苹果又一颗自研芯片曝光，这回“受害者”是博通
本文来自微信公众号：半导体行业观察 （ID：icbank），作者：编辑部，题图来自：视觉中国
据彭博社引援知情人士消息透露，苹果公司推动用本土组件替换其设备内的芯片，这将包括在 2025 年放弃博通公司的一个“关键部件”，这将对其最大的供应商之一造成打击。报道指出，苹果是博通最大的客户，在上一财年为这家芯片制造商贡献了约 20% 的收入，接近 70 亿美元，而这个部件就是WiFi和蓝牙芯片。
iPhone 是苹果公司最赚钱的产品，去年 3943 亿美元的收入中有一半以上来自 iPhone。这款手机还帮助推动了博通的增长，博通在财报电话会议上将苹果称为“北美大客户”。这家芯片制造商制造了一个组合组件，可以处理 Apple 设备上的 Wi-Fi 和蓝牙功能。
知情人士说，苹果正在开发该芯片的内部替代品，并计划在 2025 年开始在其设备中使用它。彭博表示，苹果自研Wi-Fi 和蓝牙芯片的成果较新，发布时间会更长。但苹果过去已经制造了一些无线芯片，包括 AirPods 中的 H2 处理器和 Apple Watch 中的 W3 芯片。
2020 年，苹果公司曾表示，根据一项持续到 2023 年年中的安排，它将总共花费 150 亿美元购买博通芯片。但尽管苹果公司是博通公司的最大客户，但博通 CEO Tan 对市场的承诺偶尔会动摇。在 2020 年协议达成之前，Tan 曾表示博通可能会剥离向苹果供应芯片的业务。苹果与博通的关系也很紧张。如彭博社所说，这家芯片制造商的首席执行官 Tan 以谈判艰难着称，并在大流行引发的供应紧缩期间迫使一些客户承诺不可取消的订单。
Wells Fargo & Co. 分析师 Aaron Rakers 在一份报告中表示，对于 Broadcom 投资者而言，苹果的下一步行动是另一件需要担心的事情。
“虽然众所周知，苹果继续在内部设计越来越多的组件，但从 Broadcom 的角度来看，考虑到苹果对收入的贡献有多大，这可能会对投资者情绪造成不利影响”，他说。
在这个消息传出后，博通股价也一度下跌 4.7%，随后收复跌幅。该股收于 576.89 美元，下跌 2%。不过，正如彭博社所说，Broadcom 仍然为 Apple 提供包括射频芯片和处理无线充电的芯片在内的其他组件——尽管这家 iPhone 制造商也一直致力于定制这些部件。
此外，彭博社在报道中指出，苹果已经在开发后续版本，将蜂窝调制解调器、Wi-Fi 和蓝牙功能组合到一个组件中。这又涉及了苹果自研芯片的另一个产品——基带芯片。
取代高通基带是优先目标
在彭博社的这个报道中，除了谈到苹果会自研WiFi&蓝牙芯片以外，还着重强调了他们的基带芯片计划，这将是手机巨头自研芯片的近期头号目标。报告表示，苹果希望最早在 2024 年开始更换其在 iPhone 中使用的高通调制解调器芯片。多年来，苹果一直致力于内部调制解调器芯片技术的研发，目的是减少对高通的依赖。
苹果最初希望最早在 2023 年推出自己的调制解调器芯片，但苹果分析师Ming-Chi Kuo 在 2022 年底表示，由于苹果的开发努力的“失败”，苹果在不久的将来将需要继续依赖高通。当时，郭表示，苹果将继续研发其 5G 芯片，但开发工作不会在 2023 年 iPhone 发布前及时完成，彭博社的报告也同意这一说法。
去年 11 月，高通也曾表示，预计将为 2023 年推出的 iPhone 供应绝大部分调制解调器，而此前的假设仅为 20%。
如果这是一个准确的估计，那意味着 2022 年将是高通在iPhone设备中享有调制解调器垄断地位的最后一年。多年来，苹果一直在开发内部调制解调器芯片，之前的传言确实表明苹果的芯片将准备在 2023 年推出。
但早在2022年5月份，苹果分析师郭明錤就表示，苹果的 5G 基带芯片可能会在 2023 年的 iPhone 机型中首次亮相，这符合高通的预期。如果发生这种情况，苹果可能会在大多数地区使用自己的芯片，但在某些地区依赖高通的芯片。高通表示，这只是“用于预测目的的规划假设”（"planning assumption for forecast purposes"），但从过去的报道看来，苹果真的有望在 2023 年推出基带芯片。
“除此之外，我们的计划假设没有变化，我们假设苹果产品收入在 25 财年的贡献微乎其微。”高通接着说。
换而言之，虽然调制解调器芯片的开发出现了延误，但苹果还是将通过缓慢的推出来结束对高通的依赖。Apple 将首先在单个设备中使用自己的调制解调器芯片，然后再将其推广到其他设备。离开高通的过渡可能需要长达三年的时间。漫长的过渡期也可能将苹果置于棘手的境地，因为该公司在更换各种设备中的组件时仍将需要依赖高通数年。
但到目前为止，交换并不容易。在计划在今年推出自己的蜂窝调制解调器后，该公司面临着过热、电池寿命和组件验证等问题。iPhone 目前与超过 175 个国家/地区的 100 多家无线运营商合作，这需要一个漫长而繁琐的测试过程。
回看苹果在这方面的研发历史，这家巨头于 2018 年左右开始研发其调制解调器，并在高通总部附近的圣地亚哥开设了办事处。为加速发展，该公司于 2019 年以 10 亿美元的价格收购了英特尔的调制解调器部门，并在以无线技术开发著称的关键领域增设了办事处。
据彭博社在去年年初的报道，苹果公司正着手于第六代蜂窝连接或 6G 的开发工作，这表明它希望成为该技术的领导者，而不是依赖其他公司。这家总部位于加利福尼亚州库比蒂诺的公司在年初发布了一个招聘广告，以招聘当前和下一代网络的无线系统研究工程师。这些清单是针对苹果公司在硅谷和圣地亚哥的办事处的职位，致力于无线技术开发和芯片设计。
关于这份工作，苹果是这样描述的：“您将有独特的机会来研究下一代无线技术，这将对未来的苹果产品产生深远的影响。”“在这个职位上，您将成为负责在未来十年内创建下一代破坏性无线电接入技术的前沿研究小组的中心。”担任该职位的人员将“研究和设计用于无线电接入网络的下一代（6G）无线通信系统”，并“参加对6G技术充满热情的行业/学术论坛。”
业内观察家预计6G不会在2030年左右推出，但这份工作清单表明Apple希望在新技术开发的最早阶段就参与其中。
针对苹果的这些自研“芯闻”，彭博社表示，苹果的这些举措将进一步颠覆芯片行业，该行业通过供应苹果零部件赚取了数十亿美元。这家全球市值最高的科技公司已经从其 Mac 电脑中移除了大部分英特尔公司的处理器，转而选择使用名为 Apple Silicon 的内部芯片。现在，这些变化正在冲击最大的无线电子产品制造商。
但正如半导体行业观察之前的报道，苹果自研芯片，并不仅仅局限于上述这些。
苹果一手建立起芯片帝国
几年来，苹果一直在稳步设计越来越多的处理器芯片。控制处理器是苹果长期垂直整合运动中最新和最大的一步。如今，苹果已经为其iPhone、iPad、Mac和手表生产了许多芯片。
很早之前，乔布斯就认为，苹果就应该拥有其产品内部的技术，而不是依赖多家其他芯片制造商的芯片混搭。所以，2008年，苹果收购了PA Semi，开始了其自研之路。自研芯片是个烧钱的生意，但只要该公司每年销售3亿台设备，苹果进军复杂而昂贵的芯片业务就很有意义。而事实也证明，苹果自研芯片是一项明智的举措。
首先是手机芯片，2010年苹果内部设计出第一款处理器A4。此后的A系列芯片凭借在工艺制程、CPU架构和GPU核心上的代代改进，一直是移动平台上高性能芯片的代表。下图展示了到A11芯片的历年开发时间和主要特点，如今苹果的A系列芯片已经到了A16仿生芯片。
再就是苹果手表芯片S系列，2015年苹果为其手表研发了第一款芯片S1，2016年苹果又相继推出了S1P和S2，2017年发布了S3，如今已到了S7芯片。
然后是苹果的无线芯片W系列和H系列，2016年苹果研发出了第一款无线芯片W1，第一代AirPods用的便是W1芯片，真无线耳机AirPods一经推出，便收到业界广泛的追捧。2017年苹果特意为Apple watch 3 研发了能支持蓝牙的W2芯片。2018年苹果又研发出了W3芯片。2021年，苹果又一款自研芯片H1问世，相比原来的W1主要是加强了无线连接表现。
2019年苹果推出了超宽带技术U1芯片，iPhone 11和Apple Watch S6是首款配备U1的设备。U1中的U是指的UWB技术，因为苹果的加入，UWB技术也引起了业界的广泛关注，半导体观察作者在此前的《UWB芯片热潮乍起？》中介绍了UWB的国内行业玩家积极涌入的动态。
2020年11月，苹果放弃X86架构，推出了基于Arm的Mac电脑芯片M1，M1芯片的推出使得苹果将自己与PC行业的其他公司进一步区分开来。正如iPhone塑造了智能手机市场一样，Apple的新设计自由度可能会对其他PC制造商产生影响。
关于苹果自研芯片的详实报道，我们可以查看半导体行业观察之前的文章《苹果造芯：有人欢喜，有人愁！》。但在这篇文章中我们并没有描述的是，苹果芯片的辉煌，与多年前的一单收购有着莫大的关系。
芯片辉煌源于一单收购
当苹果在 2008 年收购 PA Semi 时，那是 iPhone 时代的开始，他们对苹果为什么要收购一家生产低功耗高性能 PowerPC 处理器的公司进行了很多猜测。尤其是 iPhone 在 ARM 上运行，而 Mac 已经从 PowerPC 迁移到 x86。
PA Semi 由 Daniel Dobberpuhl（他于 2019 年去世）于 2003 年创立。Dobberpuhl 是微处理器设计的真正伟人之一，他的职业生涯始于 DEC 的 T-11 和 MicroVAX，然后帮助 DEC 过渡到 Alpha RISC 设计（21064）。正是 Dobberpuhl 在 Pal Alto（PA Semi 后来以此得名）创建了设计 DEC StrongARM 处理器的设计中心。一种处理器，后来被英特尔购买并成为 ARM 处理器的 XScale 系列。
英特尔收购 StrongARM 产品线后，他帮助创办了 SiByte，制造基于 MIPS 的 RISC CPU，并在 SiByte 被 Broadcom 收购后继续这样做。因此，当他开始 PA Semi 时，与其说是关于 PowerPC，不如说是关于 RISC，PowerPC 恰好是他们选择使用的架构。设计团队在各种 CPU 架构方面拥有丰富的经验，包括 SPARC、Itanium 和早期的 Opterons。由此你可以看到为什么这次收购对苹果如此有吸引力。
从 PA 成立到 Apple 接手这几年（2003~2008 年），他们确实设计、营销和销售了基于他们 PA6T 内核的 PowerPC 处理器系列，称为 PWRficient。PA6T-1682M 是双核 PowerPC 处理器（13xxM 是单核版本），每个内核运行频率高达 2GHz，具有 64K 的 L1 指令缓存和 64K 的 L1 数据缓存。它们由 TI 采用 65nm 工艺制造，运行电压为 1.1V。L2 缓存是可扩展的，并在内核之间共享。在 1682M 中，这是一个带有 ECC 的 2M 8 路高速缓存。最有用的功能之一是它们的时钟步进。它们可以仅以每核几瓦的功率降至 500MHz，然后在 25us 内恢复到完整的 2GHz。
在苹果以 3 亿美元收购 PA6T 之前，PA6T 只上市了几个月（从 2007 年底到 2008 年 4 月），但在此期间，PA Semi 赢得了无数design win。Amiga 选择它用于 AmigaOne X1000 计算机。AmigaOne 直到 2011 年才上市，这意味着虽然 PA Semi 被收购并完全由 Apple 控制，但他们仍然继续为之前的客户制造、支持和供应 1682M CPU。
PA6T 是一个非常棒的处理器，它被美国国防承包商选择并设计到许多计算机系统中，有人不喜欢改变——比如它的国防承包商——所以部分是在美国国防部的推动下，Apple 继续生产（或者更确切地说是让 TI 生产）PA6T 处理器。
Curtis-Wright 将 PA6T 设计到他们新的 CHAMP-AV5 DSP VME64 板卡中，该板用于在众多军事应用中进行信号处理。他们还在 VPX3-125 SBC 中使用了 PA6T（1.5GHz）。在 PA6T 中还设计了 Themis 计算机、NEC、Mercury 和其他计算机。另一家基于 PA6T 的电路板制造商 Extreme Engineering 将该设计称为“开创性”。
如果 PA Semi 没有被 Apple 吞并，那么看看 PA Semi 能取得怎样的成就会很有趣。很明显，我们看到了 PA 团队在 Apple 使用其 A 系列处理器时所取得的成就，但很明显 PA 对 PowerPC 架构也有一些特别之处。
也正是因为这单收购，苹果开启了其辉煌的芯片自研历程，也帮助公司成为了手机、电脑和一系列电子设备市场的龙头，他们未来会有什么样的计划，也值得我们期待。同时，这家巨头的成长轨迹，现在也正在被国内一些系统厂商“模仿”。
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