WWDC 將至，蘋果 Mac 和移動 ARM 芯片 5 年路線預測

技術編輯：芒果果丨發自 思否編輯部
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在過去的十年中，蘋果計算機已經從小衆市場發展到主流市場，這很大程度上要歸功於愈來愈多的 Mac 筆記本電腦和 iPad 平板電腦成爲愈來愈受歡迎的 iPhone 附屬產品。

曾經只使用 Windows PC 的《財富》500 強企業如今要麼購買，要麼容許員工自備蘋果電腦。儘管蘋果在 PC 市場所佔的份額並不大，但其已成爲行業巨頭。

就在本月 2020 年全球開發者大會召開以前，蘋果已經成爲了全球首家市值超過 1.5 萬億美圓的美國公司，其部件更換可能會擾亂主要供應商ーー包括長期供應 Mac CPU 的英特爾。

搭載 ARM 芯片的 Mac 即將問世

近日，外媒報道了蘋果計劃在 Mac 電腦上使用本身的芯片來代替英特爾芯片的計劃，據稱將在 6 月 22 日舉辦的 WWDC 開發者大會上宣佈這個消息。

兩年多來，蘋果從英特爾的處理器過渡到 mac 處理器的意圖已經獲得了充分的證實，而公開的緣由——對芯片性能和製造過程的改進的不滿——隨着時間的推移變得愈來愈明顯。

Macbook、 iMac 和 Mac minis 在英特爾芯片上的速度同比只有小幅提高，而高端的 Mac Pro 和 Mac Pro 臺式機則難以找到下一代英特爾 CPU 來採用。 與此同時，蘋果最新的基於 ARM 的 iPhone 和 iPad 在性能上大大領先於競爭對手，所以，搭載 ARM 芯片的 Mac 電腦即將問世也就不足爲奇了。

蘋果的芯片開發野心

蘋果成功的關鍵之一是其內部芯片開發部門擁有推進整個行業向前發展的必要資金。 另外一個關鍵因素是其與臺積電（TSMC）的緊密合做。

臺積電是中國臺灣芯片製造公司，投入了數十億美圓研發和製造設備，以使芯片縮小到低於先前的限制。臺積電目前是全球僅有的兩家積極推動 2 納米制造工藝的公司之一，而韓國三星還沒有透露其計劃。 英特爾在製造如此小的芯片方面遠遠落後於其餘公司，由於英特爾一直在努力將 10 納米芯片商業化。

芯片研發企業之因此很是關心將可能的最小的芯片製造技術商業化是有緣由的。較小的納米數使更多的晶體管能夠放入給定的芯片尺寸內，從而致使如下芯片變得更小且功能相同：（b）在相同尺寸下功能更強大；或（c）同時更小且功能更強大。在其餘條件相同的狀況下，與其餘相同配置的 10 納米芯片相比，一塊 2 納米芯片將消耗更少的功率，運行更低的溫度並須要更少的空間，可能使每一個係數減小五分之四。

這些改變將使筆記本電腦級別的芯片可以在五年後安裝到常規尺寸的眼鏡框架中。實際上，是有一個路線圖能夠實現這個目標的。

臺積電的時間表和蘋果承諾率先將每種新芯片工藝商業化的承諾令人們對將來五年 Mac、iPhone 和 iPad 處理器的發展方向有了必定的瞭解。

兩家公司已經發布了可預測的節奏，它們一塊兒發佈了 16 納米 A10（2016），10 納米 A11（2017），7 納米 A12（2018）和 7 納米 A13（2019）。到今年年末，臺積電和蘋果將在商業上發佈首批 5 納米芯片，幾乎能夠確定以「 A14」爲名。臺積電已承諾在 2022 年推出首款 3 納米芯片（極可能是 A16） ，並正積極開發一種 2 納米工藝，預計在 2024 年或 2025 年推出。

然而，重要的是要明白，蘋果的芯片開發野心並不侷限於單一類型的處理器。 目前已經有三種類型的蘋果 CPU，這個數字很快會增長到四到五種，以支持 Mac 從英特爾轉型，而後再增長到支持將來的蘋果智能眼鏡。

類別以下：

A系列：標準的 A 系列新品一般用於 iPhone 中，偶爾也用於其餘蘋果設備，如 iPad、iPod touch、HomePod 和Apple TV。 它們從最初的時候就已經被平衡，以實現節能的性能。

A 系列 X / Z：A5X、 A6X、 A8X、 A9X、 A10X、 A12X 和 A12Z 最初是爲 iPad 開發的，但偶爾也用於 Apple TV。它們通過平衡，能夠爲標準A系列芯片提供強大的功能，同時還能夠消耗更多的能源並佔用更多的物理空間。在全部這些高性能 iPad 芯片上，「 X」後綴一直保持一致，直到 2020  iPad Pro 發行時才改成「 Z」後綴。

S 系列: S1 到 S5 芯片系統驅動蘋果手錶系列智能手錶。每一個模塊的中心都是舊版 A 系列芯片的簡化版本，旨在佔據更小的空間和更低的功耗。可是，CPU 不必定使用最新的臺積電製造工藝，由於蘋果和臺積電彷佛已經將每一個新工藝的初始生產能力保留給 iPhone 或 iPad 芯片。例如，當 iPhone使用 14 納米和 16 納米芯片時，2015 年份的 S1 使用 28 納米的製造工藝。可是，每一個後續的 S 系列芯片所使用的過程仍然模棱兩可。

Mac 芯片：儘管並不是不可能，但蘋果不太可能僅在 Mac 中重用現有的 iPhone 或 iPad 芯片。據報道，該公司正在開發具備12個CPU內核的5納米Mac芯片，並計劃未來提供具備12個以上內核的芯片。這意味着可能會有兩款專門針對 Mac 的 ARM 處理器，一款面向筆記本電腦和筆記本級 Mac，另外一款面向相似 iMac Pro 和 Mac Pro 的超高性能臺式機 Mac。蘋果是否爲這些 Mac ARM 處理器使用 X 系列，Z 系列或其餘某種品牌的商標仍待觀察。

在每一種狀況下，蘋果都會瞄準平臺優化的性能和能力之間的平衡。 該設備的電池越小，蘋果公司縮小或減小這一形式因素的野心越大，芯片將提供更少的原始馬力。 相反，在電池壽命和芯片大小不是主要考慮因素的狀況下（例如在臺式機 Mac 上)），芯片能夠大顯身手，消耗盡量多的能量來完成任務，只受制於冷卻和桌面形式因素。 因爲蘋果公司積極的每瓦性能能源優化設計，這兩個問題都不會將公司的 ARM 芯片限制到英特爾臺式機和筆記本電腦 CPU 所束縛的程度。

將來五年芯片研發預測

因爲工程問題和大流行病的考慮，一切均可能會發生變化，蘋果將來五年內芯片大體預期以下：

2020 年: 一個用於 iPhone 的 5 納米 A14，一個用於Apple Watch 的 S6，可能還有一個用於 iPad 的 5 納米 A14X （更有多是2021年）。 除非蘋果計劃在 Mac 上使用 A14X，不然它將在 2021 年商業版發佈以前，向開發者預覽一款單獨的入門級 Mac 筆記本芯片。

2021年：適用於 iPhone 的 5 納米 A15，適用於 Apple Watch 的 S7，最可能適用於 iPad 的 A14X / A15X，以及幾乎能夠確定的商業版本的 Mac 筆記本電腦（例如，「 X1」）和臺式機（「 Z1」）芯片。

2022年：適用於 iPhone 的 3 納米 A16，適用於 Apple Watch 的 S8，可能適用於 iPad 的 A16X，第二代 Mac 筆記本電腦和臺式機芯片，以及可能適用於蘋果開發的 5 納米或 3 納米智能眼鏡芯片。

2023年：適用於 iPhone 的 3 納米 A17，適用於 Apple Watch 的 S9，可能適用於 iPad 的 A17X，第三代 Mac 筆記本電腦和臺式機芯片以及 5 納米或 3 納米的智能眼鏡芯片。

2024/2025：適用於 iPhone 的 2 納米 A18，適用於 Apple Watch 的 S10，適用於 iPad 的 A17X / A18X，第四代 Mac筆記本電腦和臺式機芯片，以及第二代 3 納米智能眼鏡芯片。

將來五年有不少東西值得期待

咱們不可能知道每一個芯片的具體年度性能增加狀況，其中大部分還遠未最終肯定。但蘋果過去的業績記錄提供了一些廣泛的預期。 除了每一年或每兩年根據納米制造規模的大幅降低以及隨後對同一納米工藝的改進而對電池壽命進行小幅度改進外，能夠假設某些任務的單核性能每一年提升 15%  至 30% ，多核性能的提高幅度從 40%  至 200%  不等，這取決於蘋果某一年的總體產品優先級。

目前有兩個關鍵領域可能會在將來五年的不一樣時期對多個蘋果芯片形成影響。

首先，蘋果計劃將自行設計的 5G 調制解調器整合到部分芯片中，去年還以 10 億美圓的價格收購了英特爾的智能手機調制解調器部門。 除了努力在 CPU 領域遙遙領先於英特爾以外，它還將與高通競爭，後者生產筆記本電腦、智能手機、智能手錶和 XR 耳機芯片。 除了推出本身的 5G 服務以外，高通還專一於提高處理器的 GPU、攝像頭支持功能以及更普遍的人工智能功能，這些都是蘋果不想落後的。

換句話說，將來五年有不少東西值得期待——一系列更快、更節能的蘋果 ARM 芯片，遍及更普遍的設備和用例。指望在本月 WWDC 上得到有關 Mac ARM 計劃的更多具體細節，而後是到今年年末在 iPhone 12 型號中推出的首批 5 納米芯片。

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