文 / 李平
来源 / 砺石商业评论（ID:libusiness）
苹果在芯片领域的优势越来越凸显。
北京时间 3 月 9 日，苹果召开 2022 年春季新品发布会，除了全新配色的 iPhone 13 和 iPhone 13 Pro、新 iPhone SE 以及 Mac Studio 和 Studio Display 等 5 款新品外，号称地球最强桌面级处理器的 M1 Ultra 也备受全球关注。
作为 M1 系列的第四代产品，M1 Ultra 利用全新的 UltraFusion 封装架构实现两枚 M1 Max 芯片互连，进而达到更高的性能以及更低的能耗。据介绍，M1 Ultra 包含高达 1140 亿个晶体管，支持最高 128GB 的统一内存，并拥有 20 核 CPU、64 核 GPU，比 M1 提升 8 倍速度。另外，在高性能之下，M1 Ultra 性能功耗比如今 16 核电脑能耗低 90%。
M1 Ultra 的发布不仅丰富了苹果 M1 的处理器阵营，也让苹果可以更加从容地与 “老朋友” 英特尔说再见。一个日渐强大的苹果芯片帝国，也正改变着全球半导体行业的竞争格局。
苹果也曾受制于人
苹果的造芯计划，最早始于上个世纪 90 年代。
1997 年，此前遭遇驱逐的苹果创始人乔布斯重新被请回公司后，发现此时的个人电脑市场已经被 Wintel（Windows & 英特尔）联盟所主宰，苹果的市场份额少的可怜。面对微软和英特尔的软硬结合，乔布斯联合 IBM、摩托罗拉成立了 AMI PowerPC（Apple、IBM、Motorola）联盟，共同研发并推出了 PowerPC 芯片，以求重新夺回 PC 市场的主导权。
按照 AMI 联盟的最初构想，PowerPC 芯片主要由 IBM、摩托罗拉联合研发，苹果则负责将 PowerPC 芯片装配到个人电脑上，另外芯片也向联盟以外的公司提供。
PowerPC 芯片采用了 IBM Power 的精简版 RISC 芯片架构，并继承了 IBM 高端服务器工作站的强大计算性能，以及摩托罗拉的顶尖芯片技术储备，具有可伸缩性好、方便灵活等优点。不过 PowerPC 芯片也存在能耗过高、价格昂贵等劣势。
最终，搭载 PowerPC 芯片的苹果 Mac 电脑虽然受到了苹果粉丝们的抢购，但却并没有继续扩大市场份额。
实际上除了苹果电脑之外，其他厂商使用 PowerPC 芯片的比例极低。这就让研发投入与销售获利之间产生了矛盾。
对 IBM 而言，供应芯片给苹果需要投入巨资来研发芯片组、编译器及其他支持技术，但由于当时苹果电脑是小众市场，IBM 获得的 PC 芯片市场份额非常有限，很难赚钱。而苹果则公开批评 IBM 在供货方面存在问题，并认为 IBM 生产的 Power Mac G5 芯片由于散热和功耗的问题而无法用于笔记本电脑。双方之间龃龉不断。
虽然号称联合研发，但 PowerPC 芯片的研发主要依赖 IBM，并不由苹果主导。由于投入产出不成比例，IBM 和摩托罗拉只得将一部分设计精力转向汽车制造领域的嵌入式 PowerPC 芯片，而不是只专注于满足苹果 Mac 的需求。乔布斯本人对此抱怨不断，但又无计可施。
2003 年，乔布斯在推出搭载 PowerPC 处理器的 Mac 时曾公开表示，十二个月内处理器的频率将会达到 3GHz。但实际上在 24 个月之后，3GHz 的处理器依然不见踪影，这也让乔布斯首次尝到了关键部件受制于人的滋味。
2005 年，在 PowerPC 芯片上亏损了数亿美元后，苹果决定从 AMI 联盟退场，转投英特尔怀抱。2006 年 6 月 6 日，苹果正式宣布将在麦金塔电脑中采用英特尔处理器，同时放弃 PowerPC 架构，结束同 IBM 长达十数年的合作关系。对此，乔布斯称：“英特尔未来将开发出最强大的处理器产品，我相信未来十年内英特尔技术将帮助我们打造最好的个人计算机。”
不过，双方的蜜月期并没有维持多久，合作不久就出现裂痕。一方面，“挤牙膏” 般研发进度的英特尔与快节奏的 Mac 难以同步，苹果新品的发布计划常常受制于英特尔芯片延迟和安全等问题。另一方面，或许是在 PowerPC 芯片时代受制于人的教训过于深刻，苹果始终未放弃实现 “芯片自主” 的努力。因此，虽然苹果同意将其 Mac 平台转移到英特尔的 x86，但却在内部制定了其他产品不涉及英特尔的计划。
实际上，苹果与英特尔的合作一直矛盾重重。早在 1997 年，乔布斯与英特尔时任首席运营官安迪・格鲁夫会面时就要求享受 “最大客户价格”，但被格鲁夫断然拒绝，因此苹果当时仅与英特尔合作了一年时间。
对此，格鲁夫曾表示：“从那时候起，在乔布斯眼里，英特尔便一文不值，不管我们做了什么，都不能改变他的想法。”
而据英特尔前 CEO 保罗・欧德宁披露，英特尔本有机会成为苹果第一代 iPhone 的处理器供应商，苹果当时对英特尔的一款芯片表示出浓厚的兴趣，只是提出的价格远远低于预期，英特尔因此失去了这笔订单。最终，苹果选择了来自三星的 ARM 架构芯片。
不难看出，作为各自领域的老大，苹果和英特尔之间的合作充满了讨价还价的矛盾。对于高度重视供应链安全的苹果而言，处于垄断地位的英特尔始终是一个不安全因素。毕竟，对坚持软硬一体的苹果而言，芯片本就是最核心的硬件，自研也就成为必选项。
最终，当苹果凭借 iPhone、ipad 等产品热销而满血复活后，立刻开启了手机芯片的自研之路。同时，英特尔则因为价格问题失去了苹果手机的订单，也彻底失去了改变世界的机会。
手机芯片自研之路
虽然 PowerPC 处理器以失败退场，但却真正拉开了苹果自研芯片的序幕。乔布斯在彻底认清了芯片重要性的同时，也明白了芯片自研的难度之大。为此，苹果选择从尚在行业发展初期的手机芯片切入，而在桌面芯片领域则继续与英特尔保持合作。
2010 年，苹果推出了首款自研手机芯片 Apple A4，主频跨过了当时 ARM 公版的 650MHz，一举突破到了 1GHz，之后这款芯片被陆续搭载在初代 iPad、iPhone 4、以及 iPod touch 4 上。
事实证明，搭载 A4 芯片的 iPhone 4 成为了苹果智能手机发展史上的一座里程碑，iPad 也几乎成为平板电脑的代名词。此后，A 系列芯片凭借在工艺制程、CPU 架构和 GPU 核心上的代代改进，一直是移动平台上高性能芯片的代表。
站稳手机端芯片后，苹果芯片研发也从手机平板扩展到智能手表、真无线耳机等品类，比如 Apple Watch 上的 S 系列芯片以及无线蓝牙芯片 W 系列。
在芯片架构方面，苹果 A 系列、S 系列、W 系列芯片均采用了 ARM 的架构。相比英特尔的 x86 架构，ARM 具有低能耗、低成本、高性能等优势，这对消费电子产品具有重大影响，尤其是更长的电池寿命、更薄和无风扇设计等功能让基于 ARM 的苹果芯片在系统稳定性、续航能力等方面获得了其他厂商难以比拟的优势。
比性能提升更为重要的是，苹果通过芯片自研大大筑高了苹果封闭生态的城墙，让苹果生态系统得以更顺畅地实现内循环。
自研芯片很快给苹果带来了正激励。由于每一代 A 系列都相较同时期其他手机芯片有明显性能优势，这让每一代 iPhone 相较同期旗舰机有了更加领先的综合体验 —— 尽管苹果卖得越来越贵，却又卖得越来越好。
2017 年，苹果 A11 Bonic 仿生芯片的推出，让智能手机跨入了 AI 时代，神经引擎的加入，通过算法进一步提升了手机全方位的功能和体验，如 AR、人脸识别、图像合成都成为现实。同时，A11 也是苹果史上自主程度最高的一代 A 系列处理器，包括自研 CPU，自研 GPU，自研 ISP，自研解码器等，尤其是第一次采用了自己设计的 GPU 核心。
不过，由于在通信领域技术积淀不足以及专利缺失，此时的苹果仍需要外购基带芯片。在基带芯片领域，高通技术实力和市场份额均处于领先地位，但却与苹果之间存在巨额的专利授权诉讼。为此，苹果选择向英特尔和高通两家企业同时采购基带处理器。
而英特尔再次成为了苹果的 “猪队友”。后来消费者反映，搭载英特尔处理器的 iPhone 8 在上网性能上明显弱于高通版本，为此苹果只能降低了所有手机的网速。
更为严重的是，2019 年，因为英特尔的 5G 基带芯片难产，苹果 5G iPhone 的发布时间被迫推迟了一年，苹果再次尝到了核心技术受制于人的滋味。
最终，苹果只得与高通握手言和，从 iPhone 12 这一代开始全面回归到高通骁龙基带，彻底放弃了英特尔。
失去苹果这一大客户，也让英特尔基带业务彻底陷入困境。最终，英特尔将手机基带业务以 10 亿美元的价格全盘出售给了苹果，苹果也由此进一步提升了手机芯片自研比率。
截至目前，苹果 iPhone13 系列采用的仍是高通的骁龙 X60 5G 调制解调器。根据最新消息，苹果计划从 2023 年开始让台积电制造 5G iPhone 基带，预计将在 iPhone 15 系列中正式亮相。据称，苹果希望推出的是一款 “高端基带”，其性能将会远超高通产品，所以研发周期较长。
业内普遍认为，凭借苹果向来优秀的垂直整合能力与在产品端的软硬件优化能力，有条件与实力将英特尔基带芯片业务进行改良优化，解决信号问题等技术短板，进而整合 A 系列处理器和基带处理器，使之完美适用于苹果产品，摆脱高通的掣肘。而这也将进一步强化苹果在供应链上的主导权。
彻底告别英特尔
或许是 5G 基带芯片问题让苹果对英特尔彻底绝望，2020 年 6 月的 WWDC 开发者大会上，库克公开宣布，未来 Mac 电脑将放弃英特尔处理器，“两年内” 要让苹果的所有 Mac 产品都用上苹果自研的芯片。
5 个月之后，苹果正式推出了第一块电脑芯片 M1，并装配到新发布的 MacBook Air、MacBook Pro 和 Mac Mini 之上。这也意味着，苹果笔记本和台式机放弃了已经使用了 15 年的英特尔处理器。
就英特尔来说，5G 基带芯片的缺位不仅让其在 5G 时代的发展处处掣肘，甚至在桌面芯片领域也丢失了苹果这一大客户。不过，苹果之所以能够彻底放弃英特尔并非出于报复心理，根本原因还在于两者研发实力的此消彼长，以及英特尔芯片制造能力的落后。
比如作为苹果首款 Mac 自研芯片，M1 采用了台积电最先进的 5nm 工艺，内部封装了惊人的 160 亿根晶体管，将 8 核 CPU、8 核 GPU、神经网络引擎、DRAM 内存等功能全部集成在同一芯片，CPU 最高提升 3.5 倍、GPU 最高提升 2 倍，性能上全面吊打英特尔处理器。
而此时的英特尔仍在 14nm 工艺技术上止步不前，10nm 工艺制程因良率、产能瓶颈等问题量产迟迟不能落地，7nm 工艺制程更是一再延期，继续坐实了 “牙膏厂” 绰号。
继 M1 之后，苹果在 2021 年发布了性能更强的 M1 Pro、M1 Max，性能和功耗在 M1 的基础上都有成倍的优化。而在 M1 系列芯片的加持之下，苹果 Mac 产品销量节节高升，其中 2021 年第四季度营收首次突破 100 亿美元大关，创下了历史最高纪录。
芯片自研给苹果财务数据带来了明显的提振。2021 年四季度，苹果硬件业务整体毛利率达到 38.4%，创出 6 年以来新高，综合毛利率达到 43.8%，同比增长 4 个百分点，创下 10 年以来的新高。2021 财年，苹果净利润达到创纪录的 946.8 亿美元，芯片自研的功劳居功至伟。
除了性能提升之外，苹果自研芯片还有着平台整合的考虑。由于 M1 芯片同样采用了 ARM 架构，iPhone、iPad 上的 App 就可以同步到 Mac 上使用，苹果由此打通了 iOS 和 macOS 两大独立操作系统之间的壁垒，实现硬件、软件等层面的大一统，生态闭环从此更进一步。
一直以来，库克时代的苹果总被人批评创新不足，缺少 iPhone 式的 “颠覆性产品”。但实际上，近十年来库克带领苹果通过芯片自研不仅实现了硬件底层上的持续进化，同时也强化了自身的生态优势。这既是苹果对软硬件一体化发展策略的专注，也是其技术实力日积月累之后的厚积薄发。这对于饱受 “缺芯” 痛苦的中国企业来说，应该是一个很好的借鉴。
