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苹果芯片之路:从辉煌到挑战

苹果作为半导体巨头的地位已不可撼动。回顾其发展历程,从2007年开始布局自研芯片,到如今A系和M系芯片的全面开花,苹果仅用了短短15年。

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CCS Insight 分析师 Wayne Lam 甚至预测,苹果芯片部门未来将跻身全球收入十二大芯片公司之列。

不同于传统芯片设计公司,苹果造芯的初衷是为了打造更卓越的产品体验。这些芯片也仅供内部使用,不对外销售。

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▲ 苹果软件副总裁 Craig Federighi 在发布会上曾两次感叹 M 芯片:How cool is that?

每年发布会上,苹果都凭借自研芯片的强大性能“碾压”同行,其产品在能效比方面也独树一帜。可以说,苹果芯成就了苹果产品独一无二的用户体验。

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苹果的芯片之路并非一帆风顺。在网络基带领域,苹果频频遭遇滑铁卢,与高通之间的纷争也闹得沸沸扬扬,甚至导致5G iPhone推迟一年发布。

为了制衡高通,苹果曾选择与Intel基带混用,却导致iPhone信号不佳,成为用户体验的一大痛点。

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虽然如今苹果已全面转向高通基带,但信号问题依然是新iPhone挥之不去的“阴影”。尽管自研5G基带遭遇暂时 setback,并与高通达成和解,但苹果并未放弃自研的决心和步伐。

回顾A系芯片的发展历程,2013年的A7芯片堪称里程碑。从那时起,苹果的造芯实力开始被外界认可,并逐渐改变了手机芯片的格局。

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▲ 搭载 A7 芯片的 iPhone 5s

与高通对簿公堂、押宝Intel,再到最终握手言和并收购Intel基带部门,这场“闹剧”也不过短短两三年时间。而苹果在使用高通5G基带的重建团队和投入资金进行自研的进程并不顺利。

高通在其财报中表示,将继续为iPhone提供基带,直至明年年底(即iPhone 15系列。

此前有消息人士透露,苹果自研基带或将于iPhone 15系列部分机型上量产。受此消息影响,高通股价出现波动,市场担忧苹果此举会对其业绩造成冲击。

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在高通发布财报后,又有消息指出,苹果自研基带遭遇过热问题,量产时间可能推迟至2024年。

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▲ iPhone SE 2020

据悉,2023年iPhone中,自研基带可能只应用于iPhone SE等入门级产品,高通基带占比将降至20%,旗舰产品或将继续采用混用方案。

高通下调了2025年财报预期,这或许与其可能失去苹果这个大客户有关,当然也不排除苹果自研基带仍然面临挑战的因素。

回顾苹果在自研SoC上的成功,可谓天时地利人和。早在Jobs时代,苹果就已组建了强大的芯片设计团队,并斥巨资从ARM获得高级架构授权。从A4芯片开始,苹果便踏上了自研芯片的快车道,鲜有败绩。

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▲ 苹果硬件高级副总裁 Johny Srouji

2008年,Jobs通过收购P.A. Semi和Intrinsty,将Sribalan Santhanam、Jim Keller这两位传奇芯片设计师以及曾在Intel和IBM任职的Johny Srouji招致麾下,他们也成为了苹果芯片团队的中流砥柱。

苹果自研基带之路:挑战与机遇并存

M 芯片的成功,离不开 A 系芯片的深厚积累。苹果的造芯团队与设计、软件和 Pro Workflow 团队紧密合作,为 Mac 打造了卓越的 SoC。

与在 SoC 领域数十年的经验和顶尖团队相比,苹果在自研基带方面几乎是从零开始。

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2019 年,苹果斥资百亿美元收购了 Intel 的基带芯片专利和团队,迈出了自研基带的第一步,并继续由 Johny Srouji 领导。

苹果试图复制自研 SoC 的成功模式,通过挖人组建团队,并快速迭代产品以获得市场认可。

自研基带的挑战远超自研 Arm 芯片。收购的 Intel 基带部门并非行业领先者。

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当时的团队实力远不及 Jobs 在 2008 年前后打造的 Arm 芯片团队。

早在 iPhone 7 时代,Intel 基带就暴露出性能、功耗和发热等问题。尽管 Intel 成立了专门团队研发 5G 基带,但在被苹果收购前并无实质性突破。

基带芯片的复杂性远超人们想象,正如爱范儿在《苹果造芯,拯救 iPhone 信号》一文中所分析的那样。

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与仅服务于苹果设备的 A 系芯片不同,基带芯片需要与全球上百家运营商的网络兼容,这需要大量的测试和优化工作。

不同地区不同的通信标准和频段也增加了基带芯片的开发难度。

基带芯片的成功不仅取决于先进的工艺制程和量产能力,更需要长期的经验积累。

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▲ 图片来自:whistleout

联发科、三星等厂商都花费了 8-10 年时间才在自研基带领域取得突破,而苹果组建团队至今不过短短几年。

除了技术挑战,苹果自研基带还需要绕过或购买高通的专利授权,以摆脱高通的掣肘。

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▲ 支持 5G 网络的 iPhone 12

目前来看,苹果自研基带的进程并不顺利,前景尚不明朗。

即使自研基带成功推出,也需要大量时间和人力进行网络测试和优化。预计苹果会先在 iPhone SE 等机型上试水,以降低风险。

芯片研发成本高昂,大多数芯片厂商通过产品分级来获取利润。而苹果则依靠庞大的硬件销量来覆盖研发成本,并形成良性循环。

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换言之,苹果通过自研芯片降低了硬件成本,并提升了产品竞争力。

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如今,iPhone、iPad 和 Mac 虽然运行着不同的系统,但都基于 Arm 架构芯片,可以轻松实现跨系统调用和联动,无需考虑芯片兼容性问题。

这对苹果软件团队来说也是一大福音,他们无需再为不同架构的芯片适配软件功能。

在与高通和解前,苹果也曾接触过联发科、三星等厂商,但彼时他们的基带产品与高通相比仍有差距。

iPhone 自研基带:利润驱动的漫漫长路

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▲ iPhone 现阶段仍需外挂高通 5G 芯片 图片来源:wccftech

尽管外挂高通、联发科或三星的基带成本相差无几,但苹果选择高通的原因更多是出于已有合作基础,无需额外调整。苹果最终的目标是采用自研基带,以降低成本,维持 iPhone 的高利润率。

近年来,随着 iPhone 功能、设计和制造成本的不断攀升,iPhone 的利润率实际上在逐年下降,呈现出“薄利多销”的趋势。

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尽管今年苹果的硬件业务表现强劲,市值甚至超过了 Google、亚马逊和 Meta 的总和,但不少分析师预测,iPhone 销量将在下一季度下滑,进而影响苹果的整体业绩。苹果需要采取措施,降低成本,提升利润,以应对销量预期下降的挑战。

加大对自研芯片和基带的研发投入,成为了提升利润大趋势下的必然选择。自研基带的难度远高于自研 Arm 芯片,需要苹果投入更多的时间、精力和人力成本。