苹果入选2017全球最具创新力公司：A10等处理器到底有多强大？

在 Fast Company 评选的《2017年全球最具创新力公司》榜单中，苹果排名第四，比2016年的排名上升了3个位置。目前，苹果创新能力仅落后于 Amazon、谷歌和 Uber，超过了 Snapchat、FB 和 Netflix。Fast Company 认为，苹果去年自行设计了四款芯片，该成就可以帮助苹果控制自己的命运，并同时创造吸引人的顾客体验。

苹果自主开发的四款芯片包括：iPhone 7 搭载的 A10 Fusion 芯片，AirPods 搭载的 W1 无线芯片，Touch Bar 版 MacBook Pro 搭载的 T1 芯片 以及 Apple Watch Series 2 搭载的 S2 芯片。

每款芯片都代表着苹果的技术创新突破。

A10 Fusion很强大

苹果每一年的新晶片公布都是一大看点，毕竟光是看着那不断上升的机能曲线，对于一名手机爱好者来说已经足够让人兴奋了。去年秋季发布会上，苹果带来了iPhone 7和iPhone 7 Plus搭载的A10 Fusion。新晶片的性能和上一代相比自然又有了很大的进步，40%的提升确实能够让人浮想联翩，想知道它究竟都能够做些什么。

我们可以这么说，A10 Fusion 晶片是自从苹果的片上系统转移到64 位处理器架构以来，它的进步最重大的一次。A10 Fusion 晶片拥有四个核心和33 亿个电晶体。尽管苹果并没有公开A9 晶片的电晶体数量，但我们可以猜测，这个数字肯定是介于A8 的20 亿和A10 Fusion 的33 亿之间。因为苹果没有公布具体数字，所以A9 的电晶体数量应该不会超过30 亿个。另外，苹果也透露它的GPU 为六核设计，但跑分结果暗示其L1 缓存和L2 缓存大小都不变。

A10 Fusion晶片的电晶体数量之所以能够比A8的多了超过50%，它独特的四核心设计(尽管多出来的那两颗核心很小)肯定居功至伟。另外，iPhone 7那颗强化过了的图像信号处理器也帮了大忙。如果它的制程和A9一样，继续沿用台积电的16纳米FinFET工艺，那么很明显，A10 Fusion的晶片尺寸一定比上一代更大。

苹果为什么不采用更有诱惑力的三星式14纳米FinFET制程?这主要是因为这样会使得生产复杂化。与此相比，优化晶片尺寸和元件布置可就成熟稳定得多了。

有一件非常有趣的事情是，苹果提到A10 Fusion晶片的性能最高可以比A9多40%，而我们通过跑分测试可以得知前者的核心频率是2.33GHz，纸面上只比后者的1.85GHz快25%。那么，这就意味着苹果很可能通过架构的优化，又多获得了不小的提升。

核心频率之外的提升尽管只有15%，但考虑到晶片的工艺制程没有任何变化，这已经是很重大的进步了。苹果能做到这一点，很有可能是因为晶片信息封装模块的热效能经过了优化。这几乎是唯一的可能性，因为苹果采用的是四个核心，性能两高两低的不均衡设计。

高达2.33GHz 的核心频率让苹果在设备的硬指标上足以接近竞争对手高通和三星，为了做到这一点，电晶体的设计可能也有了一些变化。通过提高电压，苹果将能够得到更高的频率。尽管这意味着不可避免的能耗浪费，但问题其实并不大，因为A10 Fusion 还有那两颗非常抢眼的核心。

比起iPhone 7的性能提升，业界更关心它独特的高低性能核心搭配的设计。通过这个改进，苹果实现了一种新的动态电压频率调节模式。苹果为此设计了专门的性能控制器，可以对核心负载进行智能的管理，做到让某些核心完全关闭。

这种理念看似和ARM所采用的很相似，后者2011年的Cortex-A15和2012年的big.LITTLE都是类似的设计，但苹果的优势在于，它可以按照需要，将任何iOS的软体接口重新部署给性能控制器，所以应用范围更广。

对于这两颗低性能核心，人们的关注点在于它们究竟是不是苹果定制的设计，还是说完全就来自ARM的手笔，比如Cortex-A53。虽说苹果一向都喜欢完全的自定制设计，但也不是没有采用现成CPU的先例，比方说Apple Watch第一代，就是用的Cortex-A7。这样一来，Apple Watch Series 2所采用的双核晶片，很有可能正是A10 Fusion所用的那两颗低性能高能效核心。

从苹果的宣传来看，采用这种设计的成效是惊人的。我们知道iPhone 7的萤幕亮度已经增加了25%，理论上本是一个「吃电大户」。然而在这样的情况下，苹果却表示iPhone 7仍然能够比iPhone 6s多出两个小时的续航时间。如果实际效果真的有那么好，A10 Fusion晶片的能耗管控能力可以说是高效得惊人。

有一个很关键的问题，那就是苹果为什么会选择在iPhone 7上实现这种独特的晶片设计。其实答案很简单，苹果已经对它的主核心设计进行了大量的优化，而这些改进已经几乎到头了，回报率越来越低。要提升性能，最简单的办法就是提高主频，但能耗和发热的问题任何人都不能不去重视。

通过优化设计，A10 Fusion的晶片尺寸很有可能已经增大了，可以用来容纳更多的电晶体，然而晶片尺寸当然不可能无限制增大，而且本身CPU的主频也不是无限提升的— —高端的桌面级CPU在过去的十年里其主频也被禁锢在3GHz和4GHz之间。

通过优化和再设计，苹果实现了A10 Fusion晶片性能上的又一次提升，但能耗却又更低，这毫无疑问是一次创新。

W1 无线芯片是Airpods的灵魂

苹果在发布最新一代的iPhone 7 同时亦发布了全新的无线耳机AirPods。虽然AirPods 在外观上的确没有为大家带来什么的惊喜，不过在内里却蕴含了不少突破性的创新元素，为用户提供好的无线耳机体验。不过苹果在发布会时却没有再多提及AirPods 的W1 晶片，但其实W1 主要有3 大特点，为大家提供前所未有的无线耳机体验。

一如在发布会中所说，AirPods 内置的W1 晶片，可以免除传统无线耳机繁复的配对步骤，只要轻触耳机再靠近iPhone 就可以完成配对，并透过iCloud 的连接，让你可在你的不同苹果装置之间自由切换。W1 晶片亦会随时与光学感应器和动态加速感应器合作，自动控制音讯和启动咪高风，让你可以随时使用一边或两边的AirPods。同时，只要你将AirPods 置入耳中，就能立刻播放。

苹果并没有公布过AirPods 到底连接的原理是使用哪种无线连接方式，不过却是支援蓝牙连接，外界推测AirPods 采用的是最新的蓝牙5.0，稳定而且高速的连接，不但可以提升你的使用体验，而且可以让更大的音讯档案进行无线传输，间接地让AirPods 可以提供更好的音质。

W1 晶片可以为用户提供圆润、高素质的AAC 音讯，在听音乐时可以提供更好的体验，而在打电话或与Siri 对话时，话音加速感应器就会自动识别，透过与W1 的处理后，两边的波束形成咪高风就可为你过滤背景及外来噪音，同时集中接收你说话的声音。

W1 晶片专以超低功耗设计，在使用时的电力消耗就只有传统无线晶片的三分之一，虽然AirPods 单次充电只有5 小时续航力，不过这个只因AirPods 的体积限制，无法提供更多的电池电量，所以苹果特意设计充电盒，AirPods 连同充电盒可以最高提供24 小时的总续航力。而且只需置于充电盒中15 分钟，即可为你提供3 小时聆听时间，要查看电量，只需把AirPods 靠近你的iPhone，或问问Siri 你的AirPods 还剩下多少电量。

MacBook Pro 搭载的 T1

去年十月份，苹果公司正式发布了 2016 年 MacBook Pro 更新，如此前曝光的消息，苹果确实以 OLED 触控栏替换了键盘上方的实体功能键，并将 Touch ID 首次整合到 Mac 平台上，位于触控栏最右侧，“删除”键的上方，它支持用户通过这个指纹识别器来登录设备，或者是通过指纹验证完成支付。

此前根据苹果开发者 Steven Troughton-Smith 深入挖掘显示触摸屏代码发现，这个触摸屏由一个单独的 ARM 处理器驱动，并且采用一个特殊的 iOS 操作系统和笔记本电脑的 macOS 一起运行。这个操作系统是苹果 Apple Watch 智能手表 watchOS 的修改版本，它本身是 iOS 的修改版本。这意味着 MacBook Pro 上的触摸显示屏独立于 macOS 运行。

这个 ARM 处理器型号是 T1，可能是苹果智能手表处理器 S1 的一个变体，T1 在一个 Ramdisk上运行特别版 iOS，它通过 USB 接收像素缓冲区，macOS 通过 USB 发送帧缓冲区数据，然后 T1 将多点触摸事件中继回 macOS。

但是苹果内部知情人士认为，如果是将 T1 芯片形容为 S1 芯片的变体，实在是过度泛化这项技术。

该知情人士表示：“新 MacBook Pro 上的 T1 芯片和 Apple Watch 的 S1 芯片因为都基于 ARM 架构，有着共同的工程和设计理念，但直接称之为Apple Watch 片上芯片系统的变体版本完全不准确。”

“就像 Steve Jobs 曾经说过的那样，OS X 和 iOS 有着相同的内核，而 Apple Watch 只是外延扩展。”该知情人士补充道，“仅仅因为使用了相同的例程以及一些相同的API而说芯片是一样的，完全不是这么一回事。”

但是很多人目前基本都认为 Steven Troughton-Smith 的说法是正确的。

“从理论上来说，在设备关闭的情况下Touch Bar 是可以运行的。”Troughton-Smith 表示，“所以即使是在桌面设备上，在不用完全切换到ARM的情况下，你就可以享受 iOS 设备上所有低功耗特性和安全保护的好处。”

因为这个触控板是可以用于打开电脑、认证用户身份的，因此可以说 Touch Bar 有一部分功能的运行是完全独立于 macOS 的。

而苹果公司软件高级副总裁克雷格·费德里希最近回复顾客邮件的内容，可能进一步证实了 Troughton-Smith 的上述说法。在那份费德里希与顾客互动的邮件中，顾客问到 Touch Bar 是否有可能成为 Boot Camp 的常规性功能栏，费德里希则好似确认了存在这种可能性。

如果说这些消息准确无误的话，这也就意味着新设备的 Touch Bar 是完全独立于 macOS Sierra 的。而这块 T1 芯片上到底隐藏着什么密码，等到新设备上市之后，专业芯片拆解机构应该很快就能解密。

Apple Watch Series 2 搭载的 S2 芯片

去年，苹果在第二代智能手表 Apple Watch Series 2 上，又推出了改用双核心设计的 Apple S2 芯片，将微型芯片性能提升到一个新的高度，使 Apple Watch 的速度提高达 50% 之多。此外，S2 还加入了新图形处理器，将图形处理性能提升到 2 倍。

不仅如此，苹果不忘继续改进 Apple S1 芯片，在 Apple Watch Series 1 智能手表上所更新的那枚芯片，同样改用了双核心的设计，加速性能表现，用户能够轻松感受到迅速启动自己常用的各种应用的快感。

它采用所谓的S2系统级封装(SiP)，搭载了较现有产品款式更快50%的双核心CPU以及更快2倍的GPU。

该公司在Apple Watch Series 2上展示一款观星应用程序(App)，以60f/s的速率实现更高5倍的效能，这一部份可归功于芯片的升级。

初具雏形的苹果芯片帝国的下一步计划

这是个系列的芯片，是苹果未来发展的支柱。会看一下，苹果的 A 系品牌作用是史无前例的，或者说最近已经没有哪个公司能够取得这样的成就，一个这样的团队竟能够开发出这么高质量的芯片。通常能够为自己的产品开发出这样的芯片的参与者总能代表“行业领先”，至少完全不输给高通。关键在于，这为苹果旗下产品自主设计硬件的“垂直整合”战略奠定了坚实的基础。

随着 iPhone 和 iPad 中 A 系列芯片的优势不断扩大，看到利润丰厚的市场拱手相让给苹果，一些口袋里有钱的厂商可能也蠢蠢欲动，开始思考他们能不能也自己设计芯片。然而短时间内要完成自主非公版的设计并不那么简单，这一点谷歌已经证明。

无论如何，迄今为止我们看到了苹果四个创新的芯片设计，分别为 A 系列、T系列、S 系列和 W 系列。尽管 S 系列、T系列和 W 系列刚刚起步还相对较新，但参照过去几代 A 系列芯片的发展步伐，苹果并没有就此罢休的打算，反而是要将其打造成业内一流的芯片。

我们也不清楚苹果下一步是什么，根据近年来的报道和爆料，摆在眼前的大概有三个迹象：

- 首先是集成调制解调器的 SoC 一体式芯片?

- 再者是自主设计 GPU 图形处理器单元，包括调制解调器?

- 最后还可能将 A 系列芯片带到桌面上?

观察手机行业 SoC 系统级芯片的研发历程，集成调制解调器似乎是必走的步骤之一，高通目前已经做到这点并且优势十分突出。最近沉寂已久的英特尔，开始为苹果某些型号的 iPhone 提供调制解调器，但早几年就有迹象表明，苹果同样有兴趣打造自主调制解调器，相信将其集成到 A 系列芯片之内只是时间的问题。

另外，从前年 12 月份开始，就不断有传闻显示，未来苹果不仅致力于移动芯片的 CPU 中央处理单元，而且还考虑自行研发 GPU 图形处理单元，相关工作“悄悄地在幕后进行中”，而不是长期从 Imagination Technologies 获取授权。据称一是成本因素考虑，二是性能因素，苹果不希望看到通过堆 GPU 核心集群来提升性能，核心越多稳定性就越差，而且功耗不易控制，反而倾向于较小或相对合理的 GPU 配置。

假如苹果真的有一支能力出众的 GPU 团队，并且愿意慷慨投资，那么苹果通过定制自主的 GPU 架构，将有可能实现重大的性能改进，无论是芯片面积还是性能，均可以比之前提供的 GPU 内核更合适整体芯片结构设计。苹果在这方面仍是新手，但已经拥有成熟且十分成功的 CPU 内核定制经验，这点有助于苹果少走弯路。

与此同时，苹果似乎要做的不只是移动芯片的主导力量。根据传闻了解，苹果极有可能将 A 系列芯片带到 Mac 产品线上，主要是因为在超低功耗芯片领域，A 系每瓦的性能与英特尔的差距逐步缩小。当然了，在高性能处理器领域，英特尔的领先地位毋庸置疑，不过低端入门级的超轻薄产品未来就很难说了，其实对于苹果最大的挑战还是在于不同芯片架构之间软件的无缝兼容问题，即使数年或数十年也不一定能够解决。

总之，从这四个系列芯片的发展势头来看，苹果在整个芯片行业还能有很长的发展之路，但就移动行业而言，苹果的食物链已经足够庞大，更多成果或许将在未来两三年内一一呈现。

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