XPJ(中国)

22

2015

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英特尔VS苹果：移动芯片大战——SEMI大半导体产业网

作者：

 
2005年到2014年，英特尔在移动芯片领域艰难摸索，但是未能有效满足移动市场的需求，全球先进的芯片供应商地位岌岌可危。与此同时，苹果开发的A系列处理器逐渐发展成为全球较强大的移动芯片产品，出货量相当可观。这种格局是如何出现的？从中可以总结出什么经验教训？苹果如何能够复制自己的成功？
 
 
英特尔如何输掉移动芯片业务
 
 
早在2007年左右，苹果就开始在战略层面重视移动处理器，当时iPhone面世仅仅一年时间。苹果曾在2005年与英特尔达成协议，想要简化自己的硬件运营，但是新战略显然背离了2005年的计划。
 
 
较初开发iPhone的过程使苹果认识到，放弃自己的芯片开发历史、把所有半导体设计承包给英特尔的做法是一个错误。在2005年之前，苹果一直保留着自己的芯片设计团队，虽然业绩不佳，但是意义重大。在从PowerPC过渡到英特尔的过程中，史蒂夫·乔布斯裁掉了这个芯片设计团队。
 
 
然而，英特尔感兴趣的是面向苹果Mac电脑出售酷睿x86芯片，并开发配套的芯片组，而不是为苹果iPhone智能手机开发移动芯片，至少是对苹果给出的价格和采购数量感到不满。
 
 
英特尔前CEO保罗·欧德宁（PaulOtellini）去年透露，那时候他认为英特尔为苹果的全新iPhone配套开发移动芯片并不能包住成本，也无法大赚一笔，主要是他对苹果这款手机的未来前景持怀疑态度。
 
 
英特尔放弃XScale
 
 
实际上，当时候英特尔还拥有ARM芯片生产业务XScale，但是2006年夏天，在与苹果达成协议的可能性丧失之后，英特尔宣布把这项业务出售给Marvell。
 
 
英特尔未能预见到苹果iPhone的潜力，这或许与XScale令人失望的表现有关。XScale是从StrongARM演变而来，1997年英特尔宣布收购DEC的半导体业务，进而获得了StrongARM设计，并从ARM公司获得了Xscale的使用授权。
 
 
StrongARM曾是ARM与DEC合作的产品，双方旨在开发新一代的高端ARM处理器。苹果曾在Newton移动设备中使用过StrongARM芯片，但英特尔控制了自己的芯片供应链之后，乔布斯中止了这条平板电脑产品线。
 
 
英特尔曾计划利用XScale扩大自己的移动领域的影响力，在不必要兼容x86的设备上使用XScale产品。StrongARM的RISC架构可以取代英特尔自己的非x86架构的RISC处理器，包括i432、i860和i960。
 
 
然而，在投资XScale近十年后，英特尔并没有看到基于这种芯片的产品取得轰动性的成功，反而看到了大量失败产品，例如Palm Treos、康柏和戴尔的Pocket PC，以及Creative Zen MP3播放器。与PC端x86芯片的丰厚利润相比，XScale业务几乎一无是处，相反还需要大量投入。或许这正是英特尔并没有叩开苹果大门并要求为其开发数百万部30美元的ARM芯片，因为这需要英特尔投入大量的资金来开发和生产。
 
 
但是事后来看，英特尔没有看到iPhone的潜力，让人想起惠普当初拒绝生产史蒂夫·沃兹尼亚克和乔布斯设计的个人电脑，他们两人被迫自己生产产品并成立了苹果公司。三十年后，苹果公司又在iPhone的带动下建立起了另一项新业务：移动应用处理器。当然，这还要“感谢”英特尔。
 
 
英特尔贬低ARM和吹捧“凌动”
 
 
2008年，也就是英特尔退出ARM业务两年之后，两名英特尔高管公开表态称，苹果iPhone及其ARM芯片性能不佳，至少比不上英特尔自己的x86凌动（Atom）移动处理器。
 
 
彼时苹果iPhone已经证明了自己是多么具有革命性，而已经卖掉XScale业务的英特尔只能另起炉灶，基于桌面版x86处理器开发移动端产品，并命名为“凌动”。英特尔首先与微软Windows Mobile设备合作，然后2011年（在失去植入苹果iPad的机会之后）与移动版Linux和谷歌(微博)Android合作。
 
 
有了这些背景，英特尔高管在2008年贬低ARM就见怪不怪了。不过英特尔嘲笑大客户苹果仍然引起了一些争议，英特尔级别高副总裁阿南德·昌德拉塞克（Anand Chandrasekher）也因此公开道歉，他坦白“承认在手机方面，英特尔凌动处理器的性能仍然达不到ARM处理器那样的电池续航水平”，而且“苹果 iPhone是一款极其创新的产品，带来了全新的、令人兴奋的市场机遇”。
 
 
iPad面世，但不搭载x86芯片
 
 
苹果推出iPad之前不久的 2010年，英特尔似乎坚信苹果会为iPad选择兼容x86的凌动处理器，因为iPhone所使用的ARM处理器确实有很多限制。甚至三星，这家为苹果 iPhone、iPhone 3G和iPhone 3GS提供ARM芯片的公司，在其生产的UMPC（超便携个人电脑）上也采用了英特尔的x86 Celeron M芯片。
 
 
没有人预计到苹果开发的平板电脑会搭载原本针对手机的ARM芯片，部分原因在于英特尔不断通过媒体和新闻公告宣传x86 处理器，而且苹果刚刚与英特尔达成了为Mac电脑提供处理器的协议。苹果甚至开发了Apple TV机顶盒，使用了类似的低能耗英特尔Pentium M处理器。
 
 
当时候英特尔x86“凌动”成为较符合逻辑的苹果平板电脑处理器，尤其是三星和其他Windows授权厂家采用了微软的平板设计和英特尔处理器。事实恰恰相反，苹果为iPad开发了自己的A4处理器，随后这款处理器又应用到了iPhone 4手机，以及重新设计后的iOS版第二代Apple TV机顶盒。
 
 
五年之后，英特尔凌动仍然难以与苹果快速发展的ARM芯片竞争，而它迫切希望Android设备厂商能够采用自己的处理器，为此提供了高额的补贴，导致过去两年英特尔移动业务亏损70多亿美元。
 
 
英特尔较近一次的财报显示，去年第四季度该公司移动部门再次亏损11.1亿美元，这使得2014年英特尔移动部门的累计亏损超过42亿美元。难怪英特尔宣布，2015年该公司将（像谷歌一样）不再公布移动部门的业绩，但会一如既往地发布产品，希望总有一天这项业务能够扭亏为盈。在以物联网为中心战略进行重组一年之后，英特尔将重新编写自己的财报，把移动业务亏损额隐藏到PC处理器里，以掩盖自己的失败。
 
 
作为世界上较成熟的处理器生产商，过去五年英特尔在移动市场上被苹果远远甩在身后，这一点无需质疑，尤其是考虑到苹果能够在认识到掌控自有移动设备供应链的重要性之后的短短几年之内，就打造起了一支良好的芯片设计团队。
 
 
苹果如何进入移动芯片业务
 
 
由于英特尔没有兴趣为苹果iPhone开发芯片，苹果把一款iPhone的芯片业务外包给了三星。当时三星已经是苹果的重要零部件供应商，它曾为苹果生产了数千万个iPod播放器所用的简化版ARM处理器。但是苹果2005年采取的那项战略，即在半导体设计方面依靠英特尔，难以满足自己在ARM移动芯片方面日益挑剔的要求。
 
 
约翰·兰多夫（John CRandolph）曾解释说，苹果没有自己的芯片设计专家，使得它在与三星谈判时处于弱势。三星为苹果一款iPhone生产的APL0098芯片非常普通，但也强于苹果一款iPod播放器采用的ARM7TDMI处理器，当然也远远强于上世纪90年代苹果Newton Message Pad采用的ARM6和StrongARM处理器。
 
 
但是2007年的时候，没有任何一款ARM处理器能够在性能上与Mac电脑采用的英特尔酷睿处理器相媲美。在这种情况下，苹果能够在一款iPhone中有效地移植了整个OS X Mac环境，并且支持多点触控的用户界面，这真是了不起的成就。
 
 
即便在苹果展示了一款iPhone之后，一些业内高管、学者和论坛仍然对这款产品表达了怀疑，不敢相信苹果的移动设备能够具备Mac环境。在当时看来，这似乎是一项不可能完成的任务，彼时其他基于ARM处理器的移动设备采用的都是较为简单的运行环境，例如诺基亚的塞班（Symbian）、Palm OS或微软的Windows CE。
 
 
在苹果做到了之后，竞争对手开始你追我赶，微软曾想要加强Windows CE，诺基亚想要改进塞班或者用Linux取而代之，谷歌对JavaVM项目重新定位，并开发出了与iOS类似的Android移动操作系统，Palm和黑莓也都着手开发符合时代要求的“真正的”移动操作系统。
 
 
在2007年，这些竞争对手都比苹果资金雄厚，市场地位稳固，但现在看来，苹果当时候需要做的不仅仅是保持快速的软件开发周期，还要加快硬件提升速度。
 
 
到2009年，Palm主导的WebOS和谷歌的Android已经成为iOS的潜在威胁，一年之后微软和诺基亚联手推出了Windows Phone，2011年黑莓又推出了基于QNX的平板电脑操作系统。
 
 
苹果打造自己的芯片设计团队
 
 
乔布斯迅速认识到，公司需要重新建立一支自有的芯片设计团队，并与ARM和Imagination Technologies达成授权协议，使得自己能够与三星一起研发和优化移动芯片，尽可能加快技术进步，维持对竞争对手的先进优势。
 
 
略具讽刺意味的是，15年前苹果还曾与英国计算机生产商Acorn共同创建了ARM公司，当时旨在为1994年的“个人数字助手”Newton MessagePad平板电脑开发全新的移动芯片架构。这并不是一款取得多大成就的产品，但是它开启了ARM处理器的成功之路（主要受益于诺基亚的使用），并在随后统治了整个移动行业。
 
 
在上世纪90年代末，乔布斯不仅放弃了Newton产品，而且出售了苹果在ARM的股权，换取了一笔现金来维持公司的生存，并为以后的盈利奠定了基础。iPod播放器是当时候苹果业绩的重要助推器，它采用的正是三星生产的ARM处理器。这也使得三星成为苹果 iPhone开发过程中的重要合作伙伴。
 
 
苹果自有A系列处理器面世
 
 
随着2010年A4处理器的面世，苹果的投入开始看到回报，它采用了45纳米生产工艺，结合了主频与RAM数据库提升，使得iPad高分辨率成为可能。尽管当时很多媒体称全新iPad只是一个大号的iPod Touch，但没有人能够复制它。
 
 
就连三星也是如此，它在11个月之后才推出了GalaxyTab平板电脑，采用了自己的A4处理器（即S5PC110，后来改名为Exynos 3），并且还减小了屏幕尺寸，以降低成本。第二年，摩托罗拉采用了搭载德州仪器OMAP 3处理器的Xoom平板电脑，但当时仍不具备上市销售的条件。
 
 
与此同时，苹果不仅把A4处理器投入到iPhone4和Apple TV，而且已经准备好在第二年推出iPad 2，搭载双核A5处理器，它的CPU性能相当于A4的两倍，GPU性能相当于A4的八倍。随后A5处理器被应用于iPhone 4S智能手机，A5X又在应用到了2012年3月推出的New iPad，支持Retina显示屏。
 
 
当年9月份，苹果推出了搭载A6处理器的iPhone 5手机，这款处理器采用了Swift内核设计，以32纳米工艺生产。一个月之后，苹果推出了采用A6X处理器的iPad 4平板电脑。
 
 
苹果在处理器方面的快速进步使得自己不仅远远先进于英特尔x86凌动产品，而且把其他ARM处理器厂商也甩在了身后。事实上，到A6面世时，德州仪器已经准备退出消费市场，主要原因在于无法承担与苹果竞争的OMAP芯片的庞大研发支出。要知道，这家公司的芯片支持了诸多知名产品，包括亚马逊Kindle Fire手机、Palm Pre手机、黑莓Playbook平板电脑、摩托罗拉Xyboard平板电脑和MOTOACTIVE音乐播放器、诺基亚N9、谷歌Nexus Q和Galaxy Nexus。
 
 
苹果从德州仪器、AMD、IBM和飞思卡尔等芯片厂商挖掘人才，同时还收购了以色列闪存厂商Anobit和硅谷无线芯片开发商Passif半导体。苹果不仅成为一家具备竞争力的芯片设计商，2013年（也就是A4处理器面世三年之后），它还超越了整个应用处理器行业：推出了A7处理器，这是一款实现真正量产的64位ARMv8处理器，采用了全新的Cyclone内核设计和28纳米生产工艺。
 
 
去年苹果又在 A8和A8X处理器上进一步优化了64位Cyclone架构，采用了20纳米生产工艺，那时候较接近苹果的竞争对手，包括三星、高通和英伟达，都尚未生产出适合手机的64位ARM芯片，英伟达甚至已经完全放弃了手机业务。尽管三星和高通都在去年年底推出了64位芯片，但它们采用的仍然是普通的ARM内核设计。
 
 
把处理器的设计紧紧掌握在自己手中，使得苹果扩大了自己的垂直优势，加快了投资报酬周期，形成了庞大的业务规模，在令自己受益匪浅的同时，极大增加了竞争对手的追赶难度。
 
 
苹果的软硬件结合不仅有助于保持iOS设备的竞争力，而且压缩了其他高端芯片厂商的业务空间。英特尔被迫每年亏损数十亿美元，补贴生产商使用自己的芯片。这是其他芯片生产商无法承担的做法，就连英特尔也已经表示，今年不会再像以往一样大规模补贴凌动芯片业务。
 
 
与苹果A系列处理器竞争需要巨大的投资成本，这使得苹果可以安心统治着高端市场，而这带来的巨大利润又使得苹果越来越有能力压缩台积电、三星、GlobalFoundries等厂商的芯片生产能力，尤其是在较新的芯片生产工艺方面。
 
 
谷歌和微软已经明白，自己很难以类似的价格组装起能与苹果较新款iPad竞争的Android或Windows平板电脑，面向高端手机的芯片供应同样空间狭小。现在很多人猜想，苹果会在Mac领域复制自己在移动处理器方面的成就，用自己的ARM产品取代英特尔x86芯片。但在这个过程中，苹果的芯片设计团队必定会遇到不少的障碍，但也拥有广阔的机遇。