蘋果造芯:失敗、蟄伏、蓄力,然后打贏所有人
這枚45nm制程的芯片由三星代工,內(nèi)置Arm的Cortex-A8內(nèi)核,擁有1GHz的運(yùn)行頻率,性能突出。盡管它的歷史意義重大,但在長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多小時(shí)的iPad發(fā)布會(huì)上,喬布斯對(duì)于A4芯片只用了寥寥數(shù)語(yǔ)帶過(guò),花的時(shí)間加起來(lái)還不到20秒。
這是一種刻意的低調(diào),蘋果在發(fā)布會(huì)前對(duì)自研芯片三緘其口,這跟蘋果造芯的歷史有關(guān):作為微型計(jì)算機(jī)最重要的普及者之一,蘋果跟集成電路技術(shù)幾乎同時(shí)起步,在成立后的30多年里數(shù)次向芯片發(fā)起沖鋒,結(jié)果卻是屢戰(zhàn)屢敗。
果不其然,敏感的媒體嗅到了線索,并大都對(duì)蘋果自研芯片這件事持嘲諷態(tài)度,普遍認(rèn)為“A4芯片參考了三星設(shè)計(jì),蘋果厚著臉皮把自己牌子貼了上去”。
科技媒體Ars Technica則認(rèn)為A4設(shè)計(jì)平庸,“沒(méi)什么值得大書特書的”。
理性去看,蘋果自研手機(jī)芯片的確困難重重。2010年的移動(dòng)芯片市場(chǎng)早已巨頭林立:高通的Snapdragon橫掃千軍,三星的Exynos蓄勢(shì)待發(fā),NVIDIA的Tegra雄心勃勃,甚至連Intel的Atom也覺(jué)得自己能行,試圖分一杯羹。
但人們低估了蘋果想撬開(kāi)鐵板的決心:一年之后,蘋果在iPhone 4S發(fā)布會(huì)上展示了第二代芯片A5,CPU性能是A4的兩倍,GPU性能是A4的9倍,性能提升巨大,這讓業(yè)界意識(shí)到一個(gè)事實(shí):蘋果已經(jīng)的確拿到了那張通往半導(dǎo)體制高點(diǎn)的昂貴門****。
遺憾的是,布局者喬布斯卻沒(méi)能目睹接下來(lái)的故事。在病床上看完A5亮相的直播后不久,他就撒手人寰。
十年后,蘋果已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)包括A系列(手機(jī)&平板)、M系列(桌面PC)、H系列(耳機(jī))、S系列(手表)等多個(gè)產(chǎn)品線的半導(dǎo)體帝國(guó),尤其是當(dāng)庫(kù)克在2020年底向人們展示替代Intel的M1芯片時(shí),人們感受到難以言表的震撼。
▲蘋果M1芯片2000年之后,兩個(gè)芯片行業(yè)新入局者的故事最曲折,一個(gè)是華為海思,一個(gè)就是Apple Silicon,前者呈現(xiàn)的是張巡守睢陽(yáng)式的悲壯,后者則更像是一部描寫奧德修斯返鄉(xiāng)的荷馬史詩(shī),兩者都或多或少改變了中美科技戰(zhàn)的節(jié)奏。
蘋果造芯是一部連續(xù)的歷史,以A4為界,before和after的故事都玩味:A4之前,蘋果是竹籃打水、屢戰(zhàn)屢??;A4之后,蘋果是神擋殺神、佛擋殺佛,三星、高通、Intel這些全球芯片頂級(jí)玩家,或被蘋果擊敗,或被蘋果拋棄。
這是一個(gè)關(guān)于商業(yè)的故事,但更是一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)這門「科學(xué)」的故事。
01.150美元的蝴蝶翅膀
作為蘋果的聯(lián)合創(chuàng)始人,沃茲尼亞克在1975年——蘋果成立前的一年——的“家釀?dòng)?jì)算機(jī)俱樂(lè)部”聚會(huì)上看到了那個(gè)出現(xiàn)在《大眾電子》1月刊封面、號(hào)稱第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)的Altair 8800,以及驅(qū)動(dòng)這臺(tái)電腦的Intel 8080芯片。
▲印有Altair 8800的雜志封面人類自1950年代末進(jìn)入晶體管和集成電路時(shí)代之后,電子計(jì)算機(jī)的尺寸就在每年以肉眼可見(jiàn)的速度變小。這個(gè)進(jìn)程由年輕的硅谷推動(dòng),無(wú)數(shù)新興的公司在這片熱土上競(jìng)賽。到了1970年代,計(jì)算機(jī)離走入尋常百姓家,只差幾層窗戶紙了。
Altair 8800被公認(rèn)為點(diǎn)燃了微型計(jì)算機(jī)革命的火種,它啟發(fā)了比爾·蓋茨和保羅·艾倫推出了微軟歷史上的第一款產(chǎn)品——BASIC編程語(yǔ)言,也讓沃茲尼亞克萌生了自己組裝一臺(tái)計(jì)算機(jī)的想法,唯一的問(wèn)題在于:Intel 8080太貴了。
一臺(tái)組裝好的Altair 8800售價(jià)621美元,但8080散裝片就要170美元,沃茲尼亞克形容“比我一個(gè)月的房租還貴”,于是他就開(kāi)始尋找替代品:先是找到了摩托羅拉6800,通過(guò)熟人買只要40美元/枚,后來(lái)又找到了6800的大牌平替——MOS Technologies公司制造的MOS 6502,20美元就能上車。
當(dāng)沃茲尼亞克把組裝好的微型計(jì)算機(jī)展示給喬布斯的時(shí)候,后者大吃一驚,并意識(shí)到這可能是一次偉大的商業(yè)機(jī)會(huì)。對(duì)于沃茲尼亞克放棄Intel芯片,喬布斯也很滿意,他認(rèn)為“技術(shù)只是手段,最終是為了改善消費(fèi)體驗(yàn)?!?/span>
這臺(tái)由20美元廉價(jià)芯片驅(qū)動(dòng)的微型計(jì)算機(jī),便是蘋果第一代產(chǎn)品Apple I。就這樣,蘋果的故事開(kāi)始了。
這一年,喬布斯20歲,沃茲尼亞克25歲,計(jì)算機(jī)世界仍由IBM大型機(jī)主宰,Altair仍是極客們的玩具,英特爾還在硅周期的首次衰退中艱難生存。兩個(gè)史蒂夫無(wú)法意識(shí)到:在芯片上省下的150美元,未來(lái)要花千萬(wàn)倍的代價(jià)補(bǔ)回來(lái)。
1977年,蘋果推出第一款成熟產(chǎn)品Apple II,銷量瘋漲。它以漂亮的外觀和內(nèi)置鍵盤示人,沃茲尼亞克的編程技術(shù)和喬布斯的設(shè)計(jì)審美被體現(xiàn)得淋漓盡致。但這些長(zhǎng)板掩蓋了一個(gè)問(wèn)題:Apple II 仍然在使用廉價(jià)的MOS 6502處理器。
而1981年底蘋果的Apple III,CPU仍然是這款老舊的6502,而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手IBM已經(jīng)用上了Intel的8088芯片,性能是當(dāng)年沃茲尼亞克舍棄的8080的10倍左右。簡(jiǎn)單對(duì)比:MOS 6502晶體管數(shù)量只有3000多,而Intel 8088卻高達(dá)29000。
廉價(jià)但“夠用”的芯片能夠讓蘋果保持極高毛利率,但大前提是硬件不會(huì)成為短板,至少不能拖軟件的后腿。顯然,誕生在1975年的6502芯片難以支持1980年代的計(jì)算機(jī),頻繁失靈的電路板和緩慢的運(yùn)行速度最終讓Apple III銷量慘淡。
來(lái)自競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的壓力也越來(lái)越大。1981年,IBM一改平時(shí)笨重的身段,推出了使用微軟MS-DOS和Intel 8088的兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)(又稱 IBM PC),獲得巨大成功,并把除蘋果之外的幾乎所有個(gè)人計(jì)算機(jī)廠商都拉進(jìn)了「微軟+Intel」陣營(yíng)。
而那會(huì)的Intel還沒(méi)有轉(zhuǎn)型做牙膏,同期發(fā)布芯片性能沿著摩爾定律一日千里,1974年推出8080,1978年推出8086,1982年推出80186和80286,此后便是80386、80486以及劃時(shí)代的Pentium——其中文名更是成為一整代人的回憶:奔騰。
但在早期錯(cuò)過(guò)后,以喬布斯的性格很難再重投Intel的懷抱,尤其是Intel已經(jīng)是敵對(duì)陣營(yíng)的核心骨干。
好在那會(huì)兒硅谷能跟Intel掰手腕的公司有不少,摩托羅拉就是其中之一。1976年Intel內(nèi)部正在開(kāi)發(fā)16位的8086,摩托羅拉得知后決定直接干一****兒大的——你既然搞16位,那我就直接上32位。經(jīng)過(guò)4年的研發(fā),1980年摩托羅拉推出了性能強(qiáng)悍的Motorola 68000芯片。
▲Motorola 68000芯片
68000芯片又稱「68k」,意思是芯片內(nèi)部有68000個(gè)晶體管,它的性能大概是Intel 8086的兩倍左右(價(jià)格也更貴),因此被廣泛用在惠普、Sun、DEC的高端機(jī)以及對(duì)性能要求高的游戲機(jī)上。對(duì)于急欲尋求新芯片、又不想委身Intel的喬布斯來(lái)說(shuō),更是久旱逢甘霖。
因此決定蘋果命運(yùn)的新產(chǎn)品Macintosh(也就是第一代的Mac)決定使用68000芯片,項(xiàng)目經(jīng)理Jef Raskin本來(lái)想用性能低但便宜的摩托羅拉6809,但被吃過(guò)虧的喬布斯一口否決,并親自出馬把68k的批發(fā)價(jià)從125美元/枚砍到了35美元/枚。
1984年1月24日,一代經(jīng)典Macintosh正式發(fā)布。由《銀翼殺手》導(dǎo)演執(zhí)導(dǎo)的廣告「1984」將蘋果包裝成反IBM奧威爾式統(tǒng)治的反叛者,驚艷了所有人,喬布斯也淚撒發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。Mac的問(wèn)世,給80年代的PC革命浪潮烙下了最深的印跡。
▲發(fā)布第一代Macintosh的喬布斯,1984年
68000芯片的確不負(fù)眾望,其強(qiáng)勁的性能有力支撐了炫麗的圖形界面和方便的鼠標(biāo)操作。但第一代Mac卻在其他方面掉了鏈子,比如內(nèi)存只有128K,后來(lái)升級(jí)到512k也仍然不夠用(至少需要1000K)。經(jīng)過(guò)發(fā)售前期的熱銷后,曾被贊譽(yù)“將計(jì)算機(jī)技術(shù)與藝術(shù)完美結(jié)合”的Mac就因?yàn)槠渚徛倪\(yùn)行速度,銷量大幅下滑。
1985年春,試圖罷免CEO斯卡利的喬布斯被后者反將一軍,聯(lián)合董事會(huì)趕出了公司。
喬布斯走了,但他當(dāng)時(shí)選定的68000芯片卻被繼續(xù)委以重任。從1985年到1994年,Mac的后續(xù)版本全部都采用680x0家族芯片,從68000一直到68060。摩托羅拉的680x0家族,也是當(dāng)時(shí)不多地能跟Intel 80x86家族分庭抗禮的勢(shì)力。
沒(méi)有拜入Intel x86架構(gòu)的陣營(yíng),讓蘋果避免了淪為給「Intel Inside」打工的角色——這類角色最后被惠普、Dell和聯(lián)想所扮演。但這一選擇也給蘋果帶來(lái)了潛在的隱患:當(dāng)Intel沿著摩爾定律狂飆的時(shí)候,摩托羅拉這條細(xì)狗能行嗎?
事實(shí)上,盡管680x0家族芯片在某些性能上不輸Intel 80x86家族,但I(xiàn)ntel在出貨量方面碾壓摩托羅拉,而當(dāng)時(shí)的芯片產(chǎn)業(yè)基本都是IDM垂直整合模式,設(shè)計(jì)制造封測(cè)一把抓,這種模式存在一個(gè)規(guī)則:重資產(chǎn)導(dǎo)致的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
舉一個(gè)例子:假如A和B兩家芯片公司都生產(chǎn)某類型,A是行業(yè)老大B是老二,A生產(chǎn)了100萬(wàn)枚,B生產(chǎn)了30萬(wàn)枚,B的盈利會(huì)是A的30%嗎?答案是否定的。不但到不了30%,可能連3%都到不了,更有可能的情況是A賺錢,B虧錢。
一顆CPU售價(jià)可能只有30美元,但固定成本(研發(fā)投入和生產(chǎn)線)可能要幾億美金,造的芯片越多,每一枚芯片上分?jǐn)偟某杀静拍茉降汀6鳬ntel x86架構(gòu)芯片和摩托羅拉680x0家族芯片銷量的差距,遠(yuǎn)比100萬(wàn)枚和30萬(wàn)枚的差距大。
這讓摩托羅拉越來(lái)越難以跟上步伐,新款芯片的開(kāi)發(fā)經(jīng)常延期,比如原本計(jì)劃要在1989年發(fā)布的68040,前后拖了整整一年,差點(diǎn)兒讓蘋果的新產(chǎn)品翻車。但蘋果又毫無(wú)辦法,還得小心伺候著摩托羅拉,享盡了受制于人的苦惱。
幸運(yùn)或者不幸,喬布斯已經(jīng)沒(méi)機(jī)會(huì)站在第一線去解決這些難題了。接下來(lái)的十年,他將以一個(gè)旁觀者的身份目睹了蘋果陷入了一個(gè)疲于應(yīng)對(duì)「Intel+微軟」陣營(yíng)、嘗試造芯卻又屢戰(zhàn)屢敗、最終市場(chǎng)份額被步步蠶食的惡性循環(huán)。
沒(méi)人知道如果當(dāng)年沃茲選擇Intel會(huì)發(fā)生什么,但毫無(wú)疑問(wèn),那省下的150美元,一定是改變了某些歷史進(jìn)程的蝴蝶翅膀。
02.令人絕望的90年代
1981年,加州大學(xué)伯克利教授David Patterson和博士生David Ditzel發(fā)表了“The Case for a Reduced Instruction Set Computer”這篇論文,其中Reduced Instruction Set Computer中文譯名為“精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)”,取其首字母作為縮略詞,便是日后大名鼎鼎的——RISC。
▲David Patterson(左)和Carlo Séquin,1981年
有“精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)”,便有“復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)”,即CISC。兩者的區(qū)別可以簡(jiǎn)單理解為在采用RISC設(shè)計(jì)理念的處理器里,指令更短,長(zhǎng)度統(tǒng)一,速度更快;而采用CISC設(shè)計(jì)理念的處理器里的指令大都冗長(zhǎng)復(fù)雜,運(yùn)行效率較低。
在微處理器剛問(wèn)世的那個(gè)年代(世界上第一款商用微處理器是Intel的4004,于1971年推出),設(shè)計(jì)者通常都需要絞盡腦汁來(lái)平衡成本和性能,指令集設(shè)計(jì)的缺陷也就顧不上了,因此早期主流的微處理器包括Intel 8080和摩托羅拉 68k,都可以被歸類為CISC架構(gòu)。
這就是這篇論文出臺(tái)的背景。兩位作者他們重新定義了一種新的CPU設(shè)計(jì)方法——RISC,并將任何不滿足RISC理念的處理器都?xì)w類為CISC。這讓Intel十分沮喪,畢竟誰(shuí)也不想人在家中坐,一頂“復(fù)雜”的帽子卻從天上來(lái)砸了過(guò)來(lái)。
在Intel不爽的同時(shí),一直在試圖尋找破局點(diǎn)的蘋果卻仿佛抓住了救命稻草。
在80年代后期,IBM兼容機(jī)陣營(yíng)(IBM、惠普、Dell等)也用上了微軟的圖形化操作系統(tǒng)——Windows,逐漸把蘋果擠到了角落。盡管在桌面出版等幾個(gè)高端領(lǐng)域仍然強(qiáng)勢(shì),但蘋果必須不斷提高硬件性能來(lái)守住最后的一畝三分地,芯片顯然是一個(gè)好的突破口。
而在RISC理念提出后,硅谷積極響應(yīng),斯坦福的MIPS、Sun公司的SPARC、DEC的Alpha等項(xiàng)目都取得了一定程度上的成功。這讓蘋果覺(jué)得“我上我也行”,加上摩托羅拉的芯片供應(yīng)經(jīng)常翻車,于是蘋果管理層大手一揮:自己搞芯片。
穩(wěn)妥起見(jiàn),蘋果選擇跟運(yùn)營(yíng)商AT&T合作,陸續(xù)啟動(dòng)了兩個(gè)RISC項(xiàng)目:水瓶座(Aquarius)項(xiàng)目和霍比特人(Hobbit)項(xiàng)目,前者想用來(lái)替換摩托羅拉68000,作為Mac的主力芯片;后者則想用在正在研發(fā)的Newton掌上電腦上面。
可惜,蘋果畢竟在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域毫無(wú)經(jīng)驗(yàn),而AT&T也早已不是那個(gè)憑借貝爾實(shí)驗(yàn)室號(hào)令天下的AT&T了,兩個(gè)臭皮匠合在一起湊不出半個(gè)諸葛亮,“水瓶座”和“霍比特人”先后鎩羽而歸,幾千萬(wàn)美元的研發(fā)經(jīng)費(fèi)都打了水漂。
在此期間Intel x86架構(gòu)卻繼續(xù)高歌猛進(jìn),甚至虛心學(xué)習(xí)RISC理念。在水瓶座項(xiàng)目被擱置的1989年,英特爾推出32位的80486,在x86系列芯片中首次使用RISC技術(shù);1993年,英特爾推出奔騰處理器,開(kāi)始了對(duì)CPU市場(chǎng)的長(zhǎng)期壟斷。
蘋果將“水瓶座”和“霍比特人”的失敗歸結(jié)于搭檔的無(wú)能,因此在1990年,蘋果選擇了更強(qiáng)大的盟友一起造芯——老冤家IBM和老朋友摩托羅拉,三者組成了當(dāng)年P(guān)C產(chǎn)業(yè)界最受人關(guān)注的“AIM聯(lián)盟”(Apple、IBM、Motorola)。
IBM和摩托羅拉各有各的心思:IBM搞了幾年兼容PC機(jī)后,發(fā)現(xiàn)自己根本卷不過(guò)Dell和康柏這種后起之秀,有點(diǎn)后悔自己把PC芯片外包給了Intel;摩托羅拉的訴求則更簡(jiǎn)單:自己獨(dú)自對(duì)抗Intel,約等于騎著雅迪去追奧迪,實(shí)在是扛不住了。
新聯(lián)盟信心十足。IBM很早就開(kāi)始了RISC技術(shù)儲(chǔ)備(甚至早于David Patterson提出RISC),80年代更是成功研發(fā)了基于RISC的POWER架構(gòu)高端芯片,在服務(wù)器和工作站領(lǐng)域獨(dú)霸一方。這次合作的計(jì)劃,就是把POWER架構(gòu)“下沉”到PC機(jī)上。
而摩托羅拉雖然不太靠譜,但好歹擁有消費(fèi)級(jí)芯片開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),加上蘋果當(dāng)時(shí)每年還能賣130萬(wàn)多臺(tái)(1990年)終端電腦,確保新芯片的采購(gòu)量能夠突破盈虧平衡的規(guī)模線。因此AIM聯(lián)盟決戰(zhàn)Intel,可謂是八十萬(wàn)對(duì)六十萬(wàn),優(yōu)勢(shì)在我。
就這樣,AIM聯(lián)盟于1990年啟動(dòng),新的芯片被命名為:PowerPC——在IBM原先的POWER一詞后加上了“PC”兩個(gè)字母。第一款芯片PowerPC 601的開(kāi)發(fā)于1991年10月正式開(kāi)始啟動(dòng),歷經(jīng)21個(gè)月完成,并于1993年7月開(kāi)始量產(chǎn)。
值得一提的是,「換芯」是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工程,大概要完成三件事:一是重寫操作系統(tǒng)的底層代碼,工程量浩大;二是搞定代碼轉(zhuǎn)化器,確保新芯片能兼容之前的軟件;三是為軟件開(kāi)發(fā)商提供新的開(kāi)發(fā)工具,并說(shuō)服他們用起來(lái)。
在PowerPC 601尚在研發(fā)的時(shí)候,蘋果的工程師就已經(jīng)在緊鑼密鼓地準(zhǔn)備,并在芯片量產(chǎn)前成功地完成絕大部分工作。攢下這些「心臟移植」的經(jīng)驗(yàn)對(duì)蘋果來(lái)說(shuō)非常重要,因?yàn)檫@雖然是它第一次「換芯」,但絕對(duì)不是最后一次。
1994年3月,第一代搭載PowerPC芯片的Mac在曼哈頓發(fā)布,蘋果終于換芯成功,這也意味著摩托羅拉68000系列的謝幕。
媒體對(duì)此不吝贊美。MacWorld評(píng)價(jià):“蘋果奪回了8年前失去的性能領(lǐng)先地位”。
消費(fèi)者反饋也非常積極,光是在預(yù)售階段就賣出15萬(wàn)臺(tái);1995 年1月,銷量突破100萬(wàn)臺(tái);而到了1995年年中,Power Mac幾乎取代了之前所有搭載摩托羅拉680x0家族芯片的型號(hào)。
換芯后,蘋果頻繁拿同期Intel的芯片來(lái)做對(duì)比:1997年,蘋果宣稱PowerPC G3性能是同期奔騰II的兩倍;1999年,蘋果宣稱PowerPC G4是同期奔騰III的2.94倍;2003年,蘋果宣稱PowerPC G5更是吊打奔騰4——這種“遙遙領(lǐng)先”的口氣,連余承東老師都直呼內(nèi)行。
Wintel陣營(yíng)被嚇傻了嗎?沒(méi)有。相反,他們的應(yīng)對(duì)策略是:你打你的,我打我的。這種自信來(lái)自于哪兒?
自信來(lái)自產(chǎn)業(yè)規(guī)律。上一章提到,重資產(chǎn)的IDM模式導(dǎo)致了芯片的規(guī)模效應(yīng),跟當(dāng)年鏖戰(zhàn)680x0家族時(shí)一樣,x86芯片在成本方面始終壓對(duì)方一頭,甚至優(yōu)勢(shì)還在不斷擴(kuò)大——Intel市占率在1985年是50%,到了1995年則已經(jīng)超過(guò)80%。
沒(méi)有規(guī)模,就沒(méi)有利潤(rùn);沒(méi)有利潤(rùn),就不可能有用來(lái)改善產(chǎn)品缺陷的足夠資金。PowerPC由于是來(lái)自IBM服務(wù)器和工作站芯片的“下沉”,不可避免地帶有功耗大,發(fā)熱高的問(wèn)題,但資金捉襟見(jiàn)肘的AIM聯(lián)盟始終無(wú)法解決。
比如號(hào)稱性能吊打奔騰4的PowerPC G5,功耗極高,發(fā)熱巨大,蘋果不得不重新設(shè)計(jì)機(jī)箱結(jié)構(gòu)才能容納下巨大的散熱器,高配版甚至需要安裝一套水冷系統(tǒng),這讓人很多業(yè)界人士瘋狂嘲諷:這貨也好意思稱自己是RISC?
▲PowerPC G5芯片所占的巨大體積
要說(shuō)產(chǎn)品缺陷,x86架構(gòu)的問(wèn)題一點(diǎn)兒都不少,比如指令復(fù)雜,寄存器少,功耗也很高。但I(xiàn)ntel憑借強(qiáng)大的資金實(shí)力,一手改善架構(gòu)缺陷,一手狂砸制程工藝,不僅把RISC陣營(yíng)擋在PC主流之外,還把服務(wù)器和HPC(高性能計(jì)算機(jī))領(lǐng)域的份額給蠶食殆盡。
▲Intel在PC、數(shù)據(jù)中心、HPC的市場(chǎng)占有率
軟件生態(tài)更是一道難以逾越的鴻溝。一個(gè)故事是:影像軟件巨頭Adobe靠蘋果發(fā)家,第一代Photoshop就是只發(fā)在Mac系統(tǒng)。1993年Adobe重點(diǎn)轉(zhuǎn)向Windows,喬布斯回歸后請(qǐng)求Adobe多給Mac開(kāi)發(fā)一些軟件,比如Premiere,結(jié)果因?yàn)橛脩籼俦划?dāng)面拒絕,喬布斯至死都沒(méi)原諒Adobe。
90年代的WinTel聯(lián)盟已經(jīng)進(jìn)入到了自我加強(qiáng)的良性循環(huán):出貨量大→攤薄CapEx→眾多廠商采購(gòu)→軟件生態(tài)繁榮→消費(fèi)者認(rèn)可→出貨量繼續(xù)大增。PowerPC在憑借IBM的技術(shù)家底和RISC的先進(jìn)性取得一定成果后,還是無(wú)法打破這個(gè)循環(huán),也無(wú)法構(gòu)建自己的循環(huán)。
評(píng)價(jià)一款CPU是否成功主要看三點(diǎn):架構(gòu)、制程、軟件生態(tài)。架構(gòu)靠先天遺傳,制程靠后天努力,軟件生態(tài)則靠合縱連橫。RISC架構(gòu)的確給了PowerPC一些先天優(yōu)勢(shì),但后面兩個(gè)的短板實(shí)在差距太大,AIM聯(lián)盟忙活半天,發(fā)現(xiàn)自己騎的還是雅迪。
難道真的沒(méi)有破局點(diǎn)了嗎?其實(shí)是有的。歷史告訴我們,再牢固的商業(yè)壁壘和護(hù)城河,都無(wú)法做到千秋萬(wàn)載一統(tǒng)江湖。只不過(guò)蘋果尋找的破局點(diǎn),并不在自己身上,而是在于兩個(gè)當(dāng)時(shí)名氣還不大的名字:一個(gè)叫臺(tái)積電,一個(gè)叫Arm。
而后者,恰恰就是蘋果在絕望的90年代埋下的一顆種子。
03.打不過(guò)要不就投降?
硅沼指的是英國(guó)劍橋郡周邊的一片區(qū)域,因?yàn)榈靥幉涣蓄崓u一片沼澤地(Fenlands)的南端,所以起了一個(gè)古怪的名字。這里大約等于上海的張江或者深圳的粵海街道,聚集了大批高科技公司,其中最有名的就是成立于1990年的Arm。
Arm的誕生跟RISC浪潮也息息相關(guān)。早在1983年,Arm公司的前身Acorn Computer受伯克利Patterson教授的RISC論文啟發(fā),想設(shè)計(jì)一款基于RISC理念的芯片,于是便啟動(dòng)了一個(gè)名叫Acorn RISC Machine項(xiàng)目,其首字母縮寫便是Arm。
Acorn公司沒(méi)有制造能力,便委托美國(guó)公司VLSI Technology代工,并在1985年成功出芯。后來(lái)蘋果的工程師尋找摩托68000的替代品,有一次使用Arm2芯片在模擬68000環(huán)境運(yùn)行Mac軟件,發(fā)現(xiàn)居然跑得比68000更快,便將Arm列為備選。
到80年代末,蘋果跟AT&T合作的Hobbit(霍比特人)項(xiàng)目擱淺,于是Arm芯片便成了天坑項(xiàng)目“Newton掌上電腦”的主芯片。蘋果想干脆備胎轉(zhuǎn)正吧,于是向Acorn提議成立合資公司,條件是Acorn必須向新公司轉(zhuǎn)讓Arm所有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和12名核心員工。
Acorn公司店小利薄,自然一口應(yīng)允,而給Arm芯片代工的VLSI表示也想上車。于是1990年,三家成立合資公司,蘋果投資300萬(wàn)美元占股30%(后來(lái)上升到43%),新公司叫做Advanced RISC Machine(改了一個(gè)單詞),縮寫還是Arm。
跟逐漸陷入困境的蘋果相比,Arm公司反而越做越順,憑借低功耗芯片技術(shù)和特殊的商業(yè)模式(向其他公司授權(quán)芯片架構(gòu)),Arm公司在1993年便實(shí)現(xiàn)了盈利,在1998年完成了上市,股價(jià)更是趁著90年代末的科技股泡沫大漲。
因此,喬布斯在1997年回歸蘋果后,驚喜地發(fā)現(xiàn)斯卡利居然給他留了這么一份厚禮。
喬布斯在被驅(qū)逐出蘋果的12年(1985-1997)里經(jīng)歷曲折,本文不再贅述。1997年,他創(chuàng)辦的NeXT公司被蘋果收購(gòu),喬布斯以特別顧問(wèn)的身份回歸,此時(shí)蘋果的PC市場(chǎng)份額已由16%跌至4%。到了1996年,蘋果虧損10億美金,賬面現(xiàn)金一度只夠維持3個(gè)月的運(yùn)營(yíng)。
而喬布斯也變化巨大。從1985年開(kāi)始,他見(jiàn)證了蘋果的衰落、英特爾的制霸、AIM聯(lián)盟的掙扎,見(jiàn)證了昔日名氣遠(yuǎn)不如他的蓋茨成為世界首富;他經(jīng)歷了父親的逝世,也擁有了美滿的家庭生活,盡管仍然桀驁不馴,但他務(wù)實(shí)了很多。
▲中年略顯發(fā)福的喬布斯,1997年比如在重新?lián)蜟EO后,喬布斯第一時(shí)間就給蓋茨打電話,懇求微軟給蘋果投資1.5億美金,并繼續(xù)開(kāi)發(fā)Mac版的Word和Excel。在談判中喬布斯放低身段,好話說(shuō)盡,甚至承諾把微軟的IE瀏覽器當(dāng)作Mac的默認(rèn)瀏覽器——任何一個(gè)用過(guò)IE的人,都明白這有多么屈辱。
然后喬布斯大刀闊斧地砍掉了蘋果絕大多數(shù)的產(chǎn)品線,把型號(hào)從幾百款壓縮到10款以內(nèi),并裁掉3000多人。在砍掉的項(xiàng)目里,就包括投入無(wú)數(shù)資金、但銷量極差的“Newton”掌上電腦,也是當(dāng)時(shí)蘋果唯一使用Arm芯片的項(xiàng)目。
而對(duì)于風(fēng)頭正勁的Arm,喬布斯的決定務(wù)實(shí)到有一些殘酷:拋售股****,給蘋果救命。
并非喬布斯看不到Arm的價(jià)值,而是砍掉Newton之后,蘋果在Arm擅長(zhǎng)的低功耗場(chǎng)景里已經(jīng)沒(méi)有任何產(chǎn)品了,而此時(shí)蘋果最重要的任務(wù)是續(xù)命,而非繼續(xù)挑戰(zhàn)Intel。最終,蘋果通過(guò)減持拿到了數(shù)億美元,為自己的研發(fā)輸血。
1998年,蘋果發(fā)布了突破性的iMac,大獲成功,并帶動(dòng)蘋果當(dāng)年成功扭虧,盈利3.09億美金;2001年,蘋果發(fā)布了iPod,這款能裝1000首歌曲的播放器立即風(fēng)靡了全世界,到2007年,iPod已經(jīng)賣出了超過(guò)1億臺(tái)。蘋果徹底新生。
處理完生存問(wèn)題之后,喬布斯才能騰出精力來(lái)思考:如何解決Mac越來(lái)越嚴(yán)重的芯片問(wèn)題?
如上一章所述,PowerPC芯片在經(jīng)歷了剛誕生時(shí)的驚艷之后,便越來(lái)越難以招架Intel的x86家族。喬布斯回歸之后,跟負(fù)責(zé)制造PowerPC的摩托羅拉CEO高爾文大吵了一架,在電話里,他終于忍不住罵道:摩托羅拉的芯片爛透了。
從那時(shí)開(kāi)始,喬布斯就暗自策劃推出AIM聯(lián)盟。但蘋果屢戰(zhàn)屢敗的造芯經(jīng)歷讓他知道,在條件不成熟的情況下再去搞芯片無(wú)異自殺。于是他向董事會(huì)提出了一個(gè)非常務(wù)實(shí),但讓人大吃一驚的建議:要不然咱買Intel的芯片算了。
蘋果的董事會(huì)討論了18個(gè)月,最終一致同意。跟上次切換到畢竟要論換芯,蘋果如果說(shuō)自己第二,誰(shuí)敢說(shuō)第一?
而為了賣產(chǎn)品,喬布斯還不得不繼續(xù)厚著臉皮在公開(kāi)場(chǎng)合尬吹PowerPC的芯片,比如在2003年他評(píng)價(jià)即將發(fā)布的PowerPC G5時(shí)說(shuō)道:“PowerPC G5讓我們擁有了全球最快的桌面計(jì)算機(jī)……這是我們(跟IBM和摩托羅拉)長(zhǎng)期、高效合作的開(kāi)端?!?/span>
但芯片問(wèn)題已經(jīng)沒(méi)法再拖下去了。2001年初蘋果發(fā)布搭載PowerPC G4芯片的PowerBook,之后5年都沒(méi)能升級(jí)過(guò)芯片(Intel陣營(yíng)每年都升級(jí)),銷量一年比一年差,原因就是后續(xù)的PowerPC G5芯片因?yàn)樯釂?wèn)題,死活裝不進(jìn)去。
從2004開(kāi)始,蘋果開(kāi)始自己歷史上的第二次換芯。Intel的CEO歐德寧(Paul Otellini)舉雙腳贊成。畢竟長(zhǎng)期作為反Wintel陣營(yíng)的旗手級(jí)人物,喬布斯宣布采用Intel芯片,約等于董明珠某天宣布格力要從美的方洪波那里買空調(diào)壓縮機(jī)。
Intel派出一支精干團(tuán)隊(duì)與蘋果合作,在6個(gè)月的期限內(nèi)成功完成了所有底層操作系統(tǒng)的代碼修改工作。而蘋果的工程師也開(kāi)發(fā)了一款名叫Rosetta的翻譯器,確保PowerPC上的軟件能夠在基于Intel x86芯片的Mac上平滑運(yùn)行。
2005年,喬布斯公開(kāi)宣布Mac將轉(zhuǎn)投Intel陣營(yíng),部分追隨多年的果粉十分憤怒;而等到2006年1月喬布斯終于發(fā)布了基于Intel新品的iMac和Macbook Pro時(shí),當(dāng)看到Macbook Pro相比之前的PowerBook性能提升5倍、續(xù)航提升2小時(shí)的時(shí)候,發(fā)布會(huì)瞬間又變成大型真香現(xiàn)場(chǎng)。
蘋果第二次換芯成功了,十年后有媒體評(píng)價(jià):?jiǎn)滩妓罐D(zhuǎn)向Intel,是蘋果最成功的冒險(xiǎn)之一。
▲Intel CEO歐德寧向喬布斯交付芯片,2006年命運(yùn)多舛的AIM聯(lián)盟終于解散了,在2004年就聽(tīng)到風(fēng)聲的摩托羅拉干脆退出了芯片業(yè)務(wù),把資產(chǎn)打包剝離出來(lái)成立了Freescale(飛思卡爾),專注于汽車和嵌入式市場(chǎng)。而IBM也把PowerPC的部分資產(chǎn)賣掉,保留了給游戲機(jī)用的芯片產(chǎn)品線——那是另外一個(gè)故事了。
解決了芯片「卡脖子」問(wèn)題的蘋果,在桌面計(jì)算機(jī)市場(chǎng)(臺(tái)式機(jī)+筆記本)的占有率不斷回升,2007年已經(jīng)超過(guò)了10%,而后面的故事就耳熟能詳了:?jiǎn)滩妓乖?007年發(fā)布了iPhone,蘋果徹底走上神壇,一步步成為全球市值最大公司。
在初代iPhone研發(fā)時(shí),喬布斯曾想趁熱打鐵,勸說(shuō)Intel為蘋果開(kāi)發(fā)移動(dòng)芯片——那會(huì)的Intel還沒(méi)來(lái)得及向世界展示他們?cè)谝苿?dòng)領(lǐng)域的驚人無(wú)能。但因?yàn)閮r(jià)格沒(méi)談攏,歐德寧事后回憶:誰(shuí)能想到他搞的這款手機(jī)銷量會(huì)是(預(yù)計(jì)的)100倍?
于是蘋果轉(zhuǎn)向三星。第一代iPhone使用的是三星的S5L8900芯片——嚴(yán)格上講這不是一款芯片,而是一個(gè)SoC片上系統(tǒng)(System on Chip),由一個(gè)Arm架構(gòu)芯片和一個(gè)PowerVR芯片組成,采用90nm工藝,勉強(qiáng)夠用。*為了讀者通俗理解,我們后面仍然用芯片來(lái)指代SoC。
三星的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)發(fā)軔于90年代,由二代李健熙親自布局,通過(guò)“反周期定律”一步步變成全球存儲(chǔ)芯片的老大。2006年三星進(jìn)入芯片代工領(lǐng)域,在技術(shù)上迅速追上臺(tái)積電,并通過(guò)自研的S5L8900芯片吃下成為iPhone芯片的唯一供應(yīng)商。
但吃過(guò)單一供應(yīng)商大虧的喬布斯,心中有一個(gè)揮之不去的隱憂,那就是:萬(wàn)一三星變成第二個(gè)摩托羅拉和IBM怎么辦?而在2007年的iPhone發(fā)布會(huì)上,喬布斯就引用了Alan Kay的一句話:真正在意軟件的人,應(yīng)該自己造硬件。
Alan Kay是誰(shuí)?他是圖靈獎(jiǎng)獲得者,是面向?qū)ο缶幊痰陌l(fā)明者,他在施樂(lè)PARC領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)了歷史上第一個(gè)用戶圖形界面,直接啟發(fā)了喬布斯的Macintosh和蓋茨的Windows。援引Alan Kay的話,是不是意味著喬布斯又悟出了新的啟發(fā)?
也許,是時(shí)候徹底解決芯片問(wèn)題了。但問(wèn)題是:蘋果經(jīng)歷了如此漫長(zhǎng)的芯酸往事,這次會(huì)不一樣嗎?
04.英雄集齊不問(wèn)出處
一個(gè)前提就是:IDM模式造成的高門檻,必須被某種方式所降低甚至瓦解。如前文所述,摩托羅拉680x0家族和PowerPC最后都是敗給了“重資產(chǎn)的規(guī)模效應(yīng)”這條產(chǎn)業(yè)規(guī)律,如果這堵高墻仍然橫亙?cè)谛峦婕业拿媲埃碌男酒w系很難成功。
打破這堵高墻的,就是晶圓代工(Foundry)模式,尤其是進(jìn)入到2000年之后,臺(tái)積電和三星等公司成功縮小了跟Intel之間的差距,讓之前認(rèn)可度一般的晶圓代工模式不斷壯大,IDM一統(tǒng)江湖的現(xiàn)狀被打破,產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)了分工,大幅度降低了新進(jìn)入者的門檻。
還是用第一章的例子:假如A和B都生產(chǎn)同一類芯片,A生產(chǎn)100萬(wàn)枚B生產(chǎn)30萬(wàn)枚,如果兩者都是IDM模式,那么B的成本永遠(yuǎn)都比A高的多。但如果B找C去代工,C可以讓B跟同一制程的客戶比如D、E、F等一起分?jǐn)偣潭ǔ杀?,那么B的成本就可能跟A接近甚至打平。
而Arm的崛起又進(jìn)一步拉低了新進(jìn)入者的成本。相比制造而言,芯片的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)雖然花錢少一些,但如果從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)一套新的CPU架構(gòu)耗資巨大且成功率很低。而Arm的授權(quán)模式和良心收費(fèi),幫助想擁有自己芯片的企業(yè)大幅降低了設(shè)計(jì)成本,進(jìn)一步拉低門檻。
簡(jiǎn)單總結(jié):就是IDM模式=設(shè)計(jì)+制造+封測(cè),被拆解分工后,Arm幫你拉低設(shè)計(jì)成本,臺(tái)積電幫你拉低制造成本,封測(cè)又轉(zhuǎn)移到大陸成本降到低無(wú)可低,這樣即使蘋果芯片的量只有Intel的5%,單個(gè)芯片的成本也不會(huì)比Intel高太多,甚至有可能打平。
于是,當(dāng)臺(tái)積電和Arm在2000年后成功重構(gòu)了產(chǎn)業(yè)鏈后,大量新興的Fabless(無(wú)晶圓廠)芯片公司崛起,高通借助Arm的授權(quán)開(kāi)始進(jìn)入芯片領(lǐng)域,英偉達(dá)依靠臺(tái)積電的代工做出了第一代GeForce顯卡,甚至連AMD最后都賣掉工廠,全靠代工才跟Intel拼到現(xiàn)在。
蘋果重返造芯的一個(gè)前提有了,三個(gè)條件是什么?一是資金,二是客戶,三是團(tuán)隊(duì)。
第一是資金。產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)之后,造芯所需的資金其實(shí)豐儉由人,你搞一款90nm的嵌入式芯片,幾百萬(wàn)就能上車;但如果你要搞復(fù)雜的處理器芯片(也是蘋果想做的),沒(méi)有10億美金基本別想動(dòng)工。當(dāng)然對(duì)發(fā)布iPhone后的蘋果來(lái)說(shuō),門檻兩個(gè)字怎么寫他們已經(jīng)忘了。
第二是客戶。芯片造出來(lái)是第一步,賣出去是第二步,在用的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題反饋迭代是第三步,后兩者都需要愿意舍命陪你跳坑的客戶。這樣的客戶比熊貓還稀缺,尤其是消費(fèi)電子市場(chǎng),芯片的一個(gè)翻車可能就萬(wàn)劫不復(fù)。蘋果和華為,在這方面都有天然優(yōu)勢(shì)。
第三是團(tuán)隊(duì)。芯片越往上設(shè)計(jì),就越離計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、數(shù)學(xué)這幾門科學(xué)越近,要做出處理器級(jí)別的芯片,不光需要頂級(jí)的工程師,更需要頂級(jí)的科學(xué)家。而在計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體的發(fā)源地硅谷,這些人才雖然不能說(shuō)遍地都是,但絕對(duì)比全世界任何一個(gè)地方都多。
▲正在做耐久性測(cè)試的蘋果芯片,2018年蘋果在決定造芯之后,立馬就開(kāi)始了頂級(jí)人才——或者說(shuō)是頂級(jí)大神的搜羅工作。
首先加入團(tuán)隊(duì)的是人稱“大D哥”的Daniel Dobberpuhl。他曾在DEC先后領(lǐng)導(dǎo)過(guò)兩個(gè)著名RISC項(xiàng)目——Alpha和StrongARM。Alpha芯片曾在工作站和服務(wù)器領(lǐng)域光芒四射,雖然最終還是不敵Intel,但它影響深遠(yuǎn),你甚至能在神威太湖之光上看到它的些許影子。
StrongARM最后也是差不多同樣結(jié)局,最后被DEC連同大D哥本人一起賣給了Intel。Dobberpuh在Intel沒(méi)待幾天就離職創(chuàng)辦了SiByte,主攻MIPS架構(gòu)芯片,發(fā)展迅猛,幾年后這家只有120個(gè)人的公司就被Broadcom以20億美元的天價(jià)收購(gòu),大D哥徹底財(cái)務(wù)自由。
2003年,Dobberpuh又雙叒離職,創(chuàng)辦了PA Semi,轉(zhuǎn)而搞PowerPC架構(gòu)的芯片。到了2008年,已經(jīng)在籌劃造芯的蘋果收購(gòu)了PA Semi。此時(shí)蘋果芯片團(tuán)隊(duì)只有40人,PA Semi一下子就帶來(lái)了150多人,大大加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)板凳深度。
早在收購(gòu)PA Semi之前,蘋果就已經(jīng)把這家公司里的另一位大神Jim Keller給挖了過(guò)來(lái)。Dobberpuh擅長(zhǎng)連續(xù)創(chuàng)業(yè),Jim Keller的傳統(tǒng)藝能則是瘋狂跳槽,DEC、蘋果、AMD、Intel、特斯拉都待過(guò),但每個(gè)地方他都留下了傳奇作品——比如重振AMD雄風(fēng)的Zen處理器。
最后一位大神,是蘋果從IBM挖來(lái)的Johny Srouji。阿拉伯裔的Johny Srouji出生于以色列,父親是一名木匠,他從小學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異,考入了被譽(yù)為“中東MIT”的以色列理工學(xué)院,精通希伯來(lái)語(yǔ)、阿拉伯語(yǔ)、法語(yǔ)和英語(yǔ)。畢業(yè)后他加入IBM在以色列的研發(fā)中心。
▲庫(kù)克和Johny Srouji(左二)
在IBM嶄露頭角后,Johny Srouji被Intel挖走,工作八年后又被IBM反挖回去,負(fù)責(zé)高性能計(jì)算芯片Power 7的研發(fā)。幾個(gè)來(lái)回之后,他成為半導(dǎo)體屆一顆冉冉升起的新星。蘋果硬件負(fù)責(zé)人Bob Mansfield向喬布斯極力推薦Johny Srouji,喬布斯果斷雇傭了他。
還是那句話:一個(gè)人的命運(yùn)當(dāng)然要靠自我?jiàn)^斗,但是也要考慮歷史進(jìn)程。蘋果芯片團(tuán)隊(duì)中大多數(shù)人的職業(yè)生涯都奉獻(xiàn)給了命運(yùn)多舛的RISC,但在向Intel x86帝國(guó)沖塔的過(guò)程中,基本上是敗多勝少。這些人跟蘋果一樣,終于等到了產(chǎn)業(yè)生態(tài)出現(xiàn)劇烈變化這一刻。
諸多大神歸位,Johny Srouji被任命為整個(gè)芯片團(tuán)隊(duì)的頭。他后來(lái)回憶喬布斯對(duì)他講的一段話:“如果要讓蘋果真正脫穎而出,給用戶提供真正獨(dú)特和偉大的產(chǎn)品,唯一的方法就是擁有自己的芯片——你必須控制并擁有它。”
一款新的處理器從設(shè)計(jì)到量產(chǎn),至少需要幾年的時(shí)間。因此初代iPhone的后續(xù)型號(hào)——包括2008年的iPhone 3G和2009年的iPhone 3GS仍然使用三星的芯片。同時(shí),蘋果的收購(gòu)仍然繼續(xù),計(jì)劃中的最后一塊拼圖,是一家位于德克薩斯州的名叫Intrinsity的公司。
這家公司擅長(zhǎng)一種名叫Fast14的技術(shù),能夠?qū)rm提供的通用內(nèi)核從650MHz加速到1GHz。三星在2009年宣布跟Intrinsity合作,用他們的技術(shù)打造出了“蜂鳥”內(nèi)核和S5PC110芯片——這款芯片搭載到了三星第一代Galaxy S手機(jī)上,全球大賣,成為iPhone最早的挑戰(zhàn)者。
在意識(shí)到Intrinsity的價(jià)值之后,蘋果搶先三星一步把Intrinsity收入囊中,這導(dǎo)致三星以后再也不能使用Intrinsity的技術(shù)了。而2010年也是三星和蘋果分道揚(yáng)鑣的開(kāi)始——三星自詡安卓陣營(yíng)老大,已經(jīng)跟iPhone全面開(kāi)戰(zhàn),而蘋果在屏幕、閃存和芯片方面卻仍然要依靠三星,只能咬著牙忍氣吞聲。
在兩家貌合神離、合作暗流涌動(dòng)的背景下,蘋果第一代自研芯片A4在2010年1月發(fā)布了,這便有了本文開(kāi)頭的場(chǎng)景。
蘋果自家的團(tuán)隊(duì)在A4上的貢獻(xiàn)其實(shí)并不大,A4大部分設(shè)計(jì)工作由三星和Intrinsity完成,跟三星的S5PC110芯片其實(shí)是同卵雙胞胎。因此,當(dāng)一些拆解機(jī)構(gòu)對(duì)A4的裸片進(jìn)行顯微拍照和紅外成像后,發(fā)現(xiàn)蘋果號(hào)稱的自研跟S5PC110內(nèi)核相同時(shí),嘲諷鋪天蓋地襲來(lái)。
▲A4和S5PC110對(duì)比,Arm內(nèi)核幾乎一致但Johny Srouji和團(tuán)隊(duì)幾乎沒(méi)有受到任何影響,而Intrinsity公司100多人團(tuán)隊(duì)的加入又讓蘋果如虎添翼。幾只不同背景的隊(duì)伍匯聚在一起,他們把重點(diǎn)放在了A5之上,并為了能讓A5搭上計(jì)劃在2011年發(fā)布的iPhone4S而爭(zhēng)分奪秒。
而在另一廂,喬布斯讓庫(kù)克派出了手下大將、運(yùn)營(yíng)副總裁Jeff Williams秘密前往臺(tái)灣接洽臺(tái)積電,張忠謀親自在家里接待,雙方喝著紅酒達(dá)成協(xié)議:蘋果未來(lái)將把芯片代工的訂單轉(zhuǎn)移給臺(tái)積電,臺(tái)積電則保證準(zhǔn)備90億美元建廠資金和6000個(gè)工人,以確保產(chǎn)能。
很快,全世界都將目睹蘋果芯片團(tuán)隊(duì)神擋殺神、佛擋殺佛的震撼過(guò)程。
05.神擋殺神,佛擋殺佛
這里遠(yuǎn)離加沙和約旦河西岸,你幾乎不會(huì)在天空上看到“鐵穹”****哈馬斯火箭時(shí)劃過(guò)的白煙。人們享受著白色的沙灘、密集的咖啡館和蔥郁的林蔭大道,生活方式不像中東而更像加州,在這座安靜的小城里,有超過(guò)1000名員工正在為蘋果研發(fā)芯片。
▲蘋果位于Herzliya的研發(fā)中心蘋果在以色列部署一支龐大的軍團(tuán),一方面跟Johny Srouji是以色列人有關(guān),一方面也是因?yàn)橐陨斜旧砭褪前雽?dǎo)體人才的富礦。蘋果從2011年開(kāi)始便通過(guò)招募和收購(gòu)的方式,在這個(gè)離硅谷1.2萬(wàn)公里的地方建立起了海外第二大研發(fā)中心,幾乎都是芯片相關(guān)。
人們很難在敘利亞內(nèi)戰(zhàn)和ISIS崛起這些黎凡特地區(qū)新聞里找到蘋果造芯的蛛絲馬跡,而蘋果的緘默也讓Johny Srouji的團(tuán)隊(duì)變得神神秘秘,他本人更是極少接受采訪。后來(lái)彭博在2016年終于拿到專訪機(jī)會(huì),標(biāo)題就很直接[10]:那個(gè)你從來(lái)都沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò),但又最重要的蘋果高管。
其實(shí)這種刻意除了增加流言和猜測(cè)外,并沒(méi)有起到“低調(diào)”的效果——因?yàn)锳系列芯片的強(qiáng)悍性能,已經(jīng)砸到所有人臉上了。
2010年的A4貶褒不一,但2011年的A5和2012年的A6這兩款雙核芯片,就已經(jīng)在性能上對(duì)齊同期安卓機(jī)皇的四核芯片。2013年,蘋果率先推出全球首款64位處理器A7,將仍處在32位時(shí)代的高通、三星遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在身后,移動(dòng)SoC自此進(jìn)入64位時(shí)代。
要想看懂蘋果芯片,需要先了解一些事實(shí):Arm這家公司其實(shí)賣兩種東西,一類叫“架構(gòu)許可”,客戶可以根據(jù)指令集架構(gòu)設(shè)計(jì)自己的內(nèi)核;一種叫“公版內(nèi)核”,就是Arm幫你設(shè)計(jì)好的內(nèi)核,客戶買回家整合到自己芯片里就行。
用一個(gè)未必恰當(dāng)?shù)念惐龋骸凹軜?gòu)許可”好比賣食材,Arm幫你洗好剝凈,你不用搞個(gè)菜園自己種了(拉低芯片設(shè)計(jì)成本),但最后菜好不好吃還得看你煎炸烹煮的水平;而后者則是用上述食材做好的預(yù)制菜,回家放點(diǎn)兒蔥花簡(jiǎn)單烹飪一下,很快就能湊出一桌酒席。
當(dāng)然,“預(yù)制菜”聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單,但全世界能做好的也不多,敢于嘗試自己下廚開(kāi)發(fā)私版內(nèi)核的人更少,比如Armv8的“架構(gòu)許可”全球僅有15家客戶。蘋果的A4和A5上都是買公版內(nèi)核,等于吃了兩年的“預(yù)制菜”,而從iPhone5搭載的A6芯片開(kāi)始,蘋果就想自己下廚了。
Johny Srouji的團(tuán)隊(duì)先是推出了基于Armv7架構(gòu)的Swift內(nèi)核,讓A6備受好評(píng);Arm在2011年底又發(fā)布了新的Armv8架構(gòu),蘋果全力沖刺在12個(gè)月之內(nèi)就搞出了基于新架構(gòu)的Cyclone(旋風(fēng))內(nèi)核,搭載新內(nèi)核的A7成為全球首款64位處理器,拉下高通和三星一大截。
之后的故事便耳熟能詳,從A7到去年發(fā)布的A16,蘋果A系列芯片基本都對(duì)安卓陣營(yíng)的同級(jí)芯片形成碾壓。
由A系列錘煉出來(lái)的芯片設(shè)計(jì)能力,不出意外地“溢出”到蘋果其他的硬件創(chuàng)新上。2014年,蘋果發(fā)布第一代Apple Watch,搭載地就是蘋果自研的S系列芯片;2016年,蘋果發(fā)布第一代AirPods,搭載的是自研的W系列芯片(后被H系列取代)。
AirPods是芯片推動(dòng)硬件創(chuàng)新的典范。在AirPods出現(xiàn)之前,市面上大多數(shù)產(chǎn)品都需要用實(shí)線連接兩只耳機(jī),而蘋果通過(guò)W1芯片實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙信號(hào)監(jiān)聽(tīng),消滅了累贅的傳輸線,并大幅提升了延遲、降噪、續(xù)航等方面的體驗(yàn),基本上重新定義了“無(wú)線藍(lán)牙耳機(jī)”這個(gè)產(chǎn)品。
到了2018年,內(nèi)功突飛猛進(jìn)的蘋果終于做了一個(gè)驚天動(dòng)地的決定:把槍口重新對(duì)準(zhǔn)Intel。
這恐怕是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)誕生以來(lái)最難啃的硬骨頭。如前文所述,Intel在誕生的半個(gè)世紀(jì)里縱橫捭闔,腳下全是挑戰(zhàn)者的尸骨。x86帝國(guó)不僅在PC機(jī)上接近壟斷,在服務(wù)器和高性能計(jì)算機(jī)(HPC)領(lǐng)域也把RISC陣營(yíng)擠出市場(chǎng)。
蘋果既然敢去在此挑戰(zhàn)Intel,就肯定不會(huì)打無(wú)準(zhǔn)備之仗。事實(shí)上,經(jīng)過(guò)多年的悶聲****展,Johny Srouji團(tuán)隊(duì)的人數(shù)已經(jīng)超過(guò)4000人,戰(zhàn)斗力爆表,更重要的是,A系列的很多技術(shù)都能跟M系列(蘋果桌面級(jí)芯片的代號(hào))通用。
比如蘋果基于Armv8架構(gòu)設(shè)計(jì)了Firestorm(火風(fēng)暴)和Icestorm(冰風(fēng)暴)兩個(gè)名字炫酷的內(nèi)核,前者性能高,后者能耗小,2020年9月發(fā)布的A14芯片就用上了這兩款內(nèi)核(2+4),而2020年11月發(fā)布的M1芯片也同樣用上了(4+4)。
當(dāng)然,設(shè)計(jì)桌面級(jí)芯片復(fù)雜度要比手機(jī)芯片大得多,翻車的概率也很大。因此當(dāng)蘋果把換芯的決定告知了Intel,后者大感驚愕之余提示風(fēng)險(xiǎn),蘋果表示“我們不是第一次(換芯片)了”,并頻繁地對(duì)外抱怨Intel擠牙膏式的產(chǎn)品升級(jí),像極了在演一部電影:分手的決心。
不滿Intel擠牙膏的不光蘋果,很多Wintel陣營(yíng)的用戶也暗自希望Intel能有點(diǎn)兒壓力;那些見(jiàn)識(shí)過(guò)蘋果A系列芯片輾壓級(jí)戰(zhàn)斗力的果粉,自然無(wú)比期待;對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)的觀察者來(lái)說(shuō),此事更是意義重大——晉西北好久沒(méi)打成一鍋粥了,你李云龍鬧得越大越好。
2020年11月,庫(kù)克發(fā)布了搭載M1芯片的Macbook Pro。在展示M1性能的那一刻,所有芯片玩家都屏住了呼吸。
M1總共有160億晶體管,它把8核CPU(4大4?。?、8核GPU、圖像處理單元 (ISP)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元等都集成在一個(gè)硅基SoC上,通過(guò)統(tǒng)一內(nèi)存技術(shù)大幅提升內(nèi)部通信帶寬,單核和多核的性能可以簡(jiǎn)單理解為介于Intel的i7和i9之間。
M1的強(qiáng)悍性能到了讓Intel看了沉默、AMD看了流淚的地步,甚至蘋果內(nèi)部高管也被M1的性能所驚訝。發(fā)布會(huì)結(jié)束之后,蘋果軟件負(fù)責(zé)人Craig Federighi和硬件負(fù)責(zé)人John Ternus接受采訪直言[11]:蘋果自己都沒(méi)能預(yù)料M1芯片會(huì)帶來(lái)如此大的進(jìn)步。
蘋果高管或許還有王婆賣瓜的嫌疑,但Macbook的銷量不會(huì)騙人:2021年,筆記本銷量因?yàn)橐咔榇鬂q,但Macbook增長(zhǎng)最快,市場(chǎng)占有率超過(guò)10%,份額擴(kuò)大了24%;2022年疫情退潮,在全球筆記本銷量下滑的背景下,Macbook繼續(xù)增長(zhǎng),份額已經(jīng)達(dá)到了14%。
M1之后,Johny Srouji的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)攻城拔寨,陸續(xù)推出了M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra和M2芯片,逐步其他蘋果桌面設(shè)備的Intel芯片換掉。Johny Srouji也開(kāi)始走向前臺(tái),頻繁現(xiàn)身蘋果發(fā)布會(huì),甚至一度有傳言說(shuō)他會(huì)去接任Intel的CEO。
盡管蘋果不會(huì)對(duì)外出售M系芯片跟Intel直接開(kāi)戰(zhàn),但兩家公司糾纏30年的角力,終于畫上了句號(hào)。
不光是Intel,蘋果跟幾乎所有半導(dǎo)體巨擘發(fā)生都過(guò)交集:它拋棄了IBM和摩托羅拉,直接導(dǎo)致兩者退出了芯片領(lǐng)域;它割席了三星,并扶持了它的對(duì)手臺(tái)積電;它壓制了高通,讓所有安卓機(jī)皇都不敢妄言跟A系列芯片比肩……
一部蘋果造芯記,半本硅谷崛起史?;仡^來(lái)看,蘋果造芯的這場(chǎng)逆襲是如此地漫長(zhǎng),以至于這個(gè)故事差不多囊括了大部分硅谷的風(fēng)云人物和事件——從集成電路的起源到個(gè)人計(jì)算機(jī)的革命、從Wintel聯(lián)盟的制霸到RISC陣營(yíng)的反擊、從Arm的誕生到臺(tái)積電的崛起……一場(chǎng)奧德修斯式的返鄉(xiāng)故事,能夠帶給我們什么啟示呢?06.啟示錄
蘋果是一家跟硅谷同頻起飛的公司,它的歷史本身就是硅谷的一部分。土生土長(zhǎng)的硅谷本地人喬布斯跟很多教科書里的芯片大神私交甚篤,比如仙童和Intel的創(chuàng)始人羅伯特·諾伊斯甚至對(duì)妻子這樣開(kāi)玩笑:如果喬布斯再這么晚給我打電話,我會(huì)殺了他。
前文所述造芯的“一個(gè)前提和三個(gè)條件”,除了“前提”外,單拎出來(lái)資金(利潤(rùn)率和資金儲(chǔ)備)、團(tuán)隊(duì)(人才密度和號(hào)召力)和客戶(市占率和用戶粘性),再加上創(chuàng)始人的特質(zhì),你就會(huì)發(fā)現(xiàn)蘋果的成功不但中國(guó)公司復(fù)制不了,美國(guó)也沒(méi)有第二個(gè)公司能復(fù)制。
如果說(shuō)這部爽文能有什么啟發(fā)的話,那筆者提一個(gè)沒(méi)那么宏大澎湃的角度:計(jì)算機(jī)和芯片是「產(chǎn)業(yè)」,但更是「科學(xué)」。
蘋果造芯這個(gè)故事的“明線”,是一家消費(fèi)電子公司如何隱忍如何爆發(fā)最后了解恩怨;而“暗線”則是CISC和RISC兩種不同的芯片設(shè)計(jì)理念三十年的相互纏斗——這種纏斗本質(zhì)上是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)(Computer Architecture)這門「科學(xué)」的發(fā)展在「產(chǎn)業(yè)」上的延伸。
什么能表征產(chǎn)業(yè)?產(chǎn)值、利稅、市占率、就業(yè)人口。什么能表征科學(xué)?理論、定律、思想、底層突破。計(jì)算機(jī)和芯片當(dāng)然是產(chǎn)業(yè),但更是兩門誕生不到100年、還在演化和突破的科學(xué),而蘋果故事里的要素提醒了我們一個(gè)事實(shí):美國(guó)是這兩門科學(xué)發(fā)源的地方。
組成計(jì)算機(jī)和芯片這兩門科學(xué)的大廈的,是晶體管、集成電路、Unix、編譯器、以太網(wǎng)、GUI(用戶圖形界面)、RISC、數(shù)據(jù)庫(kù)、TCP/IP、面向?qū)ο缶幊?、激光打印、人工智能、浮點(diǎn)計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)……它們幾乎都出現(xiàn)在美國(guó)。
產(chǎn)業(yè)容易轉(zhuǎn)移,但科學(xué)卻不容易轉(zhuǎn)移,或者說(shuō)科學(xué)無(wú)法轉(zhuǎn)移,只能通過(guò)悉心培育科學(xué)精神,才能在自己的土地上開(kāi)花結(jié)果。美國(guó)雖然很多產(chǎn)業(yè)被轉(zhuǎn)移出去,但仍然把控著計(jì)算機(jī)和芯片科學(xué)的創(chuàng)新,而至今70多位ACM圖靈獎(jiǎng)的獲得者,也幾乎全部都是美國(guó)人。
理解這個(gè),就容易解答很多人的疑問(wèn):為何我產(chǎn)業(yè)規(guī)模如此大了,還這么容易被卡脖子?
當(dāng)然,考慮到起點(diǎn),能先把產(chǎn)業(yè)做起來(lái)已屬不易。畢竟當(dāng)蘋果成立的時(shí)候,四人幫還在臺(tái)上。1984年洛杉磯奧運(yùn)會(huì),西方的記者都用上了IBM的PC機(jī),中國(guó)記者卻只有紙和筆,法新社寫道:“在全世界報(bào)道奧運(yùn)會(huì)的7000名記者中,只有中國(guó)人用手寫他們的報(bào)道?!?/span>
在經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的四十多年里,無(wú)論是大型企業(yè)的掌門人,還是十八線城市的科長(zhǎng),都習(xí)慣了用「產(chǎn)業(yè)」的思維來(lái)考慮問(wèn)題。就像2014年楊元慶對(duì)話?cǎi)R斯克,前者問(wèn)后者:2013年聯(lián)想一共售出了1.15億臺(tái)設(shè)備,特斯拉賣了幾輛車?
產(chǎn)值、規(guī)模、市占率這些參數(shù),的確有很重要的意義,但不應(yīng)該被它們遮蔽掉最應(yīng)該去關(guān)注的問(wèn)題。在過(guò)去,太多企業(yè)熱衷搞規(guī)模,熱衷堆人頭,熱衷價(jià)格戰(zhàn),在取得一定成績(jī)之后,卻又不敢沿著鏈條向上攀登,反而仍沉浸在低質(zhì)量的零和博弈里。
產(chǎn)業(yè)思維重要嗎?當(dāng)然重要,對(duì)發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)意義再怎么強(qiáng)調(diào)也不為過(guò)。但對(duì)于一個(gè)正在向上攀援的「吃勁」國(guó)家,科學(xué)的思維絕對(duì)不能缺失。而最近這些年,往往有一個(gè)普遍現(xiàn)象:硬骨頭很少有人啃,看起來(lái)容易的卻一堆人來(lái)卷。
站穩(wěn)腳跟的中國(guó)科技公司,全社會(huì)都應(yīng)該鼓勵(lì)他們把精力投入到前沿科學(xué)的突破中去,而不是催促他們?nèi)ブ矘?shù)和捐款。而它們自己,也不應(yīng)該被那些規(guī)模指標(biāo)所迷惑——富可敵國(guó)如蘋果,都在花三十年磨一劍,更何況利潤(rùn)率往往只有個(gè)位數(shù)的諸位呢?
中國(guó)這些年出現(xiàn)了越來(lái)越多靠「科技」來(lái)賺錢的公司,在全球產(chǎn)業(yè)鏈上建立了話語(yǔ)權(quán),但在卡脖子的當(dāng)下,人們不免發(fā)出這樣的感嘆:要是像xxx這樣的企業(yè)再多一些就好了。穿透一些令人沸騰的數(shù)據(jù),我們往往發(fā)現(xiàn)很多產(chǎn)業(yè)的差距仍然巨大。
知己知彼,重要的是知己。套用范志毅在國(guó)足輸給泰國(guó)后講的一句話:“務(wù)實(shí)一點(diǎn),把這個(gè)足球的理念先搞懂?!睂?duì)于中國(guó)的很多產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),要搞懂的東西的確太多太多了,所有的產(chǎn)業(yè)參與者,都需要
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