9月21日消息，據外媒報導，在今年9月10日舉行的iPhone發布會進行到第72分鐘時，蘋果公司市場營銷高級副總裁菲爾·席勒(Phil Schiller)邀請斯裡·桑塔納姆(Sri Santhanam)走上舞臺，介紹三款新手機內置的全新A13仿生晶片。瘦小而稍顯害羞的桑塔納姆是蘋果負責晶片工程的副總裁，他在臺上演講了4分鐘。
從很多方面來看，這四分鐘時間才是蘋果發布會上最重要的時刻。只是觀眾被閃亮的新款iPhone、三攝像頭系統、神奇的夜間模式、令人印象深刻的視頻功能，以及更重要的電池電量提升所吸引，幾乎每人注意到這一點。當桑塔納姆演講結束時，我們多數人可能只記得他當初給出的幾個數字，比如蘋果的新晶片包含85億個電晶體。
圖1：蘋果最新款智慧型手機iPhone 11 Pro
除此之外，A13仿生晶片還有6個CPU內核：其中兩個是在2.66 GHz頻率下運行的高性能內核(稱為Lightning)，另外4個則是效率內核(稱為Thunder)。與此同時，這款新片配有一個四核圖形處理器、一個LTE數據機、一個蘋果設計的圖像處理器，以及一個八核神經引擎，用於支持機器智能功能，每秒可以進行超過5萬億次運算。
蘋果這款新晶片更智能、速度更快、更強大，但卻比它的前代產品能耗更低。A13仿生晶片的效率比去年的A12晶片高出30%左右，這也是新款iPhone每天電池續航時間增加5小時的原因之一。
iPhone 11 Pro及其兄弟產品的發布，再次證實了蘋果相對於競爭對手的真正優勢，即其擁有整個垂直堆棧，包括軟體、系統硬體和晶片設計。你可以在iPhone的功能集中看到這些好處，從增強現實功能到深度融合和夜間模式等計算攝影模式。
席勒說:「今年晶片性能提升帶來的最大好處之一就是文本轉語音功能。我們已經增強了iOS 13的文本轉語音功能，這樣就有了更多的自然語言處理，而這一切都是通過機器學習和神經引擎完成的。」
卑微起點
自2007年發布第一代iPhone以來，蘋果已經走過了漫長的道路。蘋果的初代智慧型手機速度很慢，甚至無法執行最基本的任務，比如複製和粘貼文本。它的電池續航能力很差，攝像頭會讓超模看起來像「科學怪人的新娘」。最初的iPhone幾乎不存在多任務處理功能，它是由運行頻率為412mhz的晶片驅動的。這款手機實際上是許多零部件的拼湊組合，使用了包括三星DVD播放器晶片在內的組件。很難想像，這樣一種設備有一天會顛覆手機、計算機和通信等多個領域。
蘋果很快意識到，如果它想要領先於競爭對手，尤其是那些在安卓生態系統中的競爭對手，它就需要構建完整的堆棧，而這是一個相當複雜的過程。蘋果在2008年的某個時候決定設計並製造自己的晶片。當時，該公司只有40名工程師致力於集成來自不同供應商的晶片。然後到2008年4月，蘋果斥資2.87億美元收購了名為P.A. Semi的晶片初創公司。這樣一來，蘋果晶片工程師的總數就增加到了150人左右，並為手機帶來了最重要的專業知識——能效。
這群人的勞動成果最早是通過iPad 4和iPhone 4向世界展示的，這些設備使用的處理器名為A4，是ARM Holdings晶片設計的改良版。A4的主要功能是讓視網膜顯示屏發光。多年來，蘋果的晶片已經支撐起許多新奇的功能，這些功能會在其著名的發布會上引起大多數人的驚嘆。Siri、視頻通話、基於指紋和圖像的識別、相機的多種功能等，所有這些都是蘋果公司晶片技術進步的成果。
在2017年iPhone X發布會上，曾有分析人士評論道:「Face ID完美地詮釋了蘋果不那麼秘密的『秘密醬料』，它是矽、物理硬體、軟體和設計的完美融合。蘋果將複雜技術轉化為神奇時刻的能力，是基於這種需求的和諧結合。而這是史蒂夫·賈伯斯（Steve Jobs）為他創立的公司留下的真正遺產。」
激烈競爭
強尼·斯魯吉(Johny Srouji)負責蘋果龐大的晶片業務以及其他硬體技術。許多人認為，該公司年度研發預算中很大一部分被劃撥給了斯魯吉的團隊。幾年前，斯魯吉在接受媒體採訪時表示:「賈伯斯得出的結論是，蘋果要想真正做到與眾不同，並推出真正獨特、真正偉大的產品，就必須擁有自己的矽晶片。」據說，該公司的晶片業務有幾百名成員組成，但向蘋果高管追問細節時，他們多會選擇迴避。
蘋果的晶片優勢並沒有被業界忽視。商用晶片的進步速度還不足以趕上蘋果，後者始終在加強自己的晶片優勢，每次發布手機和平板電腦時都是如此。華為和三星（始終被視為蘋果的宿敵）這兩家公司很快意識到，移動技術的未來將需要定製晶片，從而使它們能夠領先於安卓競爭對手，並更好地與蘋果競爭。
圖2：在加州庫比蒂諾史蒂夫·賈伯斯劇院舉行的發布會上，蘋果副總裁斯裡·桑塔納姆在臺上談論了A13仿生晶片
這些公司與高通(Qualcomm)正處於一場矽晶片軍備競賽中，它們的位置不斷在排行榜上洗牌。去年發布的A12仿生晶片在發布時就讓蘋果相較於競爭對手略佔優勢。今年，蘋果利用iPhone 11發布會的機會，加強了自己的領先優勢。
林利·格溫納普（Linley Gwennap）是研究諮詢公司the Linley Group的創始人，也是頗具影響力晶片雜誌《微處理器報告》（Microprocessor Report）的出版商，他被廣泛認為是最重要的處理器專家之一。格溫納普一生的大部分時間都致力於開發處理器和晶片，他不太容易被營銷用語所打動。但他承認，蘋果有自己的優勢，而且在基準測試中勝出，但它的優勢並不多。
在一次採訪中談到A12仿生處理器時，格溫納普指出，雖然蘋果在單CPU競爭中領先，但其他公司在其他方面更具競爭優勢。他說:「我認為蘋果的領先優勢並不明顯，預計三星、高通和華為等公司都將加大競爭力度。」
那麼，自去年的A12推出以來，這些公司是否增強了競爭力度？與三大競爭對手的最新晶片相比，蘋果新款六核A13仿生晶片究竟有什麼優勢？首先讓我們看看這些數字：
三星最新的處理器Exynos 9825有8個內核，被分成三個集群：兩個高性能定製Mongoose內核運行在2.73 GHz頻率下，另外兩個Cortex A75內核運行在2.4 GHz頻率，四個專注於效率的Cortex A55內核的運行頻率為1.9 GHz。Exynos 9825使用Mali GPU和三星神經處理單元，還支持LTE和內存功能。
華為的晶片名為麒麟990 5G，採用了類似的三簇八核結構。它有兩個運行在2.86 GHz頻率下的高性能Cortex A76內核，另外兩個運行頻率在2.35 GHz的高性能Cortex A76雙核內核，以及四個運行在更慢頻率1.95 GHz下的高效Cortex A55內核。除此之外，該晶片還有一個16核GPU和一個三核的達文西神經引擎。華為的晶片包含多達103億個電晶體。
高通的新驍龍855 Plus非常像麒麟990和Exynos。它使用定製的Kryo 485 Gold內核，其中一個功能強大的集群運行頻率為2.96 GHz，另外三個Kyro 485 Gold內核在2.42 GHz頻率下運行，四個專注於效率的Kryo 485 Silver內核運行頻率為1.78 GHz。這種晶片包括一個Adreno GPU和高通的Hexagon 690 AI引擎。
這些晶片的元件速度更快，元件數量也更多，所以你可能認為它們的性能比蘋果晶片更好。但現實是，我們幾乎從來沒有使用行動裝置晶片的全部能力，一個或兩個高性能內核就足以滿足我們對手機的大部分要求。與競爭對手的八核處理器相比，蘋果的六核設計可能顯得有些落後，但實際上，其晶片上的兩大處理器很容易就能超越競爭對手的設計。
蘋果的處理器能效更高，這使它們相對於競爭對手具有明顯的優勢。例如，三星的Mongoose晶片需要謹慎使用，以免導致配置它們的設備過熱。即使是最新設計的A13定製效率內核也優於競爭對手。
格溫納普在今年早些時候的《微處理器報告》中指出:「儘管蘋果的內核不是最大的，但它們在移動性能方面繼續領先。」在他寫這篇文章的時候，他正在談論A12晶片，而A13的性能大約提高了20%。
因此，這裡的要點是，規格和基準沒有考慮到蘋果的真正優勢，蘋果晶片能與設備緊密集成，該公司的發展戰略是在提高關鍵應用程式性能的同時，從電池中擠出更多運行時間。
內在優勢
那麼，一家手機公司如何以一種能與客戶產生共鳴的方式展示這些技術成果呢？晶片語言無關緊要，重要的是擁有最好的攝像頭、最快的手機以及最大的電池。我們使用Instagram、Facebook或YouTube的時間越長，就越願意把錢花在這些高端手機上。蘋果新推出的iPhone 11 Pro和iPhone 11 Pro Max，電池續航時間分別增加了4個小時和5個小時。他們是怎麼做到的？
這個問題的答案清楚地說明了蘋果擁有整個堆棧的內在優勢。為了了解這種垂直整合是如何體現在A13仿生晶片上的，席勒和阿南德·欣皮(Anand Shimpi)接受了採訪，後者曾是一位非常有影響力的半導體和系統記者，還創辦了AnandTech網站，現在是蘋果平臺架構團隊的一員。
欣皮說：「我們經常公開談論性能問題，但事實是，我們也將其視為性能功耗比。我們將其視為能源效率，如果你開發出高效的設計，你也恰好開發出高性能的設計。」欣皮和席勒都強調蘋果對能效和性能的瘋狂關注。例如，CPU團隊將研究如何在iOS上使用應用程式，然後使用數據優化未來的CPU設計。這樣，當下一代iPhone問世時，它將能更好地完成大多數人在iPhone上做的事情。
欣皮表示:「對於不需要額外性能的應用程式，用戶可以去年的性能運行它們，並且只需要更低的功耗即可。」
這種策略不僅適用於CPU，同樣的性能功耗比規則也適用於機器學習功能和圖形處理。例如，如果一個開發者在iPhone的攝像軟體上看到了GPU被大量使用，那麼他就可以和GPU架構師一起找出更好的方法來做這件事情，這將為未來的圖形晶片帶來更有效的設計。
協同作用
那麼當A13開始工作時會發生什麼呢？通常包括分派、委託和交接。對於低能耗的任務，比如打開和閱讀電子郵件，iPhone將使用更高效的內核。但是對於更複雜的任務，比如加載複雜的網頁，這需要高性能內核負責。而對於那些常規的、機器學習已經可以勝任的任務，神經引擎可以自行運轉。但是對於更新的、更先進的機器學習模型，CPU及其專用的機器學習加速器則提供了幫助。
然而，蘋果公司的秘密在於，晶片的所有這些不同部分都能以一種節約電池電量的方式協同工作。在典型的智慧型手機晶片中，晶片的某些部分被用來完成特定的任務。你可以把它想成是為整個社區打開電源，讓他們吃晚飯、看《權力的遊戲》(Game of Thrones)，然後關掉電源，然後為另一個想玩電子遊戲的社區打開電源。
而對於A13來說，它也採用相同的工作方式，但卻可以精確到以家庭為基礎的程度，浪費的電量更少。席勒說:「機器學習在整個過程中都在運行，無論是管理電池續航時間還是優化性能。「10年前還沒有機器學習。現在，它總是在運行，在做事。」
最後，這項技術的進步是由我們人類想從手機中得到的某些簡單東西所決定的，比如在手機上流暢運行遊戲，或者在昏暗的夜晚用相機拍下漂亮乾淨的照片。當我們點擊和滑動屏幕的時候，蘋果的工程師們正在集中注意力，專注於重新設計明年的晶片，這將吸引我們再次升級設備。
文章來源：騰訊科技