苹果的芯片发展蓝图

最新更新时间：2020-06-11

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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）综合自「venturebeat」，谢谢。

在过去的十年中，苹果计算机已从小众市场发展到主流，这主要归功于Mac笔记本电脑和iPad平板电脑越来越多地被用作iPhone的辅助设备。曾经只使用Windows PC的《财富》 500强企业现在可以购买或允许员工自行提供Apple计算机。

尽管Apple在PC中所占的相对市场份额并不大，但该公司已成为行业巨头。在本月2020年全球开发者大会即将举行之前，苹果成为了第一家市值超过1.5万亿美元的美国公司，而其即将迎来组件变更可能会扰乱主要供应商——包括长期的Mac CPU供应商英特尔。

过去两年来，苹果公司从Intel的Mac处理器过渡的意图已经得到了充分的证明，并且他们已经提供了无法辩驳的理由——那就是他们对芯片的性能和制造工艺的收益不满意。而这在随着时间的推移变得更加明显。

相关数据显示，MacBook，iMac和Mac mini使用的的英特尔芯片仅较去年同期有了小幅提升，而高端iMac Pro和Mac Pro台式机一直在努力寻找采用下一代Intel CPU的方法。同时，苹果公司最新的基于ARM的iPhone和iPad已在性能上领先于其竞争对手，因此配备ARM芯片的Mac上市并不令人感到震惊。

我们可以看到，在过去多年的发展中，苹果公司成功关键之一是内部的芯片开发部门，借助该部门，他们可以推动整个行业前进。另一个关键是他们与台湾芯片制造公司台积电（TSMC）的紧密合作关系，该公司愿意投入必要的数十亿美元用于研发和制造设备，以使芯片的微缩继续。台积电现在是全球积极争取2纳米制造工艺的仅有的两家公司之一，另一个竞争对手韩国三星尚未透露其计划。与此同时，英特尔还在努力使其10纳米芯片商业化。换而言之，在制造如此小的芯片方面，英特尔远远落后于后者。

苹果公司非常关心将最微小的芯片制造技术商业化的原因在于，较小的纳米数使更多的晶体管可以放入给定的芯片面积内，从而使得芯片变得更小的同时可以保持功能相同；或者在相同尺寸下功能更强大；或者同时更小且功能更强大。

在其他条件相同的情况下，与其他相同配置的10纳米芯片相比，一块2纳米芯片将消耗更少的功耗，发出热量更少且占用更少的空间。据统计，工艺的提升可能使每个系数减少五分之四。信不信由你，但可以肯定的是，这些改变将使笔记本电脑级别的芯片能够在五年后安装到常规尺寸的眼镜框架中。而实际上，有实现这一目标的路线图。

台积电的时间表和苹果承诺率先将每种新芯片工艺商业化的承诺，使人们对未来五年Mac，iPhone和iPad处理器的发展方向有了一定的了解。两家公司已经发布了可预测的节奏。

他们一起发布了16纳米A10（2016），10纳米A11（2017），7纳米A12（2018）和7纳米A13（2019）。到今年年底，台积电和苹果将在商业上发布首批5纳米芯片，几乎可以肯定以“ A14”为名。台积电已承诺在2022年推出其首款3纳米芯片，而苹果的同期产品可能是A16。公司正在积极开发2nm工艺，这有望在2024或2025推出。

但是，重要的是要了解，苹果的芯片开发雄心不仅仅局限于一类处理器。苹果CPU已经有三种类型，并且很快将增加到四到五种，以支持Mac脱离英特尔的过渡，然后再增加以支持未来的苹果智能眼镜。类别如下。

A系列：

标准A系列芯片始终用在iPhone中，偶尔也用在其他Apple设备中，例如iPad，iPod touch，HomePod和Apple TV。从成立伊始，他们就一直保持平衡，以实现节能的性能。

A系列X / Z：

A5X，A6X，A8X，A9X，A10X，A12X和A12Z最初是为iPad开发的，但偶尔会在AppleTV中使用。它们经过平衡，可以在标准A系列芯片以外提供强大的功能，同时还可以消耗更多的能源并占用更多的物理空间。在所有这些高性能iPad芯片上，“ X”后缀一直保持一致，直到2020 iPad Pro发行时才改为“ Z”后缀。

S系列：

S1至S5片上系统为AppleWatch系列智能手表提供动力。每个模块的中心都是旧版A系列芯片的简化版本，旨在占据更小的空间和更低的功耗。但是，CPU不一定使用最新的台积电制造工艺，因为苹果和台积电似乎已经为iPhone和/或iPad芯片保留了每个新工艺的初始生产能力。例如，当iPhone使用14和16纳米芯片时，2015年份的S1使用28纳米的制造工艺。但是，每个后续的S系列芯片所使用的过程仍然模棱两可。

Mac芯片：

尽管并非不可能，但Apple不太可能仅在Mac中重用现有的iPhone或iPad芯片。据报道，该公司正在开发具有多达12个CPU内核的5纳米Mac芯片，并计划将来提供具有12个以上内核的芯片。这向我暗示了可能存在两个系列的Mac专用ARM处理器，一系列用于笔记本电脑和笔记本电脑级Mac，另一系列用于超高性能台式机Mac，类似于iMac Pro和Mac Pro。Apple是否为这些Mac ARM处理器采用X系列，Z系列或其他某种品牌的商标仍待观察。

在每种情况下，Apple都将目标放在平台的性能和功能优化。设备的电池越小，苹果缩小或缩小外形尺寸的雄心越强，芯片将提供的原始功率就越小。相反，在电池寿命和芯片尺寸不是主要考虑因素的地方（例如，在台式Mac中），芯片可以参加比赛，仅消耗散热和台式机尺寸的能量就可以完成任务。由于苹果公司积极的每瓦性能能源优化设计，这两个问题都不会将公司的ARM芯片限制到英特尔台式机和笔记本电脑CPU所束缚的程度。

请注意，由于工程问题和大流行病的考虑，一切都可能会发生变化，因此，我广泛地期望苹果在未来五年内能够使用这种芯片。

2020年：

用于iPhone的5纳米A14，用于Apple Watch的S6，以及可能用于iPad的5纳米A14X（很有可能在2021年推出）。除非计划在Mac上使用A14X，否则苹果将在2021年商业发布之前向开发人员预览单独的入门级Mac笔记本电脑芯片。

2021年：

适用于iPhone的5纳米A15，适用于Apple Watch的S7，最可能适用于iPad的A14X / A15X，以及几乎可以肯定的商业版本的Mac笔记本电脑（例如，“ X1”）和台式机（“ Z1？”）芯片。

2022年：

适用于iPhone的3纳米A16，适用于Apple Watch的S8，可能适用于iPad的A16X，第二代Mac笔记本电脑和台式机芯片，以及可能适用于Apple开发的5或3纳米智能眼镜芯片。

2023年：

适用于iPhone的3纳米A17，适用于Apple Watch的S9，可能适用于iPad的A17X，第三代Mac笔记本电脑和台式机芯片以及5或3纳米Apple智能眼镜芯片。

2024/2025：

适用于iPhone的2纳米A18，适用于Apple Watch的S10，适用于iPad的A17X / A18X，第四代Mac笔记本电脑和台式机芯片，以及第二代3纳米Apple智能眼镜芯片。

不可能知道每种芯片的逐年特定性能提升，而其中大多数其实尚未最终确定，但苹果公司过去的记录提供了一些普遍的期望。除了基于纳米制造规模的大幅度下降以及随后对同一纳米工艺的改进而导致的每年或每两年一次的电池使用寿命有所改善之外，可以合理地假设某些任务的年度单核性能提升为15％到30％，其中包括核心跳跃范围从40％到200％，具体取决于特定年份Apple的整体产品优先级。

当前，有两个关键领域很可能在未来五年内在各个方面影响多种Apple芯片。

首先苹果计划将自行设计的5G调制解调器集成到其某些芯片中，这就是苹果去年以10亿美元的价格收购了英特尔的智能手机调制解调器部门的原因。除了试图在CPU部门中领先于英特尔之外，它还将与高通公司竞争，后者将推动使用自己芯片的笔记本电脑，智能手机，智能手表和XR设备的发展。除了自己的5G推动力之外，高通公司还集中精力改进其处理器的GPU，摄像头支持功能以及更广泛的AI功能，而苹果公司都希望自己不会落后于这些技术。

换句话说，在未来五年中，有很多期待的事物。

一系列更快，更节能的Apple ARM芯片，分布在更广泛的设备和用例中。期望在本月的WWDC上获得有关Mac ARM计划的更多具体细节，然后是到今年年底在iPhone 12型号中推出的首批5纳米芯片。

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