「真正認真對待軟體的人就應該自己做硬體。」(People who are really serious about software should make their own hardware.)——Alan Kay

就在蘋果(Apple)即將於秋季發表會揭露下一代新款iPhone手機前夕,該公司率先寫下了市值突破1兆美元的歷史新頁。本文將著眼於Apple的策略佈局,看看他們如何透過「現代」半導體技術實現如此的成就。

為此,我們首先需要看的就是iPhone。畢竟它是定義了Apple如何邁向1兆美元里程碑之路的關鍵產品。當史上第一支iPhone於2007年1月9日亮相時,它的設計看起來與當時的手機典範是如此的背道而馳。

Apple前執行長賈伯斯(Steve Jobs)形容這是一款「帶有觸控功能的寬螢幕iPod、一支革命性的手機,同時也是一款突破性的網際網路通訊裝置。」就在那一天,他還介紹了全新的作業系統:iPhoneOS,即iOS。

Jobs Alan Kay quote 賈伯斯在2007年發表第一支iPhone時,引用了電腦繪圖介面先驅Alan Kay 的一句話

在2007年第一支iPhone的發佈會上,賈伯斯引用了電腦繪圖介面先驅Alan Kay 的一句話——「真正認真對待軟體的人就應該自己做硬體」(People who are really serious about software should make their own hardware.)。Alan Kay的這句話究竟有什麼意義?從表面上看,它掌握到Apple想要設計自家手機以及執行其新款iOS軟體的動機——為使用者帶來與手機互動的全新方式,例如觸控螢幕、虛擬鍵盤以及滑動執行等。

但我們當時不知道這句話也暗示Apple不久將投入更大規模的半導體開發。Apple當下就已經決定走向垂直整合道路了。

早期發展與A4晶片

Apple為什麼要自行展開大規模的半導體設計?這畢竟是一項耗資龐大的工作。

他們是否能夠設計出相當於其他半導體公司的IC (更不用說比其他公司更好的IC了)?當然,這風險實在太大了。

但是在2008年春,Apple宣佈收購PA Semi——這是一家大部份的人都沒聽過的處理器IC設計公司,專注於Digital StrongARM技術。Apple表示希望進一步差異化其產品。後來,市場上還傳言Apple收購了另一家處理器設計公司Intrinsity——專注於設計Hummingbird Arm-based CPU。到了2010年4月,這項收購消息也經證實了。

2010年1月27日,Apple推出了iPad以及Apple自家設計的A4 SoC。在主題演講前一週,我曾經想到Apple可能推出平板電腦及自家晶片。我當時想到平板電腦將會需要一款介於iPhone和MacBook之間的晶片。我還問道「......如果Apple可以使用專為其裝置及其應用量身打造的區塊(block)來設計自家處理器,將會發生什麼?」

當時,A系列以及我認為的Apple「現代」半導體開發工作已在持續進展中。

當我們觀察A4後,發現它與三星(Samsung)的S5PC110有相當大程度的相似性——三星S5PC110當時是一款Arm SoC。這二款晶片都採用了一樣的Arm CPU。從以下的A4晶片圖來看,A4似乎並不是什麼與眾不同的SoC,不過,在上述收購以及公開宣傳該晶片封裝的2009年之間也並沒有太多時間。

Apple A4 annotated A4晶片圖(來源:MuAnalysis)

A系列里程碑

在真正導入內部設計的SoC之後,我認為下一個重大里程碑來自A6。有了A6,Apple推出了內部設計的CPU。這可不是件容易的事。

當時,Chipworks曾經評論其晶片架構似乎是手動佈局。從A6晶片圖來看,它展現了Apple對於半導體開發的承諾。A7帶來所謂的Secure Enclave加密裝置,可用於儲存和處理來自Touch ID感測器的指紋資料。在此發展過程中,Apple還整合了一個影像訊號處理器及其動作協同處理器。

Apple A6 annotated A6晶片圖(來源:Chipworks)

讓我們快轉來到2017年的A11處理器,如下晶片圖所示。A11採用Apple首款內部設計的GPU及其所謂的神經引擎。二者都是重要的設計——在iPhone X發佈的新聞稿中,Apple表示兩款晶片都與機器學習功能有關。特別是Face ID和Animoji,據說都必須由神經引擎啟動。

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