手机信息：为什么iPhone推动了移动芯片的未来 而谷歌的Pixel却没有

智能手机是信息技术的一大重要技术之一，我们现在已经进入了智能手机时代。智能手机已渗透了社会的每个领域，为人们的生活带来了极大的便利，足不出户就可以知晓世界发生的一切。这就给大家分析一篇关于手机的文章。

两年前，谷歌宣布Pixel 2采用Pixel Visual Core品牌的定制硅片，引起了粉丝们的极大兴奋。这不是一个完整的“片上系统”，具有多个集成处理内核和其他专用控制器，如Apple的A12，而是一个专门的图像信号处理器，具有可编程功能，旨在增强其现成的Snapdragon芯片。

然而，Pixel 2没有任何实际使用Pixel Visual Core的支持。谷歌宣布它将来会被“激活”，让第三方利用它来做各种有趣的事情，从而引发了进一步的兴奋。

几个月后，谷歌本身还没有想出如何可靠地加速其相机应用程序以充分利用Pixel Visual Core，第三方实际上仅限于使用它来捕获自己的HDR镜头，远远没有魔法的爆发Pixel 2买家的预期。

Pixel 2模型几乎没有发现任何观众的事实消除了开发人员编写新颖软件的任何真正兴趣，专门用于利用Android安装基础中极小的一小部分。在谷歌发布Pixel 3之后，用户努力让其相机软件在Pixel 2上运行并充分利用其Pixel Visual Core，但这最终导致了错误和问题。

经过几个月甚至更糟的Pixel 3销售，谷歌宣布了更便宜的Pixel 3a，完全没有公司的Pixel Visual Core硬件。这意味着Pixel安装基础的很大一部分甚至没有它。这个传奇说明，除非有一些重要的市场来诱导它的实际应用，否则关于定制硅的大量炒作意味着什么。

微处理器的发明几十年前在硅谷爆发，硅谷以前以其田园果园而闻名。Apple的公司名称直接来自该协会。在公布苹果公园的设计时，史蒂夫乔布斯向这个怀旧的过去点点头，指出新的科技园区将以自由的绿色空间为特色，其中包括一排排果树。

然而，除了这个象征性的姿态之外，加利福尼亚州库比蒂诺和硅谷的大部分地区都以汽车为中心的发展铺平了道路，高速公路在各个科技公司的玻璃和钢铁总部之间切割。高速公路甚至穿过指定用于Apple Park的土地，其设计形状远远超过重新种植一些果树的目标。

由于硅片相对于水果的商业价值高得多，硅谷的前果园和农田在20世纪80年代迅速铺平了道路。20世纪70年代开始在那里开始商业化的半导体技术使得能够大规模地制造越来越小的电子元件。

硅半导体制造业不是在覆盖大片土地的果园中慢慢种植可食用的水果，而是为它们分类的电子设置了不可思议的微型电子行功能计算引擎以及存储棚。设计完成后，可以使用化学摄影批量生产芯片蓝图，以相对较低的成本生产大量可用芯片。

然而，推动芯片技术进步的技术 - 将这些芯片设计得更小，更快，更强大 - 非常昂贵。提供持续技术增长的唯一方法是开发能够支付这项工作的大规模市场。谷歌期望它能够建立一些新的芯片，开发商会蜂拥而至，充分利用它是完全错误的。

Apple，硅和规模

Apple的成立是为了将半导体芯片转变为能够为普通用户提供真正价值的消费产品 - 使他们更具生产力并释放他们的创造力，同时保持他们的娱乐，社交联系和受过良好教育。

Apple没有以芯片制造商的身份进入计算领域。相反，它专注于成品计算机的用户体验，并将芯片设计和生产委托给其他人。1984年，全新的Macintosh由摩托罗拉推测设计的芯片驱动。直到20世纪80年代末，苹果发现其雄心勃勃的未来计划根本无法由现有的芯片设计提供支持。

为了实现其为Newton MessagePad设想的移动设备的未来，Apple于1990年与Acorn和VLSI合作开发了针对电池供电的移动设备优化的新ARM6架构。1991年，它还开始与IBM和摩托罗拉合作，为未来的Mac开发一种全新的“PC”级处理器，该处理器作为PowerPC提供。

虽然这些发展都极大地提升了现有技术水平，但最终都没有达到预期的目的。苹果公司20世纪90年代的牛顿平板电脑无法销售足够的产品来证明高级平板电脑ARM芯片的持续发展。Apple的PowerPC Macs也无法与推动由英特尔x86芯片驱动的大量PC的规模经济相媲美。

在牛顿未能起飞的十年结束时，苹果公司最终以超过10亿美元的价格出售其在ARM合作伙伴关系中的股份，这有助于为新技术产品的未来发展提供资金。虽然牛顿最终成为一个哑弹，但ARM逐渐变得有价值，因为诺基亚和其他手机制造商已采用ARM芯片作为一种经济高效的架构，为数以千万计的基本电话供电。

2001年，在乔布斯取消牛顿作为产品之后的几年里，苹果推出了iPod作为携带大型数字音乐库的新设备。这款基于ARM的新产品所出售的令人难以置信的规模有助于推动ARM芯片的持续开发，这些芯片专门定制为未来制造更好，更理想的iPod。

2005年，Apple同样采用了英特尔x86芯片的行业标准。然而，当苹果决定将其Mac平台缩减为手持式手机时，英特尔无法想象苹果的新产品在财务上有意义，或支持维持其台式机芯片移动版所需的费用。为了推出iPhone，苹果公司与三星合作，后者是为其iPod制造ARM芯片的供应商。

几年后，Apple在iPhone方面取得的成功使得英特尔非常有兴趣为苹果的下一个新产品类别提供芯片：基于苹果同样缩小的Mac平台的新平板电脑。然而，Apple并没有使用英特尔的芯片，而是准备自己进入芯片业务。

这涉及一系列收购，包括Apple于2008年收购了一家芯片设计公司PA Semi，该公司销售基于PowerPC架构的PWRficient芯片。在组建硅设计团队的短短几年内，Apple与三星品牌合作生产了一种全新的设计A4，该产品曾用于为其新iPad和第四代iPhone 4提供动力。

Apple通过为其能够维持未来发展的移动产品创造大量市场来解决设计硅片的问题，尽管最终需要整整十年才能实现。

随着iPad和iPhone的销量飙升，越来越清楚的是，拥有其技术不仅可以为Apple带来巨大的成本节约，而且还可以让该公司严格优化其芯片，以构建其未来想象的各种产品。 。较高的Apple可以推动其销售量，提供新的定制芯片的成本效益更高。

Apple沉默了硅

拥有其内部硅芯片设计团队也有助于保持Apple未来的发展方向。如果它只是从英特尔，三星，Dialog和其他公司那里购买现成的芯片，那么该公司可以提供的服务相对明显。Apple的竞争对手也会意识到这些供应商的路线图，并且基本上可以同样购买相同的部件，从而消除了苹果公司战胜它们或给市场带来惊喜的巨大潜力。

在整个2010年代，Apple不断推出新一代的A系列芯片，为新的iPhone和iPad提供动力。这是一项非常昂贵的投资，但这也意味着Apple产生的利润将重新投入其硅片未来，而不是有效地补贴整个行业。

相反，在Mac方面，Apple使用英特尔x86芯片支持了通常有利于所有PC制造商的进步。英特尔甚至直接投入其利润，使PC克隆人能够快速与Apple竞争 - 特别是在“UltraBooks”中，英特尔定义用于构建能够与Apple的MacBook Air竞争的笔记本电脑。如果苹果公司依靠英特尔的移动Atom x86芯片来提供iPad，那么它将与iOS处于同一位置。

不仅仅是一个处理器

相反，Apple已经能够根据其设备的需求严格定制其ARM处理器设计的性能。但与PowerPC或Intel x86处理器不同，Apple的A系列芯片不仅仅是微处理器。被称为“片上系统”的Apple最新手机中的A12 Bionic也包含在专用协处理器单元中，包括公司的GPU，定制设计的图像信号处理器，专门用于执行相机和成像任务，以及专门设计的神经引擎加速机器学习任务。

此外，Apple的A12 SoC还包括该公司内部设计的集成内存控制器。这可以处理进出处理器的数据。由于它具有多个处理单元，因此IMC协调统一的内存架构，在ARM CPU，Apple GPU，ISP和神经引擎之间共享内存。

当大量数据需要在通用计算功能和可由GPU或神经引擎加速的专用任务之间切换时，Apple的IMC设计消除了在不同存储器之间复制数据的需要。在移动设备上，谨慎数据存储之间的路径将比它们之间共享的统一内存架构慢得多。此外，还有其他一些考虑因素，包括能源效率，这些因素在A12中进行了优化，不适用于台式计算机。

Apple的A12 SoC也是独一无二的，它包括一个Secure Enclave，一个安全的计算单元，其存储专用于处理包括Face ID生物识别在内的高度私密数据。A12还具有其他自定义功能，包括用于管理SSD写入和加密的Apple存储控制器以及用于加速使用HEVC捕获和回放高分辨率视频的媒体编码。

除了让iOS设备整体快速发展外，Apple的定制SoC还赋予它们在特定计算领域的专业能力，并实现从数据写入到相机优化到图像捕获和数据隐私的功能。苹果已经采用了许多专门的A-chip功能，并在过去一年中使用T2芯片在Mac上引入它们，T2芯片是安装Enclave处理Touch ID的A10版本，同时支持加密，成像，触摸吧，和其他功能。

Apple定制芯片的集成设计

Apple并没有从供应商那里拿出现成的芯片并试图弄清楚如何充分利用它，而是注意到其设计团队提前开发定制芯片，并提供具有特定需求的团队的持续反馈 - 例如团队致力于安全性，成像功能或诸如增强现实，用于创意和游戏的专业应用程序等工作，每个工作都有特定的瓶颈，可能会影响性能。

在采访中有Ars Technica的去年，苹果的营销菲尔·席勒的负责人指出，该公司的芯片设计者经常与其他团体会面，探讨他们的需求如何能够适应未来的硬件设计。

“我们正在计划，我们真的想要更多的洞察力，”席勒反复说道。“你究竟想做什么，你希望它如何运作?瓶颈是什么?我们在哪里可以开始创建硅片，最终将成为精心设计的系统的一部分?”

席勒补充道，“那些会议每周都会发生多次。这并不是说有一些大的聚会，每年一次，只是为了调整时间表。他们每周都在讨论越来越多的主题。这不是一个有限的集合。它是越来越多。“

这些充实的目标会影响苹果新芯片发布前的设计。因此，Apple可以部署完全实现的硬件加速功能，只要新芯片可用就可以立即使用。去年，Apple的新相机功能，AR和Memoji已准备好推出新的iPhone，无需等待“激活”它们即可使用。

虽然谷歌获得了更多有同情心的媒体报道，但苹果多年来一直在为所有iPhone建立一个ISP。它有效地作为相机系统的一部分，用于用户和第三方应用程序。每一款新iPhone都在ISP中取得了进一步的进步，让每一代新手都能拍出更好的照片，更高的帧率，

在即将推出的新iPhone上，Apple将详细介绍其最新一年的定制芯片工作，支持新的相机功能，增强现实增强功能，内存和存储，新的处理功能以及其他优势，推动芯片技术的进步 - 数以百万计的iPhone买家。