日期:2015-1-20 浏览次数:22199次

英特尔 VS 苹果:移动芯片大战

  2005 年到 2014 年,英特尔在移动芯片领域艰难摸索,但是未能有效满足移动市场的需求,全球领先的芯片供应商地位岌岌可危。与此同时,苹果开发的A系列处理器逐渐发展成为全球最强大的移动芯片产品,出货量相当可观。这种格局是如何出现的?从中可以总结出什么经验教训?苹果如何能够复制自己的成功?

  英特尔如何输掉移动芯片业务

  早在 2007 年左右,苹果就开始在战略层面重视移动处理器,当时 iPhone 面世仅仅一年时间。苹果曾在 2005 年与英特尔达成协议,想要简化自己的硬件运营,但是新战略显然背离了 2005 年的计划。

  最初开发 iPhone 的过程使苹果认识到,放弃自己的芯片开发历史、把所有半导体设计承包给英特尔的做法是一个错误。在 2005 年之前,苹果一直保留着自己的芯片设计团队,虽然业绩不佳,但是意义重大。在从 PowerPC 过渡到英特尔的过程中,史蒂夫·乔布斯裁掉了这个芯片设计团队。

  然而,英特尔感兴趣的是面向苹果 Mac 电脑出售酷睿 x86 芯片,并开发配套的芯片组,而不是为苹果 iPhone 智能手机开发移动芯片,至少是对苹果给出的价格和采购数量感到不满。

  英特尔前 CEO 保罗·欧德宁(Paul Otellini)去年透露,那时候他认为英特尔为苹果的全新 iPhone 配套开发移动芯片并不能包住成本,也无法大赚一笔,主要是他对苹果这款手机的未来前景持怀疑态度。

  英特尔放弃 XScale

  实际上,当时候英特尔还拥有 ARM 芯片生产业务 XScale,但是 2006 年夏天,在与苹果达成协议的可能性丧失之后,英特尔宣布把这项业务出售给 Marvell。

  英特尔未能预见到苹果 iPhone 的潜力,这或许与 XScale 令人失望的表现有关。XScale 是从 StrongARM 演变而来,1997 年英特尔宣布收购 DEC 的半导体业务,进而获得了 StrongARM 设计,并从 ARM 公司获得了 Xscale 的使用授权。

  StrongARM 曾是 ARM 与 DEC 合作的产品,双方旨在开发新一代的高端 ARM 处理器。苹果曾在 Newton 移动设备中使用过 StrongARM 芯片,但英特尔控制了自己的芯片供应链之后,乔布斯中止了这条平板电脑产品线。

  英特尔曾计划利用 XScale 扩大自己的移动领域的影响力,在不必要兼容 x86 的设备上使用 XScale 产品。StrongARM 的 RISC 架构可以取代英特尔自己的非 x86 架构的 RISC 处理器,包括 i432、i860 和 i960。

  然而,在投资 XScale 近十年后,英特尔并没有看到基于这种芯片的产品取得轰动性的成功,反而看到了大量失败产品,例如 Palm Treos、康柏和戴尔的 Pocket PC,以及 Creative Zen MP3 播放器。与 PC 端 x86 芯片的丰厚利润相比,XScale 业务几乎一无是处,相反还需要大量投入。或许这正是英特尔并没有叩开苹果大门并要求为其开发数百万部 30 美元的 ARM 芯片,因为这需要英特尔投入大量的资金来开发和生产。

  但是事后来看,英特尔没有看到 iPhone 的潜力,让人想起惠普当初拒绝生产史蒂夫·沃兹尼亚克和乔布斯设计的个人电脑,他们两人被迫自己生产产品并成立了苹果公司。三十年后,苹果公司又在 iPhone 的带动下建立起了另一项新业务:移动应用处理器。当然,这还要“感谢”英特尔。

  英特尔贬低 ARM 和吹捧“凌动”

  2008 年,也就是英特尔退出 ARM 业务两年之后,两名英特尔高管公开表态称,苹果 iPhone 及其 ARM 芯片性能不佳,至少比不上英特尔自己的 x86 凌动(Atom)移动处理器。

  彼时苹果 iPhone 已经证明了自己是多么具有革命性,而已经卖掉 XScale 业务的英特尔只能另起炉灶,基于桌面版 x86 处理器开发移动端产品,并命名为“凌动”。英特尔首先与微软 Windows Mobile 设备合作,然后 2011 年(在失去植入苹果 iPad 的机会之后)与移动版 Linux 和谷歌 Android 合作。

  有了这些背景,英特尔高管在 2008 年贬低 ARM 就见怪不怪了。不过英特尔嘲笑大客户苹果仍然引起了一些争议,英特尔高级副总裁阿南德·昌德拉塞克(Anand Chandrasekher)也因此公开道歉,他坦白“承认在手机方面,英特尔凌动处理器的性能仍然达不到 ARM 处理器那样的电池续航水平”,而且“苹果 iPhone 是一款极其创新的产品,带来了全新的、令人兴奋的市场机遇”。

  iPad 面世,但不搭载 x86 芯片

  苹果推出 iPad 之前不久的 2010 年,英特尔似乎坚信苹果会为 iPad 选择兼容 x86 的凌动处理器,因为 iPhone 所使用的 ARM 处理器确实有很多限制。甚至三星,这家为苹果 iPhone、iPhone 3G 和 iPhone 3GS 提供 ARM 芯片的公司,在其生产的 UMPC(超便携个人电脑)上也采用了英特尔的 x86 Celeron M 芯片。

  没有人预计到苹果开发的平板电脑会搭载原本针对手机的 ARM 芯片,部分原因在于英特尔不断通过媒体和新闻公告宣传 x86 处理器,而且苹果刚刚与英特尔达成了为 Mac 电脑提供处理器的协议。苹果甚至开发了 Apple TV 机顶盒,使用了类似的低能耗英特尔 Pentium M 处理器。

  当时候英特尔 x86“凌动”成为最符合逻辑的苹果平板电脑处理器,尤其是三星和其他 Windows 授权厂家采用了微软的平板设计和英特尔处理器。事实恰恰相反,苹果为 iPad 开发了自己的 A4 处理器,随后这款处理器又应用到了 iPhone 4 手机,以及重新设计后的 iOS 版第二代 Apple TV 机顶盒。

  五年之后,英特尔凌动仍然难以与苹果快速发展的 ARM 芯片竞争,而它迫切希望 Android 设备厂商能够采用自己的处理器,为此提供了高额的补贴,导致过去两年英特尔移动业务亏损 70 多亿美元。

  英特尔最近一次的财报显示,去年第四季度该公司移动部门再次亏损 11.1 亿美元,这使得 2014 年英特尔移动部门的累计亏损超过 42 亿美元。难怪英特尔宣布,2015 年该公司将(像谷歌一样)不再公布移动部门的业绩,但会一如既往地发布产品,希望总有一天这项业务能够扭亏为盈。在以物联网为中心战略进行重组一年之后,英特尔将重新编写自己的财报,把移动业务亏损额隐藏到 PC 处理器里,以掩盖自己的失败。

  作为世界上最成熟的处理器生产商,过去五年英特尔在移动市场上被苹果远远甩在身后,这一点无需质疑,尤其是考虑到苹果能够在认识到掌控自有移动设备供应链的重要性之后的短短几年之内,就打造起了一支优秀的芯片设计团队。

  苹果如何进入移动芯片业务

  由于英特尔没有兴趣为苹果 iPhone 开发芯片,苹果把首款 iPhone 的芯片业务外包给了三星。当时三星已经是苹果的重要零部件供应商,它曾为苹果生产了数千万个 iPod 播放器所用的简化版 ARM 处理器。但是苹果 2005 年采取的那项战略,即在半导体设计方面依靠英特尔,难以满足自己在 ARM 移动芯片方面日益挑剔的要求。

  约翰·兰多夫(John C Randolph)曾解释说,苹果没有自己的芯片设计专家,使得它在与三星谈判时处于弱势。三星为苹果首款 iPhone 生产的 APL0098 芯片非常普通,但也强于苹果首款 iPod 播放器采用的 ARM7TDMI 处理器,当然也远远强于上世纪 90 年代苹果 Newton Message Pad 采用的 ARM6 和 StrongARM 处理器。

  但是 2007 年的时候,没有任何一款 ARM 处理器能够在性能上与 Mac 电脑采用的英特尔酷睿处理器相媲美。在这种情况下,苹果能够在首款 iPhone 中有效地移植了整个 OS X Mac 环境,并且支持多点触控的用户界面,这真是了不起的成就。

  即便在苹果展示了首款 iPhone 之后,一些业内高管、学者和论坛仍然对这款产品表达了怀疑,不敢相信苹果的移动设备能够具备 Mac 环境。在当时看来,这似乎是一项不可能完成的任务,彼时其他基于 ARM 处理器的移动设备采用的都是较为简单的运行环境,例如诺基亚的塞班(Symbian)、Palm OS 或微软的 Windows CE。

  在苹果做到了之后,竞争对手开始你追我赶,微软曾想要加强 Windows CE,诺基亚想要改进塞班或者用 Linux 取而代之,谷歌对 JavaVM 项目重新定位,并开发出了与 iOS 类似的 Android 移动操作系统,Palm 和黑莓也都着手开发符合时代要求的“真正的”移动操作系统。

  在 2007 年,这些竞争对手都比苹果资金雄厚,市场地位稳固,但现在看来,苹果当时候需要做的不仅仅是保持快速的软件开发周期,还要加快硬件提升速度。

  到 2009 年,Palm 主导的 WebOS 和谷歌的 Android 已经成为 iOS 的潜在威胁,一年之后微软和诺基亚联手推出了 Windows Phone,2011 年黑莓又推出了基于 QNX 的平板电脑操作系统。

  苹果打造自己的芯片设计团队

  乔布斯迅速认识到,公司需要重新建立一支自有的芯片设计团队,并与 ARM 和 Imagination Technologies 达成授权协议,使得自己能够与三星一起研发和优化移动芯片,尽可能加快技术进步,维持对竞争对手的领先优势。

  略具讽刺意味的是,15 年前苹果还曾与英国计算机生产商 Acorn 共同创建了 ARM 公司,当时旨在为 1994 年的“个人数字助手”Newton MessagePad 平板电脑开发全新的移动芯片架构。这并不是一款取得多大成就的产品,但是它开启了 ARM 处理器的成功之路(主要受益于诺基亚的使用),并在随后统治了整个移动行业。

  在上世纪 90 年代末,乔布斯不仅放弃了 Newton 产品,而且出售了苹果在 ARM 的股权,换取了一笔现金来维持公司的生存,并为以后的盈利奠定了基础。iPod 播放器是当时候苹果业绩的重要助推器,它采用的正是三星生产的 ARM 处理器。这也使得三星成为苹果 iPhone 开发过程中的重要合作伙伴。

  苹果自有A系列处理器面世

  随着 2010 年 A4 处理器的面世,苹果的投入开始看到回报,它采用了 45 纳米生产工艺,结合了主频与 RAM 数据库提升,使得 iPad 高分辨率成为可能。尽管当时很多媒体称全新 iPad 只是一个大号的 iPod Touch,但没有人能够复制它。

  就连三星也是如此,它在 11 个月之后才推出了 Galaxy Tab 平板电脑,采用了自己的 A4 处理器(即 S5PC110,后来改名为 Exynos 3),并且还减小了屏幕尺寸,以降低成本。第二年,摩托罗拉采用了搭载德州仪器 OMAP 3 处理器的 Xoom 平板电脑,但当时仍不具备上市销售的条件。

  与此同时,苹果不仅把 A4 处理器投入到 iPhone 4 和 Apple TV,而且已经准备好在第二年推出 iPad 2,搭载双核 A5 处理器,它的 CPU 性能相当于 A4 的两倍,GPU 性能相当于 A4 的八倍。随后 A5 处理器被应用于 iPhone 4S 智能手机,A5X 又在应用到了 2012 年 3 月推出的 New iPad,支持 Retina 显示屏。

  当年 9 月份,苹果推出了搭载 A6 处理器的 iPhone 5 手机,这款处理器采用了 Swift 内核设计,以 32 纳米工艺生产。一个月之后,苹果推出了采用 A6X 处理器的 iPad 4 平板电脑。

  苹果在处理器方面的快速进步使得自己不仅远远领先于英特尔 x86 凌动产品,而且把其他 ARM 处理器厂商也甩在了身后。事实上,到 A6 面世时,德州仪器已经准备退出消费市场,主要原因在于无法承担与苹果竞争的 OMAP 芯片的庞大研发支出。要知道,这家公司的芯片支持了诸多知名产品,包括亚马逊 Kindle Fire 手机、Palm Pre 手机、黑莓 Playbook 平板电脑、摩托罗拉 Xyboard 平板电脑和 MOTOACTIVE 音乐播放器、诺基亚 N9、谷歌 Nexus Q 和 Galaxy Nexus。

  苹果从德州仪器、AMD、IBM 和飞思卡尔等芯片厂商挖掘人才,同时还收购了以色列闪存厂商 Anobit 和硅谷无线芯片开发商 Passif 半导体。苹果不仅成为一家极具竞争力的芯片设计商,2013 年(也就是 A4 处理器面世三年之后),它还超越了整个应用处理器行业:推出了 A7 处理器,这是首款实现真正量产的 64 位 ARMv8 处理器,采用了全新的 Cyclone 内核设计和 28 纳米生产工艺。

  去年苹果又在 A8 和 A8X 处理器上进一步优化了 64 位 Cyclone 架构,采用了 20 纳米生产工艺,那时候最接近苹果的竞争对手,包括三星、高通和英伟达,都尚未生产出适合手机的 64 位 ARM 芯片,英伟达甚至已经完全放弃了手机业务。尽管三星和高通都在去年年底推出了 64 位芯片,但它们采用的仍然是普通的 ARM 内核设计。

  把处理器的设计紧紧掌握在自己手中,使得苹果扩大了自己的垂直优势,加快了投资回报周期,形成了庞大的业务规模,在令自己受益匪浅的同时,极大增加了竞争对手的追赶难度。

  苹果的软硬件结合不仅有助于保持 iOS 设备的竞争力,而且压缩了其他高端芯片厂商的业务空间。英特尔被迫每年亏损数十亿美元,补贴生产商使用自己的芯片。这是其他芯片生产商无法承担的做法,就连英特尔也已经表示,今年不会再像以往一样大规模补贴凌动芯片业务。

  与苹果A系列处理器竞争需要巨大的投资成本,这使得苹果可以安心统治着高端市场,而这带来的巨大利润又使得苹果越来越有能力压缩台积电、三星、GlobalFoundries 等厂商的芯片生产能力,尤其是在最新的芯片生产工艺方面。

  谷歌和微软已经明白,自己很难以类似的价格组装起能与苹果最新款 iPad 竞争的 Android 或 Windows 平板电脑,面向高端手机的芯片供应同样空间狭小。现在很多人猜想,苹果会在 Mac 领域复制自己在移动处理器方面的成就,用自己的 ARM 产品取代英特尔 x86 芯片。但在这个过程中,苹果的芯片设计团队必定会遇到不少的障碍,但也拥有广阔的机遇。