Як Apple перемагає Intel у власній грі

Apple - феноменальна компанія. Її ринковий капітал майже вдвічі перевищує наступного найближчого конкурента - Google, а прибуток - третя за величиною будь-яка компанія у світі, за даними Forbes. Його так звана "скриня війни" - гроші, які вона має в ліквідних активах - зараз перевищує 200 мільярдів доларів. Навіть найбільші банки та нафтові компанії намагаються не відставати.

Це дозволило відомій опорі компанії на власні технології. У той час як інші компанії віддають підрядників, Apple утримує його вдома, коли це можливо. Нещодавно це розширено, включивши чіпи, знайдені на пристроях iOS. Поки Samsung, Microsoft і HTC покладаються на Qualcomm та Intel, Apple найняла власну команду інженерів для роботи над фірмовими розробками, ексклюзивними для iPhone та iPad.

Спочатку плоди цієї праці були скромними, але з кожним новим випуском лінійки чіпів AX від Apple ставали все більш загрозливими. Інженери Купертіно вже повідомили інших архітекторів мікросхем ARM, і вони відстають від п'яти найкращих Intel.

Як усе починалося

У квітні 2008 року Apple придбала невелику напівпровідникову компанію P.A. Напівсемінар за готівку в розмірі 278 мільйонів доларів. Компанія була заснована п’ятьма роками раніше Даніелем Добберпуль, ветераном-інженером, який вперше приєднався до DEC ще в 1976 році. Він працював над надзвичайно успішним MicroVAX компанії у 80-х. У 1998 році він заснував SiByte, який створював апаратне забезпечення на основі мікросхем MIPS. Через кілька років цю компанію придбав Broadcom.

П.А. Процесор Semi був би чудовим вибором для MacBook.

П.А. У центрі уваги Семі був дизайн мікросхеми під назвою PWRficient. Як випливає з назви, він був побудований на базі архітектури Power IBM, яку Apple використовувала у своїх комп'ютерах до 2005 року. Ідея полягала в тому, щоб створити новий чіп з нуля з продуктивністю на ват в якості ключової цілі дизайну, тоді як одночасно орієнтовані на високопродуктивні програми. Його перший чіп, названий PA6T-1682M, працював на частоті 2 ГГц, але споживав лише 13 Вт при "типовому" використанні. Подібний чіп Intel тієї епохи потребував близько 20-25 Вт.

Незважаючи на фокус на ефективності, PWRficient був ні для мобільних пристроїв. Зрештою, категорія насправді не існувала, а споживання першого чіпа було занадто великим для маленьких пристроїв. Натомість фокус був - ну, важко сказати. Як і будь-який стартап, P.A. Семі був змушений скористатися підходом "якщо ти його побудуєш, вони прийдуть". Незважаючи на те, що апаратне забезпечення може бути корисним у будь-чому - від суперкомп’ютерів до ноутбуків, компанія не мала безпосередніх планів дизайну.

pa6t PWRficent PA6T

Насправді PA6T міг би стати чудовим вибором для Mac, зокрема для ноутбуків OS X. Поєднання продуктивності та ефективності в енергетичному конверті значно нижче 20 Вт могло б дати апаратному забезпеченню Intel можливість заробити свої гроші. Як повідомляв Реєстр у 2006 році Apple та P.A. Семі "створив тісні стосунки", аж до того, що стартап "розраховував на угоду". Натомість Apple обрала Intel, а P.A. Семі був змушений звернутися до виробників високотехнологічного спеціального обладнання, такого як Mercury Computer Systems.

Очевидно, що Apple не забула про P.A. Semi, оскільки він повернувся назад, щоб придбати компанію як основу для власної інженерної ініціативи. Галузеві аналітики не були впевнені, скільки читати про придбання Apple. Фірма, що займається розробкою мікросхем, може використовуватися різними способами. Apple вже мала безліч апаратних засобів ARM на вибір, а Intel нарощувала Atom, який повинен був конкурувати як з телефонами, так і з бюджетними ПК. Багато коментаторів дійшли висновку, що P.A. Напівфайл буде використовуватися для прискорення конкретних завдань за допомогою спеціалізованих наборів мікросхем і контролерів, або що Apple планувала використати талант компанії, щоб допомогти цементувати впровадження обладнання, придбаного у партнерів.

Якщо спочатку вам це не вдається ...

Поки П.А. Напівугода дала Apple понад 150 талановитим співробітникам вирішити проблему проектування власного процесора, угода, очевидно, не обійшлася без проблем. Після двох років майже мовчання про інтеграцію стартапу в белемот Купертіно в березні 2010 р. З’явилася новина про те, що Ден Добберпуль покинув компанію десь наприкінці 2009 року.

Тиху покупку компанії Intrinisty від Apple помітили лише тоді, коли співробітники змінили роботодавця в LinkedIn.

Він був не єдиним, кого не влаштовувало те, як вийшло придбання, оскільки ряд ключових інженерів вирішили перейти на корабель у роки після того, як Apple взяла його на себе. Неофіційні джерела розповіли Нью-Йорк Таймс що деякі П.А. Напівпрацівники були незадоволені грантами, що надаються після придбання. Інші аналітики припустили, що інженери просто не раділи новій, більш жорсткій корпоративній структурі. Як би там не було, Добберпуль та інші інженери об'єдналися, щоб сформувати Agnilux, яка була незалежною менше року, перш ніж була придбана Google. Сам Доберпюль не залишався в Google, але кілька членів команди, які залишились, працюють зараз на ОС Chrome.

Місія не завершена, Apple шукала ще одне джерело талантів, яке могло би негайно вдосконалити мобільне обладнання компанії. Незабаром новою метою стала Intrinsity - компанія з розробки мікросхем, що базується в Остіні, штат Техас, яка була заснована в 90-х під назвою Експоненціальна технологія. Як і у П.А. Semi, Apple та Intrinisty мали історію. У середині 90-х, коли він був відомий як Експоненціальний, компанія співпрацювала з Apple, щоб створити новий процесор, щоб допомогти системам Mac не відставати від Intel. Але Купертіно стало поворотними дверима, і Mac втрачав гроші. Повернення Стіва Джобса поставило остаточний цвях у труну угоди. Він швидко повернув традиційні дизайни PowerPC, вироблені IBM, на користь.

Переможений, експоненціальний ребрендинг як EVSX, Inc, потім як Intrinisty. Він працював з мікросхемами, використовуючи набір інструкцій MIPS, і значною мірою пролітав під радаром технологічної преси, але в 2009 році він потрапив у заголовки новин, співпрацюючи з Samsung для розробки мобільного процесора "Колібрі" на 1 ГГц. Мікросхема була важливою віхою для всіх, хто брав участь, оскільки вона суттєво відходила від готового Cortex A8, розробленого та розповсюдженого ARM.

Роллю Intrinisty стала реалізація унікального дизайнерського процесу, який дозволив Cortex A8, який зазвичай працює на частоті 650 МГц, натомість досяг 1 ГГц, як це було в першому чіпі Hummingbird. Тоді це був величезний стрибок уперед. Більшість компаній, що створюють мобільне обладнання, просто покладалися на дизайн ARM, мабуть, тут чи там є дещо налаштовані.

Стів Джобс демонструє iPhone 4 на Всесвітній конференції розробників 2010 року Стів Джобс демонструє iPhone 4 на Всесвітній конференції розробників 2010 року. Вікіпедія

Hummingbird був повністю сумісний з A8 та набором інструкцій ARM, але його конструкція була перероблена з нуля, що призвело до набагато вищої продуктивності. Тільки Snapdragon Qualcomm був у тій самій лізі. Ранні телефони Samsung, ймовірно, не змогли б міцно закріпитися протягом 2010 року, якби Intrinisty не допоміг вичавити останню краплю продуктивності зі своїх пристроїв.

Купертіно взяв до відома і нахилився - і Apple не розтрубила свою покупку. ЗМІ звернули увагу лише на те, коли співробітники Intrinisty почали змінювати роботодавця, якого перерахували на LinkedIn. У цьому сенсі переїзд був несподіванкою, але на відміну від покупки P.A. Напівпричина, причина придбання Intrinisty була очевидною: процесор A4, який працював на iPhone 4 і iPad, з'явився одночасно з придбанням. Як і Hummingbird, він базувався на Cortex A8 від ARM, але міг досягти швидкості до 1 ГГц. Точки не важко зв’язати.

Сучасна продуктивність конкурує з Intel

Щойно придбаний талант швидко застосували. У той час як безпосередній наступник A4 використовував дизайн, заснований на Cortex A9 від ARM, A6, випущений в iPhone 5 2012 року, став першим повністю нестандартним дизайном компанії. Під назвою Swift, A6 продовжував використовувати набір інструкцій ARM, але в іншому випадку відмовився від готового дизайну, який компанія представила.

Злам Chipworks виявив, що на відміну від більшості конкурентів, які намічають загальну схему процесора із програмним забезпеченням, A6 був вручну розроблений. Хоча трудомісткий і дорогий, ручний підхід, як правило, призводить до більшої ефективності. Програмне забезпечення корисне, але воно не творче. Тільки команда інженерів може знайти неефективність та уявити унікальні рішення.

У веб-тестах Apple A9 майже відповідає мобільним ПК, що працюють на базі Intel, наприклад, Microsoft Surface Pro 3.

Відгуки про iPhone 5 дали зрозуміти, що зусилля нових інженерів Apple дали свої результати. Телефон досягнув більшого стрибка в порівнянні зі своїм попередником, ніж будь-який попередній iPhone, більш ніж подвоївши швидкість iPhone 4S у багатьох тестах. Насправді iPhone 5 був настільки швидким, що все ще вигідно порівнювався з багатьма основними телефонами Android, представленими в 2014 році, в більшості з яких використовувались процесори, похідні від стандартного дизайну ARM Cortex A15.

Потужність Apple відтоді лише зросла. Його найновіший чіп, A9 (який працює на iPhone 6S і 6S Plus), знищує конкуренцію в більшості тестів і часто більш ніж подвоює рахунок найближчих конкурентів. У таких веб-тестах, як Kraken та SunSpider, він майже відповідає мобільним ПК, що працюють на базі Intel, таких як Microsoft Surface Pro 3. Тести GeekBench також поставили iPhone 6S у крок від MacBook на базі Intel.

Це не означає, що iPhone 6S збирається подолати найкращі результати Intel, або що Apple зараз має перевагу. Ситуація складніша за це. Порівняти пристрій, який працює під управлінням iOS, з тим, який працює під управлінням Windows, важко не тільки через різницю в операційній системі, а й тому, що ПК запускають програми з більш вимогливими вимогами до пам'яті та обробки.

 iPhone 6S і 6S Plus Apple, iPhone 6S та 6S Plus Джессіка Лі Стар / Цифрові тенденції

Проте кілька хвилин наодинці з iPhone 6S або навіть iPad Air 2 можуть сказати вам, що є щось у швидко зростаючих показниках Apple. Мобільні пристрої компанії надзвичайно швидкі. Вони рідко вагаються, з легкістю обробляють декілька програм і грають у ігри принаймні настільки ж добре, як ПК із інтегрованою графікою Intel. І вони роблять все це в рамках енергетичного конверта, що приносить найсоромнішому Core M сором.

Я звернувся до Патріка Мурхеда, засновника Moor Insights & Strategy, щоб отримати уявлення про успіх Apple. Його відповідь була чіткою.

«У галузі справді безпрецедентно, що така команда повинна викручувати такий високоякісний кремній. Як правило, ті, хто видобуває кремній для власної продукції, не є провідними в галузі », - сказав він. Справді, немає нещодавнього прикладу, щоб будь-яка компанія досягла цього.

Дизайн чіпів не є основним бізнесом Apple, проте йому вдалося перемогти такі компанії, як Qualcomm, які існують не з інших причин. Стратегія власного проектування обладнання для власних продуктів, відома як «вертикальна інтеграція», раніше вважалася надійним способом провалу. Інженери Купертіно змінюють уявлення про те, що можливо.

Проблеми виробництва

Однак дизайн чіпів не обійшвся без проблем. Масштаб запуску продукту Apple ускладнює виготовлення достатньої кількості кремнію. Хоча вона досягла значного прогресу в продуктивності, компанія все ще відрізняється від Intel або Samsung одним важливим чином. Вона не має власних виробничих потужностей. Сьогодні більшість компаній, що займаються розробкою процесорів, цього не роблять.

AMD, Nvidia та Qualcomm - лише кілька основних імен, які покладаються на третю сторону для створення того, що вони розробляють. Однак жодна з них не продає в масштабі Apple, і це призвело до обмежень у виробництві. IPhone 6S є прикладом цього, оскільки він містить один із двох подібних чіпів, побудованих різними ливарними цехами. Одним з них є TSMC, який використовує 16-нанометровий виробничий процес. Інший - Samsung, який будує A9 зі своїм 14-нм процесом.

Це, як і багато інших зусиль Apple у розробці чіпів, надзвичайно незвично. Використання двох різних ливарних заводів, очевидно, ускладнює досягнення передбачуваної роботи пристрою. Різниця занадто мала, щоб помітити її за межами контрольованого тесту, але вона, очевидно, не є ідеальною. Деякі називали цю проблему "чіпгейтом" - хоча, досі, схоже, це не набирає популярності, як вигин iPhone 6 або антена iPhone 4.

Тайванський напівпровідник Taiwan Semiconductor (TSMC), будівля Fab 5, Науковий парк Сіньчжу, Тайвань Пеелден / Wikimedia

Витрати на проектування також є проблемою, оскільки архітектуру неможливо перенести з одного виробничого процесу на інший, лише налаштувавши кілька параметрів. Це складна проблема, яка вимагає унікального підходу до кожного ливарного цеху. Незважаючи на те, що загальний дизайн і для мікросхем Samsung, і для TSMC однаковий, продукти не однакового розміру і мають відмінності, помітні на пострілі. Це означає, що Apple довелося подвоїти деякі свої дизайнерські роботи.

Немає простого рішення цієї проблеми. Навіть придбання або будівництво компанії з виробництва чіпів власними силами може не спрацювати. Apple повинна була укласти контракт два найбільшого у світі для отримання достатнього обсягу, тому на створення внутрішніх подібних потужностей потрібні роки, навіть якщо компанія завтра придбає одного з провідних світових виробників. Виробництво буде стримувати дизайн на довгі роки.

Єдиний шлях - вгору

Наступним чіпом, який планується поставити від Apple, є A9X, який з'явиться в iPad Pro цього листопада. Незважаючи на те, що він все ще покритий деталями (ніхто не знає його тактової частоти або скільки ядер він матиме), він, як стверджується, перевищує 80 відсотків портативних ПК, поставлених за останні 12 місяців. Що, погодьмося, є ще одним способом сказати, що він виконує поважну частину обладнання, що працює на базі Intel, що продається сьогодні.

Я знаю, це звучить безглуздо. Але думка про те, що Apple може створити свій власний провідний у своєму класі мобільний кремній, здавалася не менш смішною лише кілька років тому. Крило для дизайну чіпів у Купертіно може бути молодим, але воно має серйозний талант - і доступ до сховища компанії Scrooge McDuck.

Патрік Мурхед, безумовно, оптимістично дивиться на перспективи Apple, кажучи: "Я думаю, що з їхнім імпульсом Apple продовжуватиме це ще довго, довго в мобільності", і додаючи, "те, що вони намагаються зробити зараз, - це просунутись вгору ланцюжок харчових процесорів до настільного процесора ». Якщо A9X виконає те, що обіцяє, це може серйозно порушити баланс сил у кремнії, зокрема між Apple та Intel.

Хоча A9 і A9X - це величезні перемоги для Купертіно, вони важливі набагато більше, ніж суть компанії. Виробляти найкращі у своєму класі чіпи з нічого протягом п’яти років - це подвиг, який усі вважали неможливим - тому ніхто не намагався. Оскільки iPhone та iPad збільшують свою продуктивність, інші з глибокими кишенями почнуть замислюватися, чи можуть вони теж створити власний кремній.

Останні повідомлення