苹果变“心”，伤害了谁？

这次苹果发布会的最大惊喜，就是老果粉记忆中的那个“I am PC”，居然回来了 。



如果不是苹果的老用户，可能不清楚"Get a Mac”这个经典的苹果电脑广告。2006 年，苹果推出“Get a Mac”系列广告，以轻松幽默的手法对当时的 Windows PC 的各种碰瓷（下方视频），分析指这广告成功塑造了 Macintosh 电脑具创意的年轻形象，也使 Mac 很快取得一定的市场份额。





但在 iPhone 推出之后，Mac 的重要性愈来愈低，相关业务占苹果整体的比重愈来愈低，存在感也愈来愈小。终于到了 2009 年，苹果结束了这个家喻户晓的广告系列，这象征 Mac 时代已经过去。2010 年，乔布斯推出 iPad，宣告“后 PC” 时代的来临。


但没想到在今年的 WWDC 上，苹果突然宣布弃用英特尔的 x86 芯片，并将在 Mac 电脑上用上 ARM 架构的苹果芯片。


Mac 也再一次成为科技界的焦点所在。


刚刚过去的11 月 11 日，首批使用苹果芯片 (Apple Silicon) 的三台苹果电脑――MacBook Air、MacBook Pro 以及 Mac mini，终于在早前的发布会中登场，而首枚针对台式电脑设计的苹果芯片 M1，也粉墨登场。


苹果换芯，其实将极大的撼动PC行业和芯片行业的既有格局。不信？


我们今天就为大家分析一下――

• 苹果为何变芯？
• 苹果芯片的水平到底如可？
• 使用苹果芯片的三台 Mac，会对 PC 业界带来怎样的影响？
• 苹果这次转移到自家芯片，对 Arm 和英特尔又会带来怎样的影响？
  

#本文为虎嗅Pro付费专栏《前沿技术情报所》的“苹果换芯”系列文章，原文约1.8万字，本文0.7万字的精选缩减版，加入虎嗅Pro会员，立刻解锁更多完整深度内容。


苹果为何变芯？


首先我们来聊聊，苹果的 Mac 电脑用英特尔 X86 芯片用得好好的，为什么突然要迁移？


要知道进行芯片架构迁移，风险非常巨大。当苹果决定要迁移芯片平台，那就有如对自家电脑的生态系统按下重置键，以往在 X86 平台常用的应用，在新的苹果芯片平台上也不能正常兼容，直至这些应用开发者重新支持新的平台之前，用户不得不面对杀手级应用缺失、或是软件不稳定等各种情况。



图片来源：all about Steve Jobs.com。


但尽管如此风险如此巨大，但这不单不是苹果第一次进行迁移，在此之前，他们就曾两度迁移芯片平台。在 2005 年，当时苹果的乔布斯就嫌摩托罗拉的 PowerPC 芯片性能不足，所以愤然迁移到英特尔的 X86 平台（上图）。可见如果苹果对芯片平台质量并不满意，他们会毫不犹豫地按下重置键。


事实上，苹果自 2005 年决定改用英特尔芯片，但并不代表他们就满意英特尔芯片的表现。《乔布斯传》曾提到，苹果不愿意在 iPad 上使用英特尔的芯片，其中一个原因就是在系统设计控制权方面谈不拢：英特尔芯片多年内仅集成了自家的图像处理器 (GPU)，但乔布斯认为他们的图像技术太差了。


除了 iPad 之外，在 2010 年英特尔推出全新 Westmere 芯片架构，首度集成了图像处理器，但乔布斯也因为图像处理器效能不佳，在同年上市的第二代 MacBook Air上，拒绝使用 Westmere 架构芯片，宁愿用上老旧的 Core 2 芯片，再外接英伟达的独立显卡。直至在 2011 年，英特尔新一代的 Sandy Bridge 架构改善了图像性能，MacBook 才换上英特尔的新芯片。


在这情况下，英特尔的研发能力近年出现严重问题。英特尔的图像技术，多年来都没有改善，芯片生产制程远远落后于亚洲的晶圆厂，处理器也一直被 AMD 吊打。可想而知，对芯片性能要求甚高的苹果，早晚也会受不了英特尔。然而，苹果为什么不找合作多年、同样属于 X86 阵营的 AMD 采购芯片，硬是要冒巨大风险，把芯片平台转移到 Arm 架构的自家制苹果芯片？


苹果自己的小芯思


苹果向来以控制欲极强而著称，不少供应商都必须为他们打造定制化的芯片，但无论是英特尔或是 AMD，这些芯片并非由苹果设计，苹果对芯片的话语权始终有限。


但苹果改用自家的芯片，那到时要用 AMD 也好、要用 PowerVR 也好、要用 Nvidia 也好，都由自己决定。


而且，苹果自 2010 年推出第一枚自家设计的 A4 芯片开始，积累大量芯片设计技术，历年的 iPhone 芯片愈出愈强，在性能上把包括三星、华为、高通等竞争对手完全辗压，根本不用外援的帮助。


更重要的是，苹果所研发的是手机用的嵌入式芯片，嵌入式芯片的最大特性，是采用所谓的单芯片 (SoC) 封装，把包括 GPU、内存控制器、视频解码芯片等不同的芯片模块，通通集成在同一芯片里。


采用 SoC 设计的手机芯片，最大好处是可以使各个模块之间的沟通更紧密，数据交换速度更快，而且芯片总面积也能大幅减少，降低发热量和耗电量。



图片来源：Apple。


而且，苹果不但能自行决定集成什么 GPU 到自家芯片，他们更能整合各种以往甚少在电脑上使用的新技术。


例如以往电脑要实现人工智能计算，往往只能通过 GPU 来计算，但苹果早就把神经网络引擎 (NPU) 用在了自家芯片上，加强人工智能的运算。这次也他们就在全新的 Final Cut Pro X 等软件里，展示如何通过首次引入的神经网络引擎，以图像识别技术为视频进行分析和剪裁（上图）。


自家芯片带来的特殊优势


很久以前，苹果就很想把各种电脑罕见的新技术加入 Mac 电脑之中。2016 年的 MacBook Pro，就引入了在 iPhone 里大受好评的 Touch ID 功能。当时苹果其实想把重要的指纹信息，以硬件手段隔离在一个叫 Security Enclave 芯片安全区域，但由于他们无法定制英特尔的芯片，只能额外外挂一块基于 Arm 架构的"Apple T1"芯片，用来提供相关的安全性能。


结果，在这台基于英特尔片的 MacBook Pro 里，出现了一个由 Apple T1 芯片、独立于英特尔系统运作的一套系统：Touch Bar，而全新的 Touch ID 也集成在这个独立系统里。后来在 2018 年 MacBook Air 上，苹果为了支持“嘿，Siri”的功能，把通过音频管理器、多媒体加速器都整合了在全新 Apple T2 芯片，在这些多媒体加速器帮助下，MacBook Air 有着比不少电脑更快的影片转档速度。



图片来源：Apple。


现在苹果 Mac 电脑改用使用自家芯片，苹果终于能将 Apple T2 芯片上的各种功能，深度整合在自家的 SoC 芯片里。未来苹果也能随意加入各种协处理器，并通过芯片内部的紧耦合 (Tight Coupling)，实现更高效、更省电的协同计算能力。因此，即使苹果芯片在单纯的计算能力上，真的无法与英特尔芯片相比，也能通过集成在芯片内的各个硬件加速引擎互相协作，提高电脑在处理特定任务的效率。


而且，苹果芯片基于能效比更好、发热更少的 Arm 架构，这使苹果在设计 Mac 电脑时有更大的弹性：他们可以选择减少笔记本电脑的电池容量，借此把笔记本的重量和体积减少，也可以使用无风扇设计，让机身变得更细小而紧凑，甚至是加入更多的新硬件、带来更多新功能，这样会进一步为 Mac 电脑带来更大的创造空间。



苹果芯片 BOM 售价来自芯智讯，iMac 芯片批发价来自 Mouser Make，微软 SuRFace Pro BOM 售价来自 tech-thoughts。


更重要的是，根据郭明�Z预测，基于 Arm 架构的苹果芯片成本，仅为英特尔芯片的 1/4 左右，据知苹果的 5nm 芯片成本约为 75 美元，但 10nm 的 4核 Core-i7 芯片，售价在 300-400 美元。如果 Mac 电脑改用了苹果芯片，将会为有更大的利润空间，加强竞争力。


苹果系统将会二合为一？



苹果芯片转移的另一个关注点，是苹果会否统一自己旗下的系统？


目前，苹果有两套重要的的硬件平台：英特尔 x86 芯片平台以及基于 Arm 架构的苹果芯片平台；苹果也同时有两套重要的作业系统平台：在电脑上使用的 macOS 作业系统，以及在移动设备上使用 iOS 系统。刚才我们提到，不同架构的软件，无法互相兼容，因此 iOS 的应用一直无法在 macOS 上执行。


因此，多年来 iOS 应用生态野蛮生长，遍地开花，但多年内 macOS 的应用生态，仍然无法与 iOS 相比，也限制了 macOS 的发展空间。但现在随着 Mac 往 Arm 架构的苹果芯片迁移，变相扫除了最大的障碍，也使坊间很多人怀疑，苹果的下一步就是要把 iOS 和 macOS 结合，并进一步拓展 Mac 电脑的市场。



图片来源：三星。


的确已有消息指出，其实苹果早就在测试用 iPhone 同时跑 iOS 和 macOS，效果就像雷蛇的 Linda 手机、或是三星的 DeX 系统（上图）一样，只要连上特定的设备，手机就会变成“电脑”。尽管据消息指出，目前苹果仍然纠结于两套方案之中，但有 95% 机会选用其中一个方案，推出市场。


然而，自智能手机面世起开始，就有太多公司想尝试这种“一机两用”的设计。远的有 Motorola Atrix、近的也有锤子 TNT 系统，但几乎没有成功的例子。


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苹果的迁移优势



但苹果又如何？macOS 是一个正式的电脑作业系统，即他们的市场份额仍然远比 Windows 要少，但仍然有不少开发者在支持 macOS，未来 macOS 要迁移到 Arm 架构的苹果芯片平台，也给出各种简单方便的迁移工具，估计开发者也愿意为苹果芯片的 macOS 针对性开发。



图片来源：Apple developer。


熟悉苹果的人都知道，iOS 最初就是基于 macOS 而写成，他们使用同一套核心系统、同一个内核（上图）。苹果早就表示，他们在 iOS 上进行的优化，也能轻松用在 macOS 之上。如果 iOS 和 macOS 使用同一架构的芯片，他们要做转移和开发也更为简单。除此外，苹果也已经用 10 年时间，悄悄地把 iOS 与 macOS 的界面结合起来，包括：




除此之外，苹果近年也推出了屏幕接近 MacBook 大小的 12.9 寸 iPad Pro、以及像微软 Surface 风格的 Smart Keyboard，不少媒体表示，苹果此举代表是要把 iPad 变成一台“混合平板” (Hybrid Tablet)。在 2020 年，苹果推自带触控板的 Magic Keyboard，iPad 上使用与鼠标效果，以及各种多点触控效果，单纯在形态上已经与一台 MacBook Air 十分接近。



图片来源：Apple developer。


然后在 WWDC 2020，苹果示范在苹果芯片的 Mac 上跑 iPad 原生应用时，大家就能发现适配 iPad 分屏多任务的界面，根本就是台式电脑的界面设计，几乎与 mac OS 无缝融合（上图），不但所有放大、缩小以至全屏运作都能使用，就连本来通过 Extension 来分享的功能也能完全正常运作。简单来说，目前不少 iPad 上的生产力应用，都可以在无需优化的情况下，无缝接入 macOS。


无论如何，苹果这次的芯片平台迁移，需要面对不少风险。毕竟，苹果自家的 Arm 架构芯片，向来以省电而著称，却从来不是以高性能而驰名。但不少人在 Mac 电脑上进行繁重的计算任务，例如专业视频剪辑等工作，并不是那些轻薄省电的电脑所能胜任。


因此就有分析指出，即使高能效的苹果芯片，真的完全能取代英特尔芯片，但像是类似 Xeon 等不计耗电，只管速度的超高性能的芯片，却不是苹果芯片所能轻松取代的。


#本文为《苹果为何变芯》公开版，分析苹果迁移芯片平台的原因，并预测苹果迁移后可能作出的布署、以及未来的产品路线图。全文约 1 万字，于 2020 年 7 月 9 日刊发在虎嗅Pro会员-前沿技术情报所，即刻加入虎嗅Pro会员，解锁更多与苹果迁移芯片平台有关的前沿技术分析。


关键并不是比英特尔强


那到低苹果芯片的性能，是否足以取代英特尔芯片，应付 Mac 电脑繁重的工作任务？


在苹果发布全新的 Mac 电脑系列后，已经有人把 Geekbench 的跑分记录偷偷释出。虽然大众均遇期 M1 芯片的性能会比英特尔要高，但大多没想到会高得这样可怕。以单核成绩计算，M1 芯片的核心是，苹果历史里最强的处理器核心，但即使以多核跑分计算，仍然比英特尔高端的 i9-9980HK 芯片要强，仅仅落后于属于英特尔高端工作站芯片 Xeon 之下（下图）。



图片来源：Geekbench。


令人咋舌的更不止于芯片计算力，而是 GPU。在传统智慧里，整合在芯片里的 GPU，其图像性能一般比不上专门的独立显示卡。但早前也有人使用针对 GPU 性能的 GFXBench，来测试 M1 的图像处理能力。结果发现 M1 芯集成的 GPU，得分竟然高于 2017 年台式电脑所用的 AMD Radeon RX 560 独立显示卡，与全新的高端 MacBook Pro 16" 所用的 AMD Radeon Pro 5300M 独显相若。


如果大家还未能理解这个成绩有多可怕，具体一点来说：这一枚芯片仅用了 4 个核心（M1 采用 4 大核、4 小核设计，8 个核心不能同时运作），跑赢了一众高端高价英特尔的 8 核心处理器，也跑赢了不少高性能但高耗电量的独立显示卡。


当然，有不少人质疑这些跑分无法反映真实情况，更会有不少人质疑只有 8~16GB 内存，根本无法胜任现实操作，那我们来看看实现应用场景。


根据苹果官方说法，使用 M1 芯的 MacBook Air 能通过 Final Cut Pro X 轻松播放和剪辑多条全画质的 4K ProRes 视频流，而使用 M1 芯片的 MacBook Pro可以在 DaVinci 应用中流畅播放全画质 8K ProRes 视频。 要知道使用英特尔的 MacBook Air，剪辑 4K 都卡得不要不要的；即使是高配版的英特尔 MacBook Pro，播放 8K 视频也会卡到怀疑人生，更不要说是数据量更大的 ProRes 素材了。


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虎嗅在测评时的确发现，M1 版本的 MacBook Pro 13" 的性能，在大部分场景的确是追平、甚至是超过独显版本版本、使用高端 i9-9980HK 的 MacBook Pro 16”了。所以，基本上 Geekbench 的跑分算是相当合理，苹果 M1 芯片的确比英特尔要强。


但问题并不仅仅如此。关键并不是苹果芯片比英特尔芯片强了多少，而是使用苹果芯片的低端型号，其性能居然与使用英特尔芯片的高端型号相当接近。


PC 市场的巨大震憾弹


尽管苹果的乔布斯曾公开宣扬“后 PC 时代”来临，尽管据消息指出，PC 电脑市场已连续 7 年萎缩，但 Mac 在 iPhone 和 iPad 的协同效应下，其市场占有率由 10 年前的 7% 不到，增加至 10 年后的 17%（下图）。而 Mac 的营收，也在这 10 年来增加了 31％。





可见，PC 市场将会是苹果在 iPhone 以外的另一个价值千亿美元的重要增长点，而且，台式电脑作为生产力的重要环节，也将会是苹果生态圈的重要一环。


但是，即使苹果能逆市增长，由于PC 市场增长放缓，苹果一直难以在市场取得太大进展。也由于 PC 作为生产力工具，用户往往相当重视性价比，加上不少 PC 订单均来自公司采购，价格自然是采购的重要考虑因素。可是，苹果向来以“低性价比”形像深入民心，Mac 电脑往往也比同级的 PC 要贵上不少，导致 Mac 的占有率增长乏力。


但在苹果芯片推出后，苹果再不像以往一样的缺乏性价比了。


再退一步说，即使这些低阶的 MacBook 性能与售价，均与高端 PC 相若，但两者在性能相若的情况下，M1 版本的 MacBook Pro 13"还有着极高续航力、极低发热量等明显优势。


想像一下，没有性价比的 Mac 电脑，也能在死水一般的 PC 市场逆市上升，苹果这回推出这三台具备超高性价比的 Mac 系列电脑，有如对停滞不前的 PC 产业，投下了一颗巨大的震憾弹。Forbe 的作者 Ewan Spence更指苹果的新 MacBook，将会干掉一众竞争对手。

可见一众传统 PC 厂商，在未来将会面对一个可怕的全新对手。


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Arm 架构生态的完善


Wintel 对于传统的 PC 产业来说，向来都是双刃刀：它既把用户绑死在传统 PC 产品之上，但也把这些传统 PC 厂商，绑死在 Wintell 的生态系统里。尽管这些传统 PC 厂商多年来努力尝试，但在技术上或是在号召力上，也无法构建一个能与 Wintel 抗衡的生态环境。他们搞出来的新形态产，要不就是不好用，要不就是缺乏开发者支持。


直到智能手机出现，一众厂商借助 Android 的系统找到全新的突破口，开发者争相开发手机应用，再加上云端应用日渐丰富，Android 与基于 Arm 架构的手机芯片生态系统，已一举超越 Wintel 的生态规模，成为另一个生机勃勃的巨大平台。


但在单纯的生产力上，即使苹果多次宣传“你的下一台电脑，何必是电脑”，但 iPad 无法取代基于 Wintel 生态系统的 PC 产品，成为主流的生产力系统。

程序员必备的 Docker，目前还未在苹果芯片上运作。图片来源：Github。


这次苹果转移至自家芯片，我们就明显见到基于手机芯片的 Arm 架构，在生产力工具上的各种短板：有开发者指出，不少像微软 SQL Server 或甲骨文的 OracleDB 等生产力项目，根本没有 Arm 架构版本，而且即使用了 Rosetta 2，也无法执行码农必备的 Docker，这让不少程序员只能先驻足观望，看看情况才敢入手。


可是，由于苹果系统本的的高度可移植性以及 Mac 电脑本身的市场号召力，这次转移将能有力地吸引更多开发者，开发支持手机芯片的 Arm 架构的生产力工具。


就以 Docker 为例，他们已在筹备支持苹果的新架构。Odin 预计，微软、Google、三星等也会趁着机会，力推他们旗下各种支持 Arm 架构的 PC 系统，并诱使开发者为苹果 macOS 以外的 Arm 平台，开发各种杀手级应用。


虽然，Arm 架构的生产力系统在短期内也不会就立即可用，但只要随着 Mac 进一步扩大市场份额，带动 Arm 架构的发展，生产力相关的生态系统将会日渐丰富起来，反过来带动基于 Arm 架构的 PC 产品发展。

但与此同时，Wintel 联盟也会进一步瓦解，英特尔的前景也愈来愈不明朗。
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