展看，2000年的时候，主流处理器总算力中x86位列第一，总算力输出达到了全球的70%。而今天已经发生了逆转，世界上最大的算力架构变成了ARM平台，基于ARM指令的处理器总算力输出达到全球82%。整个过程呈加速的发展趋势。”

艾伟还谈道：“很多人可能会说，这些ARM还是比较低性能的。但是历史上，1980年代PC机开始兴起，到1993年的时候我们看到了PC机的总算力输出超过了UNIX的大机和小机，那时它也是下里巴人，直到1998年至强处理器推出，达到服务器水平之后，量变转化成质变，到现在位置X86占据整个数据中心市场份额的90%以上的。整个过程完全是替换性的颠覆变化，这个历史可能会再次被重复。”

而英特尔竞争者越来越多的另一个原因还在于，定制化场景越来越多，以前英特尔主要和微软紧密合作就可以，但是现在有了更多大B、中B企业出现，他们希望更加贴身的定制，那么中间就有机会，ARM能够灵活地助力定制。再加上如今芯片生产成本下降，能设计生产芯片的公司总体越来越多，其中的市场空间也增加了。

ARM的崛起，源于定制化场景越来越多，再加上芯片生产成本下降，芯片设计公司也在增多，市场空间大为增加。苹果电脑自研芯片，现在看来是筹谋已久。