Apple er et fænomenalt firma. Dens markedskapital fordobler næsten sin næste nærmeste rival, Google, og overskuddet er den tredje største af ethvert selskab i verden, ifølge Forbes. Dens såkaldte “krigskiste” - de penge, den har i likvide aktiver - er nu over 200 milliarder dollars. Selv de største banker og olieselskaber kæmper for at følge med.
Det har aktiveret virksomhedens berømte afhængighed af proprietær teknologi. Mens andre virksomheder outsourcer, holder Apple det internt, når det er muligt. For nylig er det udvidet til at omfatte de chips, der findes i iOS-enheder. Mens Samsung, Microsoft og HTC stoler på Qualcomm og Intel, hyrede Apple sit eget team af ingeniører til at arbejde på proprietære designs eksklusivt til iPhone og iPad.
Først var frugterne af dette arbejde beskedne, men med hver nye udgivelse er Apples AX-chiplinie blevet mere truende. Cupertinos ingeniører har allerede varslet andre ARM-chiparkitekter, og de klikker i hælene på Intels fineste.
Hvordan det hele startede
I april 2008 købte Apple et lille fabless halvlederfirma kaldet P.A. Semi for et rygtet $ 278 millioner i kontanter. Virksomheden blev grundlagt fem år tidligere af Daniel Dobberpuhl, en veteraningeniør, der først kom til DEC helt tilbage i 1976. Han arbejdede på virksomhedens meget succesrige MicroVAX i 80'erne. I 1998 grundlagde han SiByte, som byggede MIPS system-on-a-chip hardware. Dette firma blev købt af Broadcom flere år senere.
P.A. Semis processor ville have været et glimrende valg til MacBook.
P.A. Semis fokus var designet af en chip kaldet PWRficient. Som navnet antyder, blev det bygget på basis af IBMs Power-arkitektur, som Apple brugte på sine computere indtil 2005. Ideen var at bygge en ny chip fra bunden med ydeevne pr. Watt som et centralt designmål, mens samtidig målrettet mod højtydende applikationer. Dens første chip, der hedder PA6T-1682M, kørte ved 2 GHz, men forbrugte kun 13 watt i "typisk" brug. En lignende Intel-chip fra æraen havde brug for omkring 20 til 25 watt.
På trods af fokus på effektivitet var PWRficient ikke til mobile enheder. Kategorien eksisterede trods alt ikke rigtigt i volumen, og forbruget af den første chip var for højt til små enheder. Fokus var i stedet - ja, det er svært at sige. Som enhver opstart, P.A. Semi blev tvunget til at tage en ”hvis du bygger det, vil de komme” tilgang. Mens hardware kunne være nyttigt i alt fra supercomputere til bærbare computere, havde virksomheden ingen umiddelbare designplaner.
PWRficient PA6T Faktisk kunne PA6T have været et glimrende valg til Mac-computere og især OS X-bærbare computere. Dens kombination af ydeevne og effektivitet i en strømkonvolut langt under 20 watt kunne have givet Intels hardware et løb for sine penge. Som rapporteret af Registret i 2006 Apple og P.A. Semi “dannede et tæt forhold” til det punkt, at opstarten “stod på aftalen”. I stedet valgte Apple Intel og P.A. Semi blev tvunget til at anlægge producenter af avanceret specialhardware som Mercury Computer Systems.
Naturligvis glemte Apple ikke P.A. Semi, da det rundede tilbage for at købe virksomheden som grundlaget for sit interne ingeniørinitiativ. Industrianalytikere var ikke sikre på, hvor meget de skulle læse om Apples opkøb. Et chipdesignfirma kan bruges på mange måder. Apple havde allerede masser af ARM-hardware at vælge imellem, og Intel satte fart på Atom, som skulle konkurrere i både telefoner og budget-pc'er. Mange kommentatorer konkluderede, at P.A. Semi ville blive brugt til at fremskynde specifikke opgaver gennem specialiserede chipsæt og controllere, eller at Apple planlagde at bruge virksomhedens talent til at cementere implementeringen af hardware erhvervet fra sine partnere.
Hvis du først ikke lykkes ...
Mens P.A. Semi-aftale gav Apple over 150 talentfulde medarbejdere til at kaste på problemet med at designe sin egen processor, handlen var tilsyneladende ikke uden problemer. Efter to års næsten tavshed om opstartens integration i Cupertino-behemoten brød nyheden i marts 2010 om, at Dan Dobberpuhl havde forladt virksomheden engang i slutningen af 2009.
Apples stille køb af Intrinisty blev først bemærket, da personale skiftede arbejdsgiver på LinkedIn.
Han var ikke den eneste, der var utilfreds med, hvordan anskaffelsen blev, da et antal nøgleingeniører besluttede at hoppe over i årene efter Apple overtog. Off-the-record kilder fortalt New York Times at nogle P.A. Semi-medarbejdere var utilfredse med aktietilskuddene, der blev leveret efter købet. Andre analytikere spekulerede på, at ingeniørerne simpelthen ikke var tilfredse med den nye, mere stive virksomhedsstruktur. Uanset hvad gik Dobberpuhl og andre ingeniører sammen for at danne Agnilux, som var uafhængig i mindre end et år, før de blev købt af Google. Dobberpuhl forblev ikke selv hos Google, men flere teammedlemmer, der forblev nu, arbejder på Chrome OS.
Dens mission ufuldstændig søgte Apple en anden kilde til talent, der straks kunne forbedre virksomhedens mobile hardware. Det nye mål blev snart Intrinsity, et chipdesignfirma med base i Austin, Texas, der blev grundlagt i 90'erne under navnet Exponential Technology. Som med P.A. Semi, Apple og Intrinisty havde historie. I midten af 90'erne, da det blev kendt som Exponential, samarbejdede virksomheden med Apple om at opbygge en ny processor til at hjælpe Mac-systemer med at holde trit med Intel. Men Cupertino var blevet en karruseldør, og Mac'en tabte penge. Steve Jobs tilbagevenden satte den sidste søm i aftalens kiste. Han bragte hurtigt de traditionelle IBM-producerede PowerPC-designs tilbage i favør.
Besejret, eksponentielt genmærket som EVSX, Inc, derefter som Intrinisty. Det fungerede med chips ved hjælp af MIPS-instruktionssættet og fløj stort set under teknologipressens radar, men i 2009 skabte det overskrifter ved at samarbejde med Samsung om at udvikle 1 GHz "Hummingbird" mobilprocessor. Chippen var en vigtig milepæl for alle involverede, da den afveg markant fra Cortex A8, der ikke var på hylden, designet og distribueret af ARM.
Intrinistys rolle var implementeringen af en unik designproces, der gjorde det muligt for Cortex A8, normalt uret ved 650 MHz, i stedet for at ramme 1 GHz, som det gjorde i den første Hummingbird-chip. Det var et stort spring fremad på det tidspunkt. De fleste virksomheder, der bygger mobil hardware, stole simpelthen på ARMs design, med måske en tweak her eller der.
Steve Jobs viser iPhone 4 på Worldwide Developers Conference 2010. Wikipedia Hummingbird var fuldstændig kompatibel med A8 og ARM-instruktionssættet, men dets design blev omarbejdet fra bunden, hvilket resulterede i langt overlegen ydeevne. Kun Qualcomms Snapdragon var i samme liga. Tidlige Samsung-telefoner ville sandsynligvis ikke have opnået et stærkt fodfæste i hele 2010, hvis Intrinisty ikke havde været med til at presse hvert sidste dråbe ydeevne ud af sine enheder.
Cupertino noterede sig og slog ind - og Apple trompet ikke sit køb. Medierne bemærkede kun, da Intrinisty-medarbejdere begyndte at skifte arbejdsgiver, som de opførte på LinkedIn. I den forstand var overgangen en overraskelse, men i modsætning til købet af P.A. Semi, årsagen til at erhverve Intrinisty var indlysende: A4-processoren, der drev iPhone 4 og iPad, dukkede op på samme tid som erhvervelsen. Ligesom Hummingbird var det baseret på ARMs Cortex A8, men var i stand til at ramme hastigheder på op til 1 GHz. Prikkerne er ikke svære at forbinde.
Moderne præstationskonkurrent til Intel
Det nyerhvervede talent blev hurtigt brugt. Mens A4s umiddelbare efterfølger brugte et design baseret på ARMs Cortex A9, blev A6, der blev udgivet i 2012's iPhone 5, virksomhedens første fuldt tilpassede design. Internt kaldet Swift fortsatte A6 med at bruge ARM-instruktionssættet, men ellers opgav det hyldedesign, der blev stillet til rådighed af virksomheden.
En nedbrydning fra Chipworks viste, at i modsætning til de fleste konkurrenter, der tegner det generelle layout for en processor med software, var A6 det manuelt designet. Selvom arbejdskraftintensiv og dyr, resulterer en manuel tilgang typisk i større effektivitet. Software er nyttigt, men det er ikke kreativt. Kun et team af ingeniører kan finde ineffektivitet og forestille sig unikke løsninger.
I web-benchmarks matcher Apples A9 næsten Intel-drevne mobile pc'er som Microsoft Surface Pro 3.
Anmeldelser af iPhone 5 gjorde det hurtigt og straks klart, at Apples nye ingeniørers indsats havde betalt sig. Telefonen opnåede et større præstationsspring i forhold til sin forgænger end nogen tidligere iPhone, mere end fordobling af hastigheden på iPhone 4S i mange benchmarks. IPhone 5 var faktisk så hurtig, at den stadig sammenlignede gunstigt med mange almindelige Android-håndsæt, der blev introduceret i 2014, hvoraf de fleste brugte processorer, der stammer fra standard ARM Cortex A15-designet.
Apples præstationsførelse er kun steget siden da. Dens nyeste chip, A9 (som driver iPhone 6S og 6S Plus), udsletter konkurrencen i de fleste benchmarks og ofte mere end fordobler scoren for sine nærmeste rivaler. I web-benchmarks som Kraken og SunSpider svarer det næsten til Intel-drevne mobile pc'er som Microsoft Surface Pro 3. GeekBench-tests har også placeret iPhone 6S inden for stenkast fra den Intel-drevne MacBook.
Det betyder ikke, at iPhone 6S er ved at overvinde Intels fineste, eller at Apple nu har kanten. Situationen er mere kompleks end det. At sammenligne en enhed, der kører iOS med en, der kører Windows, er vanskelig ikke kun på grund af forskellen i operativsystemet, men også fordi pc'er kører programmer med mere krævende hukommelses- og behandlingskrav.
Apples iPhone 6S og 6S Plus Jessica Lee Star / Digital Trends Alligevel kan et par minutter alene med en iPhone 6S eller endda iPad Air 2 fortælle dig, at der er noget med Apples hurtigt stigende score. Virksomhedens mobile enheder er blærende hurtige. De tøver sjældent, håndterer flere apps med lethed og spiller spil mindst lige så godt som en pc med Intels integrerede grafik. Og de gør alt dette inden for en magtkonvolut, der skammer den mest elendige Core M til skamme.
Jeg nåede ud til Patrick Moorhead, grundlægger af Moor Insights & Strategy, for at få perspektiv på Apples succes. Hans svar var skarpt.
”Det er virkelig uden fortilfælde i branchen, at et hold som dette skal svinge så højkvalitets silicium ud. Typisk er de, der svinger silicium til deres egne produkter, ikke førende i branchen, ”sagde han. Der er faktisk ikke noget nyt eksempel på, at nogen virksomhed opnår det samme.
Chip-design er ikke Apples kerneforretning, men alligevel er det lykkedes at besejre virksomheder som Qualcomm, der findes uden anden grund. Strategien med at designe hardware internt til førstepartsprodukter, kendt som "lodret integration", blev tidligere betragtet som en sikker måde at mislykkes på. Cupertinos ingeniører ændrer forestillingen om, hvad der er muligt.
Produktionsproblemer
Chipdesign har dog ikke været uden problemer. Omfanget af en Apple-produktlancering gør det vanskeligt at fremstille silicium nok. Mens det har gjort store fremskridt i ydeevne, er virksomheden stadig forskellig fra Intel eller Samsung på en vigtig måde. Det ejer ikke sine fabrikationsfaciliteter. I disse dage gør de fleste processordesignfirmaer ikke.
AMD, Nvidia og Qualcomm er blot nogle få af de store navne, der stoler på en tredjepart til at bygge det, de konstruerer. Ingen af dem sælger dog på Apple-skalaen, og det har ført til produktionsbegrænsninger. IPhone 6S eksemplificerer dette, da det indeholder en af to lignende chips bygget af forskellige støberier. Den ene er TSMC, der bruger en produktionsproces på 16 nanometer. Den anden er Samsung, som bygger A9 med sin 14 nm-proces.
Dette, som så meget af Apples bestræbelser på chipdesign, er ekstremt usædvanligt. Brug af to forskellige støberier komplicerer naturligvis at få en enhed til at fungere forudsigeligt. Forskellen er for lille til at bemærkes uden for et kontrolleret benchmark, men det er selvfølgelig ikke ideelt. Nogle har kaldt problemet "chipgate" - men indtil videre ser det ikke ud til at få trækkraft som iPhone 6s bøjningsproblem eller iPhone 4s antenne.
Taiwan Semiconductor (TSMC), Fab 5-bygning, Hsinchu Science Park, Taiwan Peellden / Wikimedia Designomkostninger er også et problem, da en arkitektur ikke kan overføres fra en produktionsproces til den næste bare ved at tilpasse et par parametre. Det er et vanskeligt problem, der kræver en unik tilgang til hvert støberi. Mens det overordnede design er det samme for både Samsungs og TSMC's chips, har produkterne ikke samme størrelse og har forskelle, der er synlige i en dyse-shot. Det betyder, at Apple måtte fordoble noget af sit designarbejde.
Der er ingen nem løsning på dette problem. Selv at købe eller bygge et chipfabrikationsfirma internt fungerer muligvis ikke. Apple måtte indgå kontrakt med to af verdens største til at opnå nok volumen, så det vil tage år at opbygge lignende kapacitet internt, selvom virksomheden købte en af verdens førende producenter i morgen. Produktionen holder design tilbage i de kommende år.
Den eneste måde er op
Den næste chip, der er planlagt til levering fra Apple, er A9X, som vises i iPad Pro i november. Mens det stadig er indhyllet i detaljer (ingen kender dets hastighed, eller hvor mange kerner det vil have), hævdes det, at det udkonkurrerer 80 procent af de bærbare pc'er, der er sendt i de sidste 12 måneder. Hvilket, lad os indse det, er en anden måde at sige, at den udfører en respektabel del af Intel-drevet hardware, der sælges i dag.
Jeg ved, det lyder latterligt. Men ideen om, at Apple måske byggede sit eget førende mobile silicium, virkede lige så latterligt for bare et par år siden. Chipdesignfløjen i Cupertino kan være ung, men den har seriøst talent - og adgang til virksomhedens Scrooge McDuck-hvælving.
Patrick Moorhead er bestemt optimistisk med hensyn til Apples udsigter og siger "Jeg tror, med deres momentum, vil Apple fortsætte dette i lang, lang tid i mobilitet," og tilføje "hvad de forsøger at gøre lige nu er at bevæge sig op i processorens fødekæde til en processor i desktop-størrelse. ” Hvis A9X leverer, hvad den lover, kan det alvorligt forstyrre magtbalancen i silicium og især mellem Apple og Intel.
Mens A9 og A9X er enorme gevinster for Cupertino, er de vigtige for langt mere end virksomhedens bundlinje. At producere klassens bedste chips fra ingenting i en periode på fem år er en bedrift, som alle troede var umulige - så ingen prøvede. Da iPhones og iPads udvider deres præstationsledelse, vil andre med dybe lommer begynde at spekulere på, om de også kan designe deres eget silicium.
