用苹果打败苹果:高通这次能做到吗?

日期:2023-12-05 10:55:14 / 人气:143

古希腊哲学家赫拉克利特说:一个人不能两次踏入同一条河流。如果他见过高通,他可能会改变主意。
在2017年的高通骁龙科技峰会上,除了旗舰手机处理器骁龙845,高通还与华硕合作推出了一款笔记本产品Nova Go。亮点在于它配备了高通的骁龙835处理器,而不是笔记本中常见的英特尔。
随后,高通和PC开发商推出了多款搭载骁龙850处理器的Windows笔记本,如联想Yoga C630、三星Galaxy Book2、华为MateBook E等。
这是高通对英特尔的第一次攻击,但两种处理器都是基于“神奇变化”的手机芯片。考虑到性能、兼容性和终端产品定价高,效果只能逗英特尔开心。
接着,不屈不挠的高通带着更多定制的8cx系列芯片卷土重来,代表Arm架构阵营再次挑战英特尔,依然失败。由于x86架构的授权牢牢掌握在Intel和AMD手中,相对开放的Arm阵营一直试图打破x86的垄断,但大多以失败告终。
直到2020年苹果的M1芯片诞生,给Arm阵营注入了一针强心剂,自然让一批Arm芯片公司产生了“我能行”的想法,包括Toutie的高通。
在今年10月的高通骁龙技术峰会上,高通发布了面向个人电脑市场的新型芯片骁龙X Elite。不仅所有的英特尔产品都成了对照组,苹果当时最强的战斗力M2 Max也成了背景板。
骁龙X精英确实在正确的时间正确的地点聚集了很多人:英特尔被芯片制造能力拖了很多年后腿,苹果因为优势巨大而挤牙膏成瘾,美国政府帮助高通解决了宿敌海思。更重要的是,X Elite不仅凝聚了高通十余年的移动芯片开发经验,更是苹果自研芯片的无数秘密。
那么这一次,是高通做的吗?
01站在苹果的肩膀上
2019年在平安夜,苹果提起诉讼,将一家成立不到一年的创业公司告上法庭。
这家公司名为Nuvia,创始人是杰拉德·威廉姆斯三世(Gerard Williams III),一位在苹果工作了近十年的芯片架构师。他在苹果领导了从A7到A13的处理器开发,据传他还参与了苹果即将发布的首款自研PC芯片M1的设计。这家公司在内部享有很高的声望。
另外两位创始人分别是谷歌前首席芯片架构师Manu Gulati,他也在苹果工作了8年;谷歌前系统架构师John Bruno也从苹果跳槽了。
从左至右依次是John Bruno、杰拉德·威廉姆斯三世和马努·古拉提。
据研究机构Semianalysis称,自威廉姆斯离职后,A系列芯片表现出进步不足,晋升完全依靠台积电的刀法,可见威廉姆斯的重要性。
大概是为了避免与苹果竞争,Nuvia的业务也在开发Arm架构芯片,但产品主要是服务器CPU。而且Nuvia成立以来一直很低调,结果被苹果起诉,理由是“窃取商业机密”在科技公司的诉讼中很常见。
苹果没有想到的是,自己发起的诉讼迅速提高了Nuvia的知名度,并吸引了英特尔、谷歌和英伟达等一系列潜在买家,包括苹果的主要竞争对手高通。
苹果称,Nuvia“利用”了苹果技术,挖走了一批芯片团队骨干。但在苹果同行看来,这份起诉书无疑暗示了Nuvia已经具备了与苹果相当的Arm架构芯片的设计能力。
官司还没打完,Nuvia的人才、技术、专利就被快手高通以14亿美元抢走了,明显戳到了苹果的肺管。
当时高通在手机芯片的市场份额急剧下降,与千年老二联发科的差距急剧下降到8.8%。旗舰产品骁龙865被苹果A13碾压。针对PC市场开发的Arm架构CPU,由于性能和兼容性问题,市场表现惨淡。相反,苹果的M1芯片在2020年底大受欢迎。如果不是因为制裁导致赫斯无法进行OEM,高通的情况会更加危急。
M1在每个终端上运行的单核和多核都优于酷睿i9。
主业屡败屡战,新兴业务开局不利。Nuvia的出现可谓恰到好处,可谓是给高通做了一个枕头。
Nuvia的强大之处在于其基于Arm架构的服务器CPU,在保持低功耗的基础上,还拥有媲美甚至优于x86架构的性能。
就在M1发布前三个月,Nuvia发布了自主研发的服务器CPU Phoenix的内部测试运行结果,其性能功耗比远高于x86同类产品。
2021年初,Nuvia正式并入高通,这个掌握着苹果硅片无数秘密的芯片设计团队进入了休眠期。直到今年10月底,高通拿出了14亿美元买下的成果:
面向手机市场的骁龙8 Gen3,以及全新的骁龙X Elite Oryon。
骁龙8 Gen3是骁龙8平台的例行迭代,但有A17 Pro做陪衬,性能提升还是破解了,这让苹果在芯片上保持了多年的优势。小米的陆也来凑热闹,拿出了还没开卖的小米14,迫不及待的要展示。
但发布会的真正主角,其实是面向PC平台的骁龙X精英Oryon。在单线程性能方面,X Elite超越了苹果的M2 Max(当时M3还没有发布)和英特尔的i9-13980HX。同时,X Elite的峰值功耗比M2 Max低30%,比i9-13980HX低70%。
抛弃最初命名字母“X”的背后,高通改写PC生态格局的欲望已经按捺不住。
从苹果的失败中。
2006年,苹果进入英特尔取代IBM在Mac产品线,x86架构完全主导了PC和服务器市场。Arm架构发起多次反击,直到2020年M1芯片问世,才取得实质性战果。
X86架构是一个复杂的指令集。它的优点是可以在一个指令周期内完成多个子任务。但它的缺点是指令太长,处理简单任务时就像是杀鸡取卵,造成不必要的功耗。
Arm架构是精简指令集,x86可以用一条指令完成任务。Arm需要分成几条指令分别完成,处理复杂任务比较困难,但是处理简单任务的时候比较灵活省电。
因此,这两种架构在行业中的应用边界一直很明确:
强调便携性和功耗控制的产品,如智能手机,主要基于Arm架构;
需要处理复杂任务、注重性能释放的终端,如台式机或传统PC,使用x86架构。
然而,“超极本”概念的出现,为Arm架构创造了历史性的机遇。
这类产品以轻薄便携为主,但必须能胜任一些高性能的场景。所以要求功耗低,电池寿命长,性能不能太差。简单来说,就是既要,又要。然而,x86一次又一次地证明了自己的尴尬和有用。
2015年,苹果推出了史上最薄的12寸MacBook,刚出来的时候相当惊艳,但后来没有再迭代,最终被剔除出产品线。
为了将机身尺寸缩小到iPad的大小,苹果激进地采用了无风扇散热方案,仅仅依靠内部结构和金属机身进行被动散热,这就需要英特尔保持芯片功耗足够低。
苹果12英寸MacBook的内部结构
坦率地说,英特尔确实实现了低功耗,但代价是大幅降低了性能。这种特别定制的核心M3芯片的性能比2014年发布的MacBook Air中使用的i5-4260U更差。
它和12英寸的MacBook一样,是Windows阵营中以Surface为代表的“两全其美”的产品,其困境和苹果一样:在x86的天然缺陷下,无法在预期的功耗控制水平上提供足够高的性能。
12英寸MacBook的问题最终被苹果自主研发的M系列芯片解决了。更广阔的Windows市场是高通关注的目标。
作为M系列同父异母的兄弟,X精英没有理由不强硬:
作为芯片的“总部”,CPU基于Nuvia Oryon CPU和4nm工艺。其单线程性能强于相同核数的苹果M2 Max和英特尔i7-1355U,达到峰值性能时功耗仅为后两者的1/3。
负责图形处理的GPU仍然由高通的子公司Adreno打造。其性能是i7-13800H中Intel Xe的两倍,功耗是后者的1/4。相比AMD R9 7940HS中的780M,其性能功耗比也要高很多。
此外,为了顺应AI的大趋势,X Elite还配备了负责高性能计算的NPU,计算能力达到45 TOPS。
继承苹果的财富,高通终于填补了低功耗Arm架构的性能短板。
X Elite单核多核性能运行超过同代产品。
同时,X Elite采用台积电的4纳米工艺制造。与英特尔相比,Xelite仍然受到x86架构和自己挤牙膏式制造工艺的制约,高通拥有充分的优势。
然而,Arm架构面临的铁板不仅仅是芯片。
高通缺少什么?
高通进入PC市场还有三座大山:软件生态、成本控制、OEM厂商合作。
首先是软件生态。
当苹果的M1芯片发布时,硬件工程副总裁约翰·特纳斯只用了8分钟就介绍了芯片架构。相反,我们花了9分钟谈论了为M1优化的操作系统macOS Big Sur。
这个操作系统最重要的作用就是保证搭载M1芯片的Mac可以继续使用基于x86硬件开发的软件。
过去由于x86架构在硬件端的统治地位,PC操作系统的大部分软件都是按照x86架构CPU来设计的。一旦CPU从x86架构转换到Arm架构,就会面临软件不兼容的问题。
这也是微软头疼的问题。2012年,微软推出了基于Arm架构的Surface RT,但Windows上的软件几乎都是基于x86架构CPU开发的。
表面RT
微软的解决方案是开发一个特殊的操作系统Windows RT,但是软件开发者需要配合新的操作系统重新设计软件。然而,随着Surface RT销售的惨淡,软件开发人员的天然稀缺。最终在Surface RT上,一次只能流畅使用微软自己的软件,用户接受度可想而知。
重建软件生态是不行的,那么把x86架构下的软件生态直接移植到Arm架构上怎么样?
2016年,微软授权高通独家研发了一款可以“无缝切换”的Arm架构芯片,但效果并不好。强制移植会带来性能损失,并且无法完全解决兼容性问题。直到现在,微软官网上还挂着类似的操作指南(原文如此,非英文机器翻译):
微软官网注释
苹果是如何解决这个问题的?
首先,重新设计的操作系统macOS Big Sur有一项名为Rosetta 2的技术,可以将基于x86架构CPU的编程语言“翻译”成基于Arm架构CPU的编程语言,让用户可以无缝地继续使用原来的软件。
其次,基于Rosetta 2技术的软件生态移植只是一个过渡阶段。苹果仍然鼓励软件开发者专门针对基于Arm芯片的操作系统重新开发软件,并为此提供了足够的开发工具。
然而,苹果的信心在于,MacBook已经卖得足够高,足以“迫使”软件开发商花钱重新设计。这些优势过去在微软不存在,现在高通也不存在。
在X Elite的发布会上,在抛出了许多超前的数据后,高通只是含糊其辞地提到了软件生态问题:它将与微软合作解决这个问题——诺基亚也是这么想的。
另一个问题是成本控制。
X Elite性能爆发的代价是更先进的芯片工艺,更大的芯片规模,更好的封装工艺,这意味着非常高的成本。
但“类曲面”产品的目标用户大多还是注重性价比的。一旦成本压制不住,就很容易导致搭载X Elite的产品卖不出去,这就凸显了MacBook的性价比。
英特尔有自己的芯片代工厂,芯片制造成本掌握在自己手里;苹果有自己的终端产品,面对供应链公司有极高的议价能力。但高通只是一家芯片设计公司,很难在供应链上拥有堪比苹果的话语权。
这也涉及到最后一个问题:苹果不仅设计芯片,还开发终端产品,能顶住压力强行推出;但高通想要出售自己的芯片,还取决于惠普和戴尔等个人电脑制造商的意愿。
PC厂商早早把灵魂交给了微软和英特尔,利润微薄。如果X Elite在x86平台上没有一些绝对优势,PC厂商可能不会那么容易和高通赌一把。
要知道,英特尔多年来一直在通过折扣、补贴、市场发展基金等方式,招揽PC厂商签订排他性协议。考虑到X Elite的终端产品最早也要到2024年年中才能上市,英特尔和AMD虎体爆牙膏也是有可能的。
因此,在X Elite对x86进行反击的情况下,对高通来说就显得更加迫切了。
自2023年第一财季以来,高通的营收和净利润已连续四个季度同比下降两位数,这在过去十年中从未出现过。
手机市场连续多年下滑,汽车和PC业务投入不少,但大部分仍处于争夺“跳水冠军”的阶段。虽然X Elite勉强回应了市场对高通多年的期待,但还远未成为手机芯片之外的第二大腿。
最后,我想劝一下高通:我们都做了PC芯片,能不能别忘了把基带芯片捆绑销售?
参考资料:
[1]Windows on ARM的症结一直没有被雷科技的解决。
【2】PC芯片,ARM能挑战X86吗?半导体行业观察
【3】苹果的“核心”病很难治,而且是核心的东西。
[4]高通X计划:为英特尔而奋斗,CBN
[5]高通历时7年的个人电脑之战失败了。骁龙X能翻身吗?钛媒体
作者:何绿恒
编辑:李
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责任编辑:李

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