為何蘋果甘愿冒險自主研發芯片？失敗了代價也可承受
圖1：蘋果 Mac 處理器的前三次過渡轉型
騰訊科技訊，7 月 4 日，據外媒報道，蘋果不久前宣布將把 Mac 上使用的處理器從英特爾芯片遷移到自己的 Apple Silicon 上，盡管這是意料之中的事，但蘋果為何甘愿冒險甚至似乎相當渴望進行這種轉型的，仍然值得深究。毫無疑問，切換底層架構是有風險的，無論是硬件還是軟件都是如此。這是個充滿了無數不確定性的過程，很少有公司敢這樣做。
蘋果首席執行官蒂姆·庫克(Tim Cook)在宣布這一變化時說：“今天，我們宣布 Mac 將開始向使用我們自己的 Apple Silicon 過渡。當我們展望未來時，我們設想了許多令人驚嘆的新產品，而過渡到我們自己的定制硅芯片將使我們能夠將它們變成現實。在蘋果，硬件和軟件的整合是我們做任何事情的基礎，這就是我們的產品如此偉大的原因。而硅是我們硬件的核心，所以擁有世界級的硅芯片設計團隊將是游戲規則的改變者。”
圖2：蘋果公司首席執行官庫克介紹 Apple Silicon
計算機行業的大多數參與者都選擇了一條簡單得多的道路，即著眼于兼容性以進行更具進步性的升級。除了蘋果之外，其他臺式機和筆記本電腦基本上仍然運行在對英特爾 x86 架構和微軟操作系統的改進之上，而這些架構和系統最早曾于 1981 年應用在 IBM PC 上。
通往 Windows 的道路包括在 DOS 之上構建，然后整合它，而不是取代它。最成功的 Windows 版本往往都是人們最熟悉、最穩定的版本。而當轉向 64 位處理器的時候，取得成功的也是 x86 架構的擴展(由 AMD 首創)，而不是進行徹底的改變。在市場上的大多數 PC 上，我們仍然可以打開 DOS 系統并運行 1981 年為 IBM PC 設計的 VisiCalc 版本。
要想擺脫這些，你要冒著巨大的風險。正如庫克指出的那樣，蘋果在過去三次承擔了這種風險，即分別在向 PowerPC、OSX 和英特爾處理器的過渡中。因此，看看這些過渡，看看哪些是正確的，哪些是錯誤的，這將具有重要的啟發意義。
遷移到 PowerPC
蘋果 Mac 處理器的第一次轉型是在 20 世紀 90 年代初，從最初為 Macintoshes 提供動力的摩托羅拉 CPU 過渡到 PowerPC。當時，就像現在一樣，英特爾的芯片主導了個人電腦領域，以至于摩托羅拉自主研發的、基于 68000 的芯片很難成功。
與此同時，IBM 對有如此多的“Wintel”克隆運行其軟件的想法感到不安。因此，IBM 在 1991 年創建了蘋果-IBM-摩托羅拉聯盟，也就是眾所周知的 AIM，并推動了 PowerPC 的誕生，它于 1994 年首次發貨。當時的想法是，這將超過英特爾。不過，這總是有爭議的，盡管你可以在某段特定時間內找到各自占優的時刻。
但對 AIM 來說，跟上英特爾的工藝流程變得越來越困難。由于 IBM 的 PowerPC 在主流市場上從未取得太大成功，為此設計和制造芯片的成本不得不分攤到比英特爾小得多的數量上。其結果是一系列機器比同等的英特爾機器更貴，但功能更弱，以至于這幾乎扼殺了蘋果。
當聯合創始人史蒂夫·喬布斯(Steve Jobs)在 2005 年宣布蘋果將轉向英特爾處理器時，每個人都承認這是理所當然的。如今，PowerPC 的遺產仍然存在于某些 IBM 處理器和 Freescale (從摩托羅拉剝離出來的芯片公司)的嵌入式處理器中。
創建 Mac OS X
蘋果 Mac 處理器的第二次過渡是從 MacOS 到 OS X (最近又被重新命名為 MacOS)轉型。
最初的 Mac OS 基本上從 1984 年推出 Macintosh 后持續到 1999 年 Mac OS 9。但事情并沒有那么簡單。在 Mac OS 5 之后，很明顯蘋果需要些更現代化的東西，就像最初的 DOS 操作系統最終被 Windows NT 內核取代一樣。蘋果開始開發名為 Pink 的操作系統，1992 年，該操作系統被并入另一家蘋果/IBM 合資企業 Tilient，后來惠普也加入了其中。
這是一個更大的失敗，因為沒有人能真正就操作系統應該是什么樣子達成一致，所以也已失敗告終。最終，它成為 IBM Workplace OS 的基礎，而該操作系統甚至從未得到主流推薦。當這次嘗試失敗時，蘋果更新了現有的 Mac OS (最終是 System 7)，并開始開發另一個雄心勃勃的操作系統，名為 Copeland，但它也從未上市。
事實上，在 20 世紀 90 年代中期，蘋果就在考慮各種選擇，包括備受好評、專注于多媒體的 BeOS，然后在 1997 年決定收購 NeXT，這筆交易將喬布斯帶回了蘋果。NeXT 創建了一臺機器，更重要的是，基于 Mach 內核和 Unix 實現創建了名為 Next Step 的操作系統。這最終包括了基于 Objective C 的面向對象框架。
蘋果最初的計劃是在 Mac OS 的基礎上開發全新的操作系統來運行。但考慮到蘋果的新操作系統計劃一開始就失敗了，許多開發者對此表示懷疑。因此，在喬布斯再次成為 CEO 后，蘋果決定將 Mac OS 和下一代 OS 的元素結合起來，部分是通過使用名為 Carbon 的工具實現的，使 Mac OS 應用程序在新 OS 上運行變得更容易。這導致了 2001 年的 Mac OS X 誕生，這是個基于 Unix 的操作系統，仍然可以運行舊的 Mac OS 應用程序。
自那以后，Mac OS X 進行了升級，并重新命名為 Mac OS。它停留在“版本 10”很長一段時間，基本的設計元素保持穩定，即使操作系統增加了新的功能。經過一些重大的設計變化，MacOS“Big Sur”也于上周發布，這是第一個被貼上“版本 11”標簽的新操作系統版本。
所有與 Mac OS X 推出斷斷續續的相關行動都表明了這樣一個重大變化帶來的風險。蘋果在 Pink、Talient 和 Copeland 上的失敗讓它失去了很多開發者的支持。但歸根結底，這是值得的，它為 Macintosh 提供了一個現代操作系統，與蘋果將用來繼續收取溢價的差異化操作系統一樣。
向英特爾過渡
蘋果 Mac 處理器的第三次過渡是從 PowerPC 轉向英特爾。蘋果在 2005 年 6 月宣布采用英特爾處理器，并于 2006 年底完成過渡。
當時，PowerPC 聯盟陷入了困境。雖然與 IBM 的聯盟仍在開發非常有競爭力的臺式機芯片，如 PowerPC G5，但它并沒有為筆記本電腦提供具有競爭力的芯片，而筆記本電腦的市場份額正在變得更大。
喬布斯當時表示：“蘋果只是不知道如何用 PowerPC 制造我們未來想要交付的、令人驚嘆的電腦。”他特別談到了原始性能和更高的能效（即每瓦的性能），這是制造更薄、更小筆記本電腦所必需的。蘋果表示，自從完成 Mac OS X 的創建以來，該公司實際上一直在致力于這種過渡。
在這次過渡之后的幾年里，蘋果在 OSX 中包含了一項名為 Rosetta 的技術，它可以將 PowerPC 應用程序轉換為英特爾應用程序。2011 年，蘋果在 Mac OS X 的“Lion”版中將其作為操作系統的一部分。
第一款基于英特爾的 Macintoshes 于 2006 年 1 月發布，到那年年底，該系列中的所有型號都已更新為基于英特爾技術的版本。蘋果在 2009 年發布“Snow Leopard”版本之前，也一直支持 PowerPC 升級到 OS X。15 年來，英特爾處理器總體上為蘋果提供了良好的服務。
Apple Silicon 轉型
那么，蘋果現在為何又要再次轉型？在某些方面，這可以追溯到英特爾決定不為 iPhone 提供芯片，以及蘋果隨后決定自己制造芯片的年代。
與此同時，英特爾的大部分芯片仍采用 14 納米制程工藝，而蘋果使用的芯片代工企業臺積電(TSMC)現在正在制造 7 納米芯片，并在今年晚些時候轉向 5 納米工藝。公平地說，英特爾確實有些 10 納米工藝芯片，大致相當于臺積電的 7 納米工藝，但相當令人驚訝的是，英特爾在 2014 年推出首批 14 納米芯片時，幾乎領先臺積電兩年。
圖3：蘋果硬件技術高級副總裁約翰尼·斯勞吉
在最新發布會上，蘋果硬件技術高級副總裁約翰尼·斯勞吉（Johny Srouji）說，十年來，蘋果始終在構建“為蘋果產品定制的可擴展架構”，重點是性能功耗比。他說，在過去 10 年里，CPU 的性能提高了 100 倍以上(從 2010 年的 A4 提高到 A13)。而在 iPad 上，圖形性能提高了 1000 倍。他還說，包括 iPhone、iPad 和 Apple Watch 在內，蘋果已經售出了超過 20 億個 SoC (片上系統，即現代處理器)。
這給了蘋果以高性價比大規模生產獨特處理器的能力，這在 PowerPC 時代是不可想象的。此外，蘋果正在委托臺積電生產這些芯片，采用的是尖端工藝，可以說比英特爾領先了幾年。時代已經變得多么的不同了。
圖4：SoC 功能
斯勞吉表示，蘋果正在開發一系列專門針對 Mac 的 SoC。他說：“我們的計劃是讓 Mac 有更高的性能，同時又消耗更少的電力。“他說，這已經是非常充分的理由，更不用說蘋果的可伸縮架構還包括其他東西，如高級電源管理、安全飛地(出于隱私和安全考慮)、高性能 GPU、用于機器學習的神經引擎和圖像處理引擎等。但斯勞吉也稱，蘋果的關鍵優勢是“我們的硅芯片和軟件的緊密結合”。
當然，直到最終的軟件發布，我們才能真正知道這一切有多好，我們可以真正對其進行測試。與此同時，PCMag 運行了一些基準測試，將英特爾與蘋果目前的處理器進行了比較，得到了一些相當不錯的結果。
圖5：針對過渡的開發工具
在軟件方面，蘋果軟件工程高級副總裁克雷格·費德里吉(Craig Federighi)表示，MacOS 新的 Big Sur 版本中內置的技術“將使消費者和開發者順利、無縫地過渡到 Apple silicon”。他說，大多數使用蘋果 Xcode 庫的開發者將能夠在“幾天內”啟動并運行他們的代碼。然后，他們可以將這些代碼與 Universal 2 一起分發，這使得他們可以創建同時支持英特爾和新處理器的單一應用程序(二進制)。
費德里吉說，蘋果的所有應用程序，包括 Mac Pro 應用程序，都將是 Apple silicon 的原生應用程序，微軟和 Adobe 都在移植他們的應用程序的道路上走得很遠。演示包括微軟 Word、Excel 和 PowerPoint，Adobe Lightroom 和 Photoshop，以及蘋果的 Final Cut Pro，所有這些應用都運行在基于當前 iPad Pro 使用的 A12Z 芯片開發系統上。
對于那些在 Apple 發布系統后沒有立即生成本地應用程序的開發者，蘋果提供了 Rosetta 2，它可以在安裝時轉換現有的應用程序，甚至可以為使用 Java 等即時編譯器的軟件動態翻譯。蘋果展示了《Maya》和《Tomb Raider》的版本，兩者都在新的 Rosetta 下運行。
它還將支持虛擬化，允許你在 MacOS Big Sur (主要由軟件開發者使用的功能)上運行其他操作系統，但不支持 BootCamp，這是蘋果的一個程序，可以讓你在 Windows 上啟動 Macintosh。目前還不清楚你將如何獲得 Windows，因為微軟只將 Windows 授權給系統制造商，而不是個人。盡管如此，Parallels 等第三方開發商仍在努力尋找替代方案。
因為它運行的是 iPhone 和 iPad 中使用的硅芯片變體，所以新的 Mac 應該能夠運行所有這些應用程序。
費德里吉宣布，蘋果已經啟動了一個面向開發者的快速入門計劃，包括一款開發者過渡工具包機器，它使用的是 Mac 迷你機箱，配備 Apple A12Z SoC、16 GB 內存、512 GB 固態硬盤，以及 MacOS Big Sur 開發者測試版和 Xcode 工具，現在都可以使用了。庫克說，第一批使用 Apple silicon 的消費者系統應該會在今年年底推出，并表示向所有 Apple silicon 產品的過渡應該需要大約兩年的時間。盡管在此期間，蘋果仍將推出新的英特爾機器，并在“未來幾年”支持英特爾的 MacOS。
庫克說：“我們對 Mac 的愿景一直是擁抱突破性的創新，并勇于做出大膽的改變。每次我們這樣做，Mac 都會變得更強大、更有能力，我從未像今天這樣對 Mac 的未來充滿信心。”
當然，這可能要到幾年后我們才能知道結果。蘋果似乎很有可能成功地將其開發者轉移到新平臺上，但新的 MacBooks 是否能像基于英特爾或基于 AMD 架構的筆記本電腦一樣快或更快，或者在很長一段時間內像英特爾或 AMD 筆記本電腦那樣節能，這仍是個懸而未決的問題。考慮到蘋果對 Mac 的依賴遠不及之前采取過渡行動時的水平，雖然此舉仍有風險，但該公司承擔得起失敗的代價。 （騰訊科技審校/金鹿）