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苹果芯片实现自主研制的计划

众所周知,目前除了三星能够基本实现自给自足,其他几乎所有品牌智能手机的组成零件均是由几家上游供应商提供,包括手机圈里最有影响力的苹果。但苹果在许多自主核心技术上实现自给自足,所以依旧榨取了智能手机市场90%以上的利润,而苹果并不满足于此,不久的将来时间苹果想要在芯片上完全实现自给自足。下面我们来了解下苹果已经自主定制和正在研发的一些芯片。

 

自主定制CPU

苹果做手机芯片已经有些年头了,从早年采用三星处理器,到后来自己研发性能最出色的A系列处理器,短短几年时间,处理器就成为苹果的护城河。

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在芯片市场还是高通占据最大份额的时候,市面上的旗舰机型基本都使用高通处理器,而苹果早在2008年以2.78亿美元收购了一家小型无晶圆厂半导体(fabless semiconductor)公司 P.A. Semi,为旗下自主芯片研究工程打下基础。在iPhone 4上,苹果超强悍的A系列处理器诞生了,虽然当时A4处理器还并非完全自主设计,但也为此后的自主处理器打下坚实基础。

 

在2012年,苹果发布了iPhone 5,这款手机的A6处理器是自主定制设计的芯片,A6处理器虽依旧采用ARM指令集,但没有沿用公版设计,完全自主设计,这也让A6比A5高出两倍的性能。而后来的A7、A8、A9、A10以及苹果首款仿生六核A11处理器在性能上均领先于同期对手产品。

 

自主GPU图形处理器

早从iPhone 6的A8处理器开始,到iPhone 7的A10,苹果都使用了基于部分PowerVR固定功能图形硬件的定制图形处理器。事实上Imagination Technologies的PowerVR GPU已经足够强悍,但苹果似乎不满足于此。2013 年甚至更早,苹果就有了打造自主 GPU 团队的多个举动,很多 GPU 相关的移动芯片厂商被苹果收购,来自 IBM、AMD、飞思卡尔甚至是 Imagination Technologies 等公司的优质图形工程师人才被苹果抢到手。


当一个GPU团队组建完成,再加上自主定制 CPU 的长期经验,相关 GPU 自主设计的工作也就顺其自然展开了。所以,其实从 A8 开始苹果就基于 Imagination Technologies 的 IP 定制 GPU,被誉为 GPU“心脏”着色器内核以及驱动都是自主完成设计。到了A11仿生这一代芯片,苹果真正用上了完全自主设计的 GPU,并且性能比上代快了至少30%。

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自主基带芯片

在基带处理器上,苹果早期用的是英飞凌的产品,后来高通依靠优秀的性能和专利优势取而代之。但是苹果对高通独家供货是有所顾忌的,被上游一家垄断供货一方面价格高,另外一方面很容易被要挟。所以,去年苹果重新引入了英特尔(英特尔前些年收购了英飞凌),两家供货。而两家供货,高通就感觉到了威胁,找了个借口扣了本应该返回给苹果的10亿美元,苹果随机起诉高通专利有效性。这种态势下,苹果自然想要自己研发基带芯片,以此来摆脱上游厂商的控制。

 

基带的自研难度还是比较大的,像华为的麒麟和三星的猎户座之前都不支持全网通,前者是采用外挂基带导致功耗非常高,后者在中国等地区采用的是支持全网通的高通芯片。苹果自研基带难度现在也面临不少困境,马上5G网络就要来了,而5G的一些专利都在高通、华为、诺基亚、爱立信、Intel都巨头手上抓着呢。

 

不过苹果拥有大量现金,可以招募第一流的研发人才研发。今年苹果第一次自己研发GPU,拿出来的产品出手就不俗,性能达到一流水平,这充分说明了苹果的实力。至于专利问题,其实GPU专利也不少,但是苹果第一款GPU拿出来居然没人起诉苹果,说明苹果技术资金之外,法务公关也是非常强大的。

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此前有外媒消息称,高通负责技术的副总裁Esin Terzioglu已经跳槽到苹果,专门负责移动通信芯片领域,这也再次证明苹果正在研发自主调制解调器。另外,消息称苹果自主调制解调器最快会在2018年秋季用于自家产品上,如无意外将会在iPhone 9的A12处理器上使用,其表现让人非常期待。

 

自主电源管理芯片

苹果目前的电源管理芯片是由德国供应商戴乐格半导体公司所提供的,该公司表示他们将继续为苹果提供2018年的iPhone电源管理芯片,因而短期内iPhone并不会采用苹果自主研发的芯片。不过,在此之后,iPhone的电池管理芯片就将由苹果全权开发设计。其实iPhone现有的电源管理芯片已经拥有不错的续航水平,但面对安卓阵营的超大电池和快充的双面夹击多少显得有些力不从心。增加电池续航时间和无线充电等功能很可能就是苹果选择自研电源芯片的主要原因。

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投行Bankhaus Lampe的分析师在发表的一份投资者报告中指出,苹果已经派出80名工程师去开发一个名为“电源管理集成电路”(PMIC)的组件。据知情人士透露,这个新组件可能被应用到2019年的新iPhone中,据说苹果已经在加州和慕尼黑开发这种新芯片。

 

自主屏下指纹

除了基带,为了应对全面屏的风潮,屏下指纹技术也是各家争抢的热点,有消息称,苹果正在研发触摸/指纹/屏幕驱动一体式集成电路,同时据appleinsider报道,苹果于当地时间周二获得了一项超声压力和触摸传感器专利,该专利有助于生产出一种更薄、更加一体化的3D Touch装置,这些都为手机屏下指纹技术的实现奠定基础

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苹果为何执着自主研发?其实是从长远考虑,走可持续发展的路线。虽然自主研发前期投入大,但一旦完成研发,凭借苹果每年数以亿计的iPhone销量,自研芯片能省下不少专利费用。此外,使用别人的芯片、技术,在供应链上或多或少都会受制于人,而完全的自主研发也能更加巩固苹果在智能手机行业的地位。

 

在不到十年的时间里,苹果打造了一支世界级的芯片团队,并且在移动行业取得了巨大的成就,这令人难以置信。尽管大多数时候我们只简单看到了表面上的性能收益,但随着苹果越来越重视芯片和内部组件的定制设计和研发,除了无可比拟的性能优势之外,特定领域的功能特征上也形成巨大的竞争优势。

 

有了最好的应用生态,最好的定制级芯片,最受赞誉可完全掌控的操作系统,可以说苹果的软硬件整合能力越来越强大了。

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