蘋果打造獨步市場的 Apple Silicon,都賴 Johny Srouji 接下挑戰

作者 | 發布日期 2022 年 04 月 28 日 7:45 | 分類 Apple , IC 設計 , 晶片 Telegram share ! follow us in feedly


可能連賈伯斯都不知道,2007 年一個決定讓今日蘋果成為「半導體巨頭」。從 2007 年下決心自製晶片到 Apple Silicon 遍地開花,涵蓋 iPhone、iPad、Mac 等幾乎蘋果所有產品線。

最關鍵的是,蘋果並不是傳統意義的晶片設計公司,傾全力的 A 系列、M 系列晶片不過是為了讓產品與眾不同。蘋果晶片並不販售,僅用於蘋果產品,框架下能有如此成就,並非易事。CCS Insight 分析師 Wayne Lam 甚至預估蘋果晶片部門將成為全球收入 12 大晶片公司,達到這成就蘋果不過才花了 15 年。因晶片強勢表現,蘋果發表會的性能描述,也從庫克轉交給 Johny Srouji。

他並不喜歡在 Apple Park 搭建的場景裡照本宣科,更喜歡在蘋果以色列晶片研發中心實景錄影。桌上有一排排客製的 Mac mini 在各種溫度和壓力下測試原型晶片,通道有無數裸露電路板和晶片。「這裡就像矩陣(Matrix)」,這是 Srouji 受訪時的比喻。

2012 年蘋果收購以色列快閃記憶體驅動控制器製造商 Anobit,並在以色列海爾茲利亞(Herzliya)設立蘋果研發中心,加上已有的海法(Haifa)研發中心,目前 Apple Silicon 團隊約 1 千多名員工,團隊成員分布於以色列兩個研發中心、美國總部和世界各地。

開端

2008 年賈伯斯併購 P.A. Semi 和 Intrinsty,收齊了兩位傳奇晶片設計師 Sribalan Santhanam、Jim Keller 及曾在英特爾和 IBM 工作的 Johny Srouji,他們也成為蘋果晶片團隊的靈魂人物。團隊融合完畢,加上斥資從 ARM 買下高級架構授權,不到兩年 A4 晶片就順利登場,隨著 iPhone 4 一起顛覆智慧手機產業。

不過 A4 晶片被賈伯斯獨創的「Retina」螢幕光芒遮蓋,且 A4 核心架構也與三星處理器類似,並未引起業界注意。A4 晶片也是 Johny Srouji 團隊的第一個作品,同時對蘋果來說是掌握 iPhone SoC 的自主權。

Johny Srouji 回憶晶片設計像規劃錯綜複雜的城市,不過城市僅指尖那麼大。「如果你弄錯一個電晶體,會讓整塊晶片無法高效率工作,整個設備也會反應遲鈍。晶片不是軟體,可用 OTA 升級和彌補錯誤,出廠時就得確保每個電晶體都正確運作。」

▲ 蘋果海爾茲利亞研發中心。

或許也正是保持敬畏之心,A4 晶片只是按部就班設計和生產,準時出現在 iPhone 4。縱觀 A 系列、M 系列晶片,A4 是蘋果自製晶片的開始,也是 Johny Srouji 開創 ARM 時代的開始。

顛覆

本以為蘋果 A 晶片會繼續按部就班,與各同行「共進退」。 2013 年 Johny Srouji 就開啟「顛覆」行業之旅。時任 AnandTech 科技網站主編的 Ryan Smith 曾高呼「A7 真的顛覆世界」,這「世界」指的就是傳統晶片廠商掌控下的智慧手機 SoC。

A7 晶片採用 64bit ARMv8 架構,iPhone 5s 也成為首款搭載 64 位處理器的智慧手機。A7 加持下 iPhone 5s 擁有 Touch ID 指紋辨識功能,後續也推動生物辨識成為智慧手機業標配。A7 加速手機 SoC 向 64bit 轉變速度,高通也受影響,放棄研發中 32bit 晶片專案,傾資源投向 64bit 以趕上蘋果。

看到競爭對手面對 A7 這塊 64bit 晶片做出倉促決策時,Srouji 現在回憶依舊難以掩飾嘴角的笑意。A7 可說是蘋果自製晶片史上的里程碑。歷經四代,A 系列晶片已開始引領行業。

里程碑

下一個里程碑既可說是 A 系晶片本身,也可說是 Johny Srouji 本人。很早開始,蘋果 iPad 就開始使用與 iPhone 不同的晶片,或說是魔改版。可說蘋果未雨綢繆想把平板做大做強,但平板對很多人來說不過是大螢幕娛樂設備。

隨著 iPhone 6 Plus 出現,iPhone 螢幕尺寸一下子突破 5.5 吋,帶來的是 2.2 億支創紀錄銷量。但光鮮背後 iPad 卻有些迷茫,夾在 iPhone 和 Mac 中間,定位有些不明,於是蘋果打算改變 iPad,幫忙加上 Pro 後綴,螢幕擴大到 12.9 吋,並計劃 2015 年春季發表。

不過 iPad Pro 生產並不順,硬體、軟體和設計都未準備到位,最終庫克決定延後至秋季,也就是與 iPhone 6s 系列一起發表,這給予行銷、設計、軟體等團隊更多時間,但對 Srouji 團隊來說時間卻更緊迫了。原本幫 iPad Pro 準備的 SoC 是與 iPad Air 2 同款的 A8X(一年前處理器),倘若時間拖到 9 月,就需搭配最新 A9X,也就意味得同時發表 A9 與 A9X。

為了突顯 Pro 特性,A9X 還得與 A9 性能有明顯區分。最後 Srouji 團隊欣然接受挑戰,並花了半年完成 A9X 量產,而 iPad Pro 12.9 也準時登場。同年 12 月,Johny Srouji 成功晉升管理層,成為掌管蘋果硬體的高級副總裁,並額外獲得 9 萬股股票獎勵。

現在看 iPad Pro 產品線的重要性不言而喻,讓蘋果喊出「下一台電腦何必是電腦」豪言,緣由還是 iPad Pro 背後有夠強的晶片。以前是 A 系列魔改版,現在已是「桌面級」的 M 系列。

轉折

2017 年成為蘋果副總裁的 Srouji 又遇到蘋果自製晶片史上的下個里程碑,「把英特爾踢出去」。專注半導體業 50 多年分析師 Mike Demler 對蘋果的抉擇曾表示「他們最初準備把英特爾踢出去時有點猶豫,但這使 Mac 成為更具統治力的平台」。同年蘋果高層找了資深科技媒體召開圓桌溝通會,為性能表現低下的 Mac Pro 道歉,並表示蘋果努力扭轉 Mac Pro 的頹勢。

經歷過這場 Mac Pro Lives 會議的 John Gruber 曾在部落格寫下「事實勝於雄辯」結論。Mac Pro 爭論點在於英特爾處理器性能不足承受 Mac Pro 產品,同期 MacBook、Mac mini 一併因能效比不高遭抱怨甚至投訴。

下定決心前,蘋果也激烈爭辯過,一方始終認為傳統 PC 廠商不會獨自承擔處理器設計和開發,這有大風險,且蘋果需要適用 Mac mini 到 Mac Pro 所有定位 Mac 的晶片,難度超高。

Johny Srouji 提出兩個想法,一是如果自製晶片成功,能否提供比英特爾版 Mac 體驗更好的產品?另一是專案與 A 系晶片一樣,需年復一年反覆運算,甚至還要提供更多版晶片搭配更多產品,算是工程浩大。

最後 Johny Srouji 和團隊接受挑戰,就如他說「困難是好事,容易其實只是浪費時間」。對兩個想法,開發 M 晶片版 Mac 時,Johny Srouji 遊走於設計團隊、軟體團隊和蘋果 Pro Workflow 團隊間,晶片團隊與其他團隊的合作越來越緊密。

Apple Silicon 晶片架構師採用可擴展架構應付不同定位的 Mac 產品,加入 SoC 概念,將記憶體與 CPU、GPU 一起封裝,以解決數據傳輸延遲。隨著 M1 系列晶片成功,蘋果也對 Mac 產品線大刀闊斧改革,廢除唯輕薄論,回歸 Mac 該有的樣子。Mac 也成功搶走 iPhone 風頭,讓人喊出「蘋果又變回電腦公司了!」

改變

Apple Silicon 團隊也逐步成為蘋果所有產品開發的中心,掌門人 Johny Srouji 的影響力也越來越大,甚至也看成可能接任庫克的候選人。為了提高效率,Johny Srouji 設計一套新測試流程,整個實驗室都裝了攝影機,方便世界工程師遠端檢查,其實有違蘋果保密章程。

為了 A 系列和 M 系列晶片時刻保持領先地位,蘋果自 2015 年開始每年都會增加研發投資,到 2021 年有望超過 200 億美元。至於 Apple Silicon 團隊怎麼花,以及為什麼投入,庫克從不過問,一切都交由 Johny Srouji 安排。

以往蘋果發表會主角往往都是 Jony Ive 和設計團隊,或為 iPhone、iPad、Mac 增加新功能的軟體團隊。他們總有許多角度可炫耀,如優雅機身設計,打破硬體壁壘的生態融合。但從 M1 誕生開始,蘋果發表會主角也漸漸由 Apple Silicon 接棒,用戶更願意看到 M 晶片有更強能效比,也願意看到搭載 M 晶片的產品有什麼新形態。

這一切都是 Johny Srouji 站在自認為「矩陣」的蘋果晶片實驗室裡,為我們徐徐道來。蘋果自製晶片的故事可能大家聽過許多遍,但仍然喜歡以 Johny Srouji 這蘋果晶片背後男人為主角再回味一遍。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:蘋果