苹果芯片，世界最大软件公司的硬件之路

近年来，热点不断，竞争逐渐白热化的系统级芯片市场上，自然少不了智能手机时代的开创者苹果公司，刚刚过去的苹果发布会上，A11 Bionic芯片让人过目难玩，究竟是什么成就了苹果手机手机中的战斗机的王者形象，除了软件之外，苹果对硬件的研发以及性能指标，在公开场合一直提及不多。

苹果芯的历史

苹果手机从iPhone4s开始在中国大热，很多中国的苹果粉也是从这部手机开始的，那么第一代苹果是怎么来的呢?iPhone一代06年由乔布斯亲手主刀，使用的是德州仪器的OMAP处理器;从二代3G版手机开始，转而使用三星S3C6410处理器，三代3GS使用处理器版本为S5PC100;四代使用S5PC110的小修版;4S为Exynos4210小改款。在这之前，手机还没有成为人们日常生活的必需品，销量有限，所以用一个简化版的SOC已经足够功能需求，苹果自研发芯片当时还主要集中在笔记本、台式机的使用方面。

从4S开始，苹果把与三星共同研发的芯片开始命名为A4，这也是苹果第一次为手机芯片取名为“A”系列。后面，发布的A5芯片是在这个产品上增加了一块earSmart区域。这两款芯片成为了苹果自研芯片的开端。(请注意，本文提到的芯片不包括通信基带，苹果手机的通信模块主要采用高通或者英特尔两家厂商的产品。)

A5芯片的特点是增加了加速语音辨识算法的功能区块，以及内建了ISP(图像信号处理模块)用于实现更加优秀的拍照功能，其余部分基于标准的ARM构架。

从A6X开始，手机的应用场景更加清晰，功能需求的提升更加迫切，因此，完全依靠EDA(Electronic Design Automation)工具进行的标准设计被抛弃了，改而使用手工的布局(Manual Layout)。

这种芯片设计方式让苹果彻底摆脱了三星，芯片发热得到缓解，对晶体管使用得到了控制，性能表现提升了，功耗、节能表现更加优异。搭载AX系列芯片的产品，在市场上广受好评，成为了苹果硬件研发的动力，同时也给苹果公司积累了宝贵的硬件设计研发的经验。

2012年采用双核设计的苹果A6X芯片最先配备给了iPhone5。这时芯片完全由苹果设计，三星负责组装和生产。A7X是手机上第一次应用64位处理技术，配备给了5S手机(小编一直使用到现在)。到A8的三核，苹果芯片随着制程的演进，逐步增加核心数量和主频，达到性能的提升，A9回到两核，性能通过构架的改善和增加主频得以提升。A8主频为1.5GHz，A9为2.26GHz。A8采用 20nm工艺，A9为16nm，晶体管越小功耗越低，单位面积上集成的数量也就越多，处理能力也更强，这是性能提升的主要原因。

A10X芯片采用10nm工艺，由于最先是设计给iPad Pro使用，所以规模和主频设定就比较粗放，但是性能相对A9确实进一步提升了，比今年高通的旗舰产品骁龙835性能还要强悍。这也是苹果首款10nm工艺处理器，该芯片内建了3大+3小，叫做3融合核心，从这里开始苹果采用大小核的设计去平衡功耗和性能表现。大小核心分别负担程度不同强度的计算工作，借此可以有效延长平均电池寿命，同时也能改善整体性能表现。

A11延续了大小核心的设计，但是为了增加主频，大核心降为2个，代号Monsoon，小核心增为4个，代号Mistral，同样是6个核心。这款芯片的主频提升到了2.74GHz，单核计算性能较前代提升1.2倍，且能够独立寻址。

A11中的GPU单元没有延续之前的惯例使用Imagination公司的PowerVR，兑现了自己淘汰原有而改用自主研发的GPU的诺言，在GPU对于机器学习(ML)日益重要的今天，自主研发GPU几乎可以看做是又一次开辟了新的硬件研发领域。