苹果为什么要做自研芯片？

作者 | Jesse
来源 | 极客公园（ID：geekpark）

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书同文、车同轨

40 年前，苹果靠 Mac 起家。早期苹果公司的全名叫「苹果电脑」（Apple Computers），Mac 也一直是苹果最核心的业务。

但随着 90 年代乔布斯的回归，iPod 大获成功，之后 iPhone 又横空出世，Mac 至少在业务层面，开始逐渐变得不那么重要。2009 财年是 Mac 作为苹果最大收入来源的最后一年，占全年总收入的 38%。自此，苹果从一家「电脑公司」，开始变成一家「移动计算设备公司」。

2010 年，iPhone 接棒 Mac，成为苹果最大收入来源。之后 Mac 虽然一直稳步发展，地位却在苹果整体高速增长的背景下逐渐被稀释。2019 财年，Mac 销售收入仅占苹果总收入的 10% 不到。最近一季财报中，Mac 已次于 iPhone、软件服务、可穿戴设备，为苹果第四大收入来源。

过去 10 年，苹果在智能手机领域鲜有敌手。它自然要思考，iPhone 有什么战略上的经验能为 Mac 所用？以及如何利用 iPhone 巨大的用户基数和开发生态，反哺 Mac？

2013 年，苹果发布 OS X Mavericks。这是 Mac 新系统第一次免费升级，之前的 Mac 系统一年一次的大更新，都是要花钱买的，价格一般在 20-30 美元。之后苹果又将 iWorks、Garageband、iMovie 等收费的软件逐步改为了免费提供。

苹果想在 macOS 体系下创造一套与 iOS 连贯、一致的体验，让 iPhone 用户在购买一台新 Mac 时能感到更熟悉、更易上手。同时也能让 Mac 和 iPhone 能够协同工作，形成一套完整的生态体验。iPhone 上的文件可以轻松 AirDrop 到 Mac 上，全局剪切板让用户可以在 iPhone 上复制一句话，直接粘贴到 Mac 里。

macOS 在外观界面、App 功能上，也一直试图与 iOS 保持着同步，从扁平化的图标、毛玻璃效果、通知中心，到备忘录、待办事项、语音备忘录等 app……去年，苹果将 macOS 上有着 18 年历史的多媒体软件 iTunes 拆分成了音乐、视频、播客三个 app，进一步向 iOS 的软件逻辑转变。

▲macOS Big Sur 加入了和 iOS 类似的 Widgets｜Apple

但这一系列改变，经过这么多年，仍然存在着一个根本问题。macOS 上的软件基于 X86，iOS 软件基于 ARM，很多软件表面上是一样的交互逻辑，但实际上运行的方式、效率却完全不同。所以有一些 iOS 原生的软件，移植到性能更强的 Mac 上之后，用起来反而不如在 iOS 上流畅。

芯片架构成为了两者之间最后的一堵墙。只有拆掉这堵墙，macOS 才能和 iOS 实现「车同文、书同轨」，两者才能共享一套开发体系。这既节省苹果自己开发软件的精力，也能让 Mac 真正分享到 iOS 巨大开发生态的红利。

在 macOS Big Sur 上，超过两百万个 iPhone、iPad app 可以直接无缝运行。而且开发者也可以更简单地适配 macOS。只需要用同一套开发系统，就可以让 app 横跨 iPhone、iPad、Mac 三大平台。iPhone 和 Mac 的使用体验会更连贯，最后一点「割裂感」将被消除。

这就是 macOS Big Sur 即将开启的时代。苹果准备花 2 年时间从 X86 架构的英特尔处理器切换到 ARM 架构的自研处理器，将旗下所有软件系统「彻底打通」。

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自研芯片

ARM 化的 Mac，在软件上能和 iOS 彻底打通，这算是 Mac 冒险一跃的好处。而苹果这些年自研芯片的技术积累，则是它敢这么做的硬实力。

无论是从 PowerPC 切换到 X86，还是从 X86 切换到 ARM，苹果选择芯片架构的方法论很简单，看的就是「单位能耗下的性能高低」（performance per watt）。当年英特尔正是因为性能功耗的优势，得到了苹果的亲睐。但今天，英特尔的芯片在能耗上，早已远远落后苹果自家的 A 系列芯片。

有了「能耗比」优秀的芯片，往往就能推动硬件设计向前演进。2008 年，刚刚完成向 X86 转变的苹果，发布了具有划时代意义的笔记本产品 MacBook Air。当时 MacBook Air 极致的轻薄性引发全世界轰动。之所以能做这么轻这么薄，一方面在于苹果在一体化切割铝制外壳的工艺上巅峰造极。另一方面也跟它搭载的英特尔酷睿处理器 TDP 功耗仅 17 瓦有很大关系。

关于 MacBook 的未来的进化路线，苹果其实早有想法。2015 年，The new MacBook 发布。当时苹果首席设计师 Jony Ive 倾尽心血，从电池、键盘、主板，到屏幕、触摸板、天线和接口，全部重新设计，整机没有散热风扇，甚至「没有运动的机械结构」，试图再一次颠覆笔记本电脑的设计，定义 MacBook 未来的形态。

▲当年的 The new MacBook 是苹果对轻薄笔记本的极致想象｜Apple

但英特尔的芯片这次没能支持 MacBook 走下去。发布 5 年后，The new MacBook 因为散热和性能的不足，被苹果砍掉，继承了这款产品部分设计思路的 MacBook Pro 也遭到不少用户的诟病，以至于苹果不得不将 2019 年新的 16 寸 MacBook Pro 加厚加重，防止出现散热和性能问题。可以说过去几年，关于 Mac 的负面声音里，有一大半都和「散热」有关。

就在英特尔芯片愈发不能满足 Mac 发展需求时，苹果自己的 A 系列芯片却越做越好，从 iPhone 4 第一次搭载自家 A4 芯片开始，A 系列芯片一直在行业里保持着领跑，甚至逐渐与身后的对手拉开了差距。即使苹果是一家几乎不强调参数的公司，A 系列芯片的性能参数也受到了整个行业和舆论的认可。

在这次的发布会上，苹果没有公布任何新款芯片，仅仅拿目前最新 iPad Pro 上的 A12Z 来运行最新的 macOS Big Sur，就已经能够在 Photoshop 和 Final Cut Pro 里流畅应付一些相对复杂的图片处理和视频剪辑需求了。

可以预见，未来的 MacBook 至少可以像 iPad 一样，做到无风扇，更加轻薄。在这基础上还能实现更好的续航，连接网络的体验和稳定性也会更好，安全性也会得到提高。

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转变的挑战

转到 ARM 看似百利而无一害，但这仍不会是一个简单的过程。

苹果计划用两年时间完成转变。过程中最麻烦的问题在于：如何保证两代不同架构软硬件之间的兼容性？

针对开发者，苹果推出了第二代 Universal Binary，能够将开发者写的一个软件编译为 X86 和 ARM 两个版本，分别用于不同处理器架构的 Mac。对那些相对缺乏开发者维护的老软件，苹果也提供了第二代「罗赛塔」系统，直接通过翻译软件指令的方式，让 X86 软件能够模拟运行在 ARM 架构的 Mac 上，只不过「罗塞塔」的效率相比原生运行肯定会差一点。

这两套系统都是当年苹果从 PowerPC 转到 X86 时就设计出来的「过度工具」。这次重新迭代启用，两套工具又重新肩负起了「桥梁」的责任，连接两代不同架构硬件。

除此之外，还有很多开发者会在 Mac 上运行其他的开发环境，比如 Linux。针对这一点，苹果也准备了一套「虚拟机」工具来满足这类开发需求。

这一切都还只是一个开端。从 PowerPC 到 X86，苹果从头到尾花了近 8 年，才把新架构的芯片铺到所有新硬件上，完成软件开发的切换，最后结束对老产品的支持。Tim Cook 在发布会最后不忘提醒，今年苹果还会有新的 X86 Mac 产品问世，从英特尔到自研的转变显然也不会一蹴而就。

▲macOS Big Sur｜Apple

Mac 踏上了一场新的旅途。过去 10 年，苹果在 iPhone、iPad 上做出了顶尖性能的自研芯片，培育了极为活跃的开发生态，实现了软硬件的双重奇迹。现在苹果想要用这套同样的思路复兴 Mac，实现彻底的统一、连贯。

这一代 macOS 被命名为 Big Sur。那是加州海岸线上的著名景点，站在一号公路上，一边是狭窄陡峭的山峰、悬崖，另一边则是广袤的太平洋。这个名字有着微妙的隐喻，如果能从山峰间的狭隙中钻出来，广阔大海将任其遨游。

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