手機信息：為什么iPhone推動了移動芯片的未來 而谷歌的Pixel卻沒有

智能手機是信息技術的一大重要技術之一，我們現在已經進入了智能手機時代。智能手機已滲透了社會的每個領域，為人們的生活帶來了極大的便利，足不出戶就可以知曉世界發生的一切。這就給大家分析一篇關于手機的文章。

兩年前，谷歌宣布Pixel 2采用Pixel Visual Core品牌的定制硅片，引起了粉絲們的極大興奮。這不是一個完整的“片上系統”，具有多個集成處理內核和其他專用控制器，如Apple的A12，而是一個專門的圖像信號處理器，具有可編程功能，旨在增強其現成的Snapdragon芯片。

然而，Pixel 2沒有任何實際使用Pixel Visual Core的支持。谷歌宣布它將來會被“激活”，讓第三方利用它來做各種有趣的事情，從而引發了進一步的興奮。

幾個月后，谷歌本身還沒有想出如何可靠地加速其相機應用程序以充分利用Pixel Visual Core，第三方實際上僅限于使用它來捕獲自己的HDR鏡頭，遠遠沒有魔法的爆發Pixel 2買家的預期。

Pixel 2模型幾乎沒有發現任何觀眾的事實消除了開發人員編寫新穎軟件的任何真正興趣，專門用于利用Android安裝基礎中極小的一小部分。在谷歌發布Pixel 3之后，用戶努力讓其相機軟件在Pixel 2上運行并充分利用其Pixel Visual Core，但這最終導致了錯誤和問題。

經過幾個月甚至更糟的Pixel 3銷售，谷歌宣布了更便宜的Pixel 3a，完全沒有公司的Pixel Visual Core硬件。這意味著Pixel安裝基礎的很大一部分甚至沒有它。這個傳奇說明，除非有一些重要的市場來誘導它的實際應用，否則關于定制硅的大量炒作意味著什么。

微處理器的發明幾十年前在硅谷爆發，硅谷以前以其田園果園而聞名。Apple的公司名稱直接來自該協會。在公布蘋果公園的設計時，史蒂夫喬布斯向這個懷舊的過去點點頭，指出新的科技園區將以自由的綠色空間為特色，其中包括一排排果樹。

然而，除了這個象征性的姿態之外，加利福尼亞州庫比蒂諾和硅谷的大部分地區都以汽車為中心的發展鋪平了道路，高速公路在各個科技公司的玻璃和鋼鐵總部之間切割。高速公路甚至穿過指定用于Apple Park的土地，其設計形狀遠遠超過重新種植一些果樹的目標。

由于硅片相對于水果的商業價值高得多，硅谷的前果園和農田在20世紀80年代迅速鋪平了道路。20世紀70年代開始在那里開始商業化的半導體技術使得能夠大規模地制造越來越小的電子元件。

硅半導體制造業不是在覆蓋大片土地的果園中慢慢種植可食用的水果，而是為它們分類的電子設置了不可思議的微型電子行功能計算引擎以及存儲棚。設計完成后，可以使用化學攝影批量生產芯片藍圖，以相對較低的成本生產大量可用芯片。

然而，推動芯片技術進步的技術 - 將這些芯片設計得更小，更快，更強大 - 非常昂貴。提供持續技術增長的唯一方法是開發能夠支付這項工作的大規模市場。谷歌期望它能夠建立一些新的芯片，開發商會蜂擁而至，充分利用它是完全錯誤的。

Apple，硅和規模

Apple的成立是為了將半導體芯片轉變為能夠為普通用戶提供真正價值的消費產品 - 使他們更具生產力并釋放他們的創造力，同時保持他們的娛樂，社交聯系和受過良好教育。

Apple沒有以芯片制造商的身份進入計算領域。相反，它專注于成品計算機的用戶體驗，并將芯片設計和生產委托給其他人。1984年，全新的Macintosh由摩托羅拉推測設計的芯片驅動。直到20世紀80年代末，蘋果發現其雄心勃勃的未來計劃根本無法由現有的芯片設計提供支持。

為了實現其為Newton MessagePad設想的移動設備的未來，Apple于1990年與Acorn和VLSI合作開發了針對電池供電的移動設備優化的新ARM6架構。1991年，它還開始與IBM和摩托羅拉合作，為未來的Mac開發一種全新的“PC”級處理器，該處理器作為PowerPC提供。

雖然這些發展都極大地提升了現有技術水平，但最終都沒有達到預期的目的。蘋果公司20世紀90年代的牛頓平板電腦無法銷售足夠的產品來證明高級平板電腦ARM芯片的持續發展。Apple的PowerPC Macs也無法與推動由英特爾x86芯片驅動的大量PC的規模經濟相媲美。

在牛頓未能起飛的十年結束時，蘋果公司最終以超過10億美元的價格出售其在ARM合作伙伴關系中的股份，這有助于為新技術產品的未來發展提供資金。雖然牛頓最終成為一個啞彈，但ARM逐漸變得有價值，因為諾基亞和其他手機制造商已采用ARM芯片作為一種經濟高效的架構，為數以千萬計的基本電話供電。

2001年，在喬布斯取消牛頓作為產品之后的幾年里，蘋果推出了iPod作為攜帶大型數字音樂庫的新設備。這款基于ARM的新產品所出售的令人難以置信的規模有助于推動ARM芯片的持續開發，這些芯片專門定制為未來制造更好，更理想的iPod。

2005年，Apple同樣采用了英特爾x86芯片的行業標準。然而，當蘋果決定將其Mac平臺縮減為手持式手機時，英特爾無法想象蘋果的新產品在財務上有意義，或支持維持其臺式機芯片移動版所需的費用。為了推出iPhone，蘋果公司與三星合作，后者是為其iPod制造ARM芯片的供應商。

幾年后，Apple在iPhone方面取得的成功使得英特爾非常有興趣為蘋果的下一個新產品類別提供芯片：基于蘋果同樣縮小的Mac平臺的新平板電腦。然而，Apple并沒有使用英特爾的芯片，而是準備自己進入芯片業務。

這涉及一系列收購，包括Apple于2008年收購了一家芯片設計公司PA Semi，該公司銷售基于PowerPC架構的PWRficient芯片。在組建硅設計團隊的短短幾年內，Apple與三星品牌合作生產了一種全新的設計A4，該產品曾用于為其新iPad和第四代iPhone 4提供動力。

Apple通過為其能夠維持未來發展的移動產品創造大量市場來解決設計硅片的問題，盡管最終需要整整十年才能實現。

隨著iPad和iPhone的銷量飆升，越來越清楚的是，擁有其技術不僅可以為Apple帶來巨大的成本節約，而且還可以讓該公司嚴格優化其芯片，以構建其未來想象的各種產品。 。較高的Apple可以推動其銷售量，提供新的定制芯片的成本效益更高。

Apple沉默了硅

擁有其內部硅芯片設計團隊也有助于保持Apple未來的發展方向。如果它只是從英特爾，三星，Dialog和其他公司那里購買現成的芯片，那么該公司可以提供的服務相對明顯。Apple的競爭對手也會意識到這些供應商的路線圖，并且基本上可以同樣購買相同的部件，從而消除了蘋果公司戰勝它們或給市場帶來驚喜的巨大潛力。

在整個2010年代，Apple不斷推出新一代的A系列芯片，為新的iPhone和iPad提供動力。這是一項非常昂貴的投資，但這也意味著Apple產生的利潤將重新投入其硅片未來，而不是有效地補貼整個行業。

相反，在Mac方面，Apple使用英特爾x86芯片支持了通常有利于所有PC制造商的進步。英特爾甚至直接投入其利潤，使PC克隆人能夠快速與Apple競爭 - 特別是在“UltraBooks”中，英特爾定義用于構建能夠與Apple的MacBook Air競爭的筆記本電腦。如果蘋果公司依靠英特爾的移動Atom x86芯片來提供iPad，那么它將與iOS處于同一位置。

不僅僅是一個處理器

相反，Apple已經能夠根據其設備的需求嚴格定制其ARM處理器設計的性能。但與PowerPC或Intel x86處理器不同，Apple的A系列芯片不僅僅是微處理器。被稱為“片上系統”的Apple最新手機中的A12 Bionic也包含在專用協處理器單元中，包括公司的GPU，定制設計的圖像信號處理器，專門用于執行相機和成像任務，以及專門設計的神經引擎加速機器學習任務。

此外，Apple的A12 SoC還包括該公司內部設計的集成內存控制器。這可以處理進出處理器的數據。由于它具有多個處理單元，因此IMC協調統一的內存架構，在ARM CPU，Apple GPU，ISP和神經引擎之間共享內存。

當大量數據需要在通用計算功能和可由GPU或神經引擎加速的專用任務之間切換時，Apple的IMC設計消除了在不同存儲器之間復制數據的需要。在移動設備上，謹慎數據存儲之間的路徑將比它們之間共享的統一內存架構慢得多。此外，還有其他一些考慮因素，包括能源效率，這些因素在A12中進行了優化，不適用于臺式計算機。

Apple的A12 SoC也是獨一無二的，它包括一個Secure Enclave，一個安全的計算單元，其存儲專用于處理包括Face ID生物識別在內的高度私密數據。A12還具有其他自定義功能，包括用于管理SSD寫入和加密的Apple存儲控制器以及用于加速使用HEVC捕獲和回放高分辨率視頻的媒體編碼。

除了讓iOS設備整體快速發展外，Apple的定制SoC還賦予它們在特定計算領域的專業能力，并實現從數據寫入到相機優化到圖像捕獲和數據隱私的功能。蘋果已經采用了許多專門的A-chip功能，并在過去一年中使用T2芯片在Mac上引入它們，T2芯片是安裝Enclave處理Touch ID的A10版本，同時支持加密，成像，觸摸吧，和其他功能。

Apple定制芯片的集成設計

Apple并沒有從供應商那里拿出現成的芯片并試圖弄清楚如何充分利用它，而是注意到其設計團隊提前開發定制芯片，并提供具有特定需求的團隊的持續反饋 - 例如團隊致力于安全性，成像功能或諸如增強現實，用于創意和游戲的專業應用程序等工作，每個工作都有特定的瓶頸，可能會影響性能。

在采訪中有Ars Technica的去年，蘋果的營銷菲爾·席勒的負責人指出，該公司的芯片設計者經常與其他團體會面，探討他們的需求如何能夠適應未來的硬件設計。

“我們正在計劃，我們真的想要更多的洞察力，”席勒反復說道。“你究竟想做什么，你希望它如何運作?瓶頸是什么?我們在哪里可以開始創建硅片，最終將成為精心設計的系統的一部分?”

席勒補充道，“那些會議每周都會發生多次。這并不是說有一些大的聚會，每年一次，只是為了調整時間表。他們每周都在討論越來越多的主題。這不是一個有限的集合。它是越來越多。“

這些充實的目標會影響蘋果新芯片發布前的設計。因此，Apple可以部署完全實現的硬件加速功能，只要新芯片可用就可以立即使用。去年，Apple的新相機功能，AR和Memoji已準備好推出新的iPhone，無需等待“激活”它們即可使用。

雖然谷歌獲得了更多有同情心的媒體報道，但蘋果多年來一直在為所有iPhone建立一個ISP。它有效地作為相機系統的一部分，用于用戶和第三方應用程序。每一款新iPhone都在ISP中取得了進一步的進步，讓每一代新手都能拍出更好的照片，更高的幀率，

在即將推出的新iPhone上，Apple將詳細介紹其最新一年的定制芯片工作，支持新的相機功能，增強現實增強功能，內存和存儲，新的處理功能以及其他優勢，推動芯片技術的進步 - 數以百萬計的iPhone買家。