先挖人 再分手 蘋果自造GPU是被逼無奈?

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智東西(公眾號:zhidxcom)

編 | 海中天

導語:蘋果希望在產品方面盡可能擁有更多的底層技術,它向芯片投入了許多資源。決定自己設計GPU,原因其實再簡單不過:因為GPU太重要,蘋果無法信任其它企業;同時,蘋果完全自主把控GPU的設計,無論是對AR/VR領域,還是深度學習、人工智能和自動駕駛方向,都是極為重要的布局。

10年來,在蘋果的幫助下,Imagination Technologies建立了強大的高端移動圖形芯片業務,一年前,蘋果公開表示不願意收購Imagination公司,現在英國圖形技術公司Imagination Technologies似乎走到了四面楚歌的境地,它的移動技術可能會像MIPS、PowerPC、Tegra和OMAP一樣被拋棄。

一、蘋果扼殺Imagination

Imagination為移動圖形芯片提供專利性參考設計,企業獲得授權之後就可以定製芯片,製造芯片,這種芯片屬於應用處理器的範疇。

在iOS和Apple TV設備中,蘋果使用的是A系列處理器,在Apple Watch中使用的是S系列處理器,這些芯片都是蘋果獲得Imagination PowerVR GPU技術授權之後製造的。Mac使用的處理器不同,有些是安裝在英特爾Core x86 CPU中的圖形芯片,有些則是AMD、Nvidia提供的獨立圖形芯片。

Imaginations約一半的授權營收來自蘋果,如果未來蘋果開發自有圖形芯片,替代PowerVR,必然會給Imaginations造成致命打擊。

二、先進GPU開發失去了iOS的支持

一旦蘋果有了自己的GPU業務,受到衝擊的不只是Imagination。由於蘋果向自有GPU技術轉移,Imagination的授權營收將會減少一半,無奈之下,競爭對手隻好轉向其它地方,為先進的GPU技術尋找市場。

Imaginations預計會在2來年之內推出下一代Furian移動GPU技術。如果沒有龐大的高端市場提供支持,讓產品迅速普及,為持續研發提供資金,最終命運肯定不好,之前也曾出現過一些芯片架構,比如德儀OMAP、Nvidia開發的Tegra、IBM開發的PowerPC、Sun Sparc和MIPS CPU,它們都得到了廣泛的讚揚,但是無法商用。

對於蘋果的移動設備競爭對手來說,最大的問題在於:開發先進GPU技術需要投入龐大的資金,需要長期投資,需要可靠的高銷量作為支撐。開發GPU時還會涉及許多知識產權專利。之前AMD、Nvidia在桌面GPU市場競爭時就曾碰到過相似的問題。

蘋果專注於高端、高價移動設備,它對移動圖形芯片有著近乎偏執的追求。iPhone、iPad為蘋果創造營收,蘋果用賺到的錢支持PowerVR GPU發展,Imagination及其它製造商因為投資而獲盜。如果蘋果自己打造iOS GPU生態系統,這種福利就會終止。

三、蘋果的饋贈

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三星在芯片中將Imaginations PowerVR MBX GPU與ARM CPU通用處理內核結合在一起,2007年iPhone推出之後,蘋果移動產品線的圖形技術也一直在變化。

為手機安裝強大的GPU,瞄準主流用戶,這是蘋果iPhone戰略的重要組成部分,後來蘋果又將“加速圖形合成概念“引入移動產業。2001年至2006年,為了讓Mac與Windows區別開來,蘋果在Mac中增加了macOS Xs Quartz圖形層,它就是加速圖形合成概念的起源。

在iPhone的幫助下,Imaginations獨特的GPU設計成為移動市場的首選設計。後來蘋果又推出了iPad,它創造的市場與Mac一樣大,平板需要的GPU比手機更強大,效率要求更高。

四、蘋果奪回GPU控製權

多年來,一直就有消息說蘋果準備將A系列芯片的生產業務從三星LSI工廠轉移到台積電,因為台積電的工廠製程更先進。

從A4處理器到最新的A10 Fusion處理器,蘋果花了7年時間開發ARM CPU內核,在整個過程中蘋果在CPU架構上取得許多突破,最引人注目的是2013年在A7處理器中采用了64位架構。

在設計芯片時,雖然蘋果以Imaginations參考設計作為基礎進行定製化設計,但是基本遵循了PowerVR的公開路線圖,至少在硬件方面是這樣的。

2014年,蘋果為開發者提供了 Metal API,它可以讓iOS程序的圖形運行效率更高,比如減少CPU加載時間,完全發揮GPU內核的優勢。

到了2015年,蘋果將Metal引入到Mac,由此證明技術不只可以與 Imaginations GPU匹配,其它GPU也可以使用。

五、開發GPU的傳聞早就有了

2008年蘋果收購了PA Semi,2010年收購了Intrinsity,這兩家公司後來都成為了蘋果芯片研發團隊的一部分。到了2011年蘋果收購閃存芯片設計商Anobit,2012年收購指紋傳感器設計商AuthenTec,如此一來,蘋果芯片就成了ARM CPU設計的一個“分叉”。

Anaobit總部設在以色列Haifa的Scientific Industries Center(科學產業中心),蘋果在這里設立了芯片研發中心;AuthenTecs總部位於佛羅里達Orlando附近,蘋果在這里建立了墨爾本設計中心(Melbourne Design Center),主要用來完善Touch ID技術。

2012年,有報道說蘋果從德儀招募工程師,將他們安置在以色列Haifa 和Herzliya Pituah區。除了開發Wi-FI、藍牙、GPU芯片,德儀以色列園區還開發OMAP處理器,這是一款應用處理器,Google開發Android 4.0時曾經以它作為重點,亞馬遜Kindle Fire也使用了該處理器。和蘋果一樣,德儀也采用了PowerVR GPU技術。

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由於需求不大,到了2012年德儀終止OMAP的開發工作,蘋果的競爭對手如果想獲得硬件,自此少了一個來源。

2013年年初,蘋果挖來十多名前AMD工程師,在Orlando附近開發芯片。蘋果還在佛羅里達招募參考模型工程師,要求他們擁有給GPU硬件建模的能力。還有一些招聘消息要求應聘者可以讓iOS在“矽前製程平台”上運行。

2014年,蘋果又招募員工,主要從IBM、AMD、飛思卡爾等公司招募工程師。在德儀奧斯汀(Austin)有一個IBM工廠,後來工廠衰落了,蘋果抓住機會從工廠招人,自此之後,蘋果還在那里建了一個大型運營中心。

2015年,AppleInsider報道稱,有許多傳聞暗示蘋果正在積極開發移動GPU,開發工作已經秘密持續了幾年。

2016年3月,有報道說蘋果與Imagination談判,試圖收購它。當時蘋果擁有Imagination約10%的股份,英特爾是大股東。不過蘋果沒有提交正式收購公司的要約。

如果收購Imagination的GPU團隊和設計團隊,可能會導致一些與GPU開發無關的部分被剝離。另外,公司約一半的營收也會蒸發。收購完成之後,人才將會流失。

最終蘋果放棄收購,不過它繼續向Imagination挖人。去年10月,AppleInsider在報道中指出,在過去2年里蘋果從Imagination招募了至少25名員工,與之前開發GPU的傳聞不謀而合。

六、授權問題

Imagination不蠢,它當然知道蘋果已經花了幾年時間研發GPU,也知道蘋果正在挖人。Imagination公開表示,蘋果是公司的最大客戶,它已經通知Imagination,說自己在未來15個月或者2年的時間里不會再在新品中使用Imagination的知識產權。

從另一方面來看,Imagination對蘋果的說法保持懷疑,它居然說自己不再需要Imagination技術。Imagination認為,從基礎起步設計全新的GPU架構,不侵犯知識產權,這是一件極其困難的事。

蘋果與高通也存在相似的糾紛,圍繞基帶移動技術授權問題,蘋果起訴高通。每年蘋果要向高通支付幾十億美元費用,與PowerVR GPU有關的授權費每年不到1億美元。

蘋果持有Imagination少量股份,拋棄Imagination首先考慮的不是成本,而是蘋果想使用新技術,這種技術Imagination無法提供,而蘋果又不想讓競爭對手分享。

七、圖形內容

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蘋果決定自己設計GPU,原因其實再簡單不過:因為GPU太重要,蘋果無法信任其它企業。終止合作的消息讓Imagination股價大跌,畢竟公司一半的營收來自蘋果。蘋果謀求獨立並不讓人吃驚,實際上這是不可避免的一步

圖形代表著未來,就目前而言,圖形的地位越來越重要。如今所有的功能和體驗全都是以圖形處理作為基礎的,科技公司都想在圖形技術上領先。

機器學習?離不開GPU。AR與VR?同樣如此。即使是眩目的使用案例、玩高分辨率遊戲,全都需要依賴GPU。

為什麼?部分是因為圖形處理器的運行原理決定的。傳統CPU處理任務時是按順序進行的,GPU不同,它可以並行完成大量計算。在矽芯片世界里,GPU是多任務處理能手,它可以處理海量數據,這點CPU可望不可及。

Moor Insights & Strategy創始人Patrick Moorhead認為:“與以前相比,我們對GPU的依賴越來越大。有了正確的算法,在GPU上運行機器學習技術的速度比CPU快了10倍,也就是每瓦特性能高10倍。”

毫無疑問,機器學習是相當重要的技術,蘋果雖然保持沉默,但它也是重要玩家。去年Backchannel報道稱,在任何給定時間點,機器學習讓Siri變得更聰明,可以預測下一個將會打開的APP是什麼。機器學習相當於“結締組織”,讓iPhone可以預測用戶的日常需求。

在機器學習領域,蘋果仍然落後Google很遠。在數字助手市場,蘋果將領地割讓給亞馬遜,目前Alexa已經進入幾十款設備,包括iPhone。

在AR與VR領域,蘋果也不是很“發達”,雖然AR與VR技術沒有變成主流,但是至少朝著主流方向前進。AR與VR無疑是關注的重點,最近蘋果CEO庫克曾表示,他認為AR的規模和智能手機一樣大,可能會造成像iPhone一樣的影響。

要想提供高分辨率、流暢的圖像,GPU相當重要,多年來蘋果就在銷售Apple TV,試圖用它征服客廳,Apple TV是一個小小的黑色盒子,它要與完整的遊戲機競爭,在這場戰爭中GPU也很重要。

對於科技巨頭來說,圖形都是至關重要的技術,對蘋果而言尤其如此,它還有許多追趕工作要做。GPU如此重要,蘋果別無選擇。

八、獨自前行

多年來,蘋果就在製造自有處理器。A系列處理器最為引人關注,因為iPhone用的就是A系列處理器。近幾年,蘋果又推出了S系列處理器,安裝在Apple Watch上。W1芯片是一種藍牙芯片,可以讓Air Pod保持藍牙連接。去年MacBook Pro增加了T1芯片,它為Touch Bar、Touch ID增加了安全層。

Jackdaw Research創始人Jan Dawson認為:“總體來看,蘋果希望在產品方面盡可能擁有更多的底層技術,它向芯片投入了許多資源。”

向圖形芯片進軍,可以看成是“續集”。在關鍵組件上,蘋果不想依賴外部合作夥伴,而且越來越多的大型科技公司都在向芯片投資。投資芯片帶來的好處是多種多樣的,你可以根據自己的設備設計特殊芯片,尋找新奇的方式讓產品實現差異化,如果其它企業的手表出現問題,自己不會被拖累。

蘋果擅長開發芯片。Moorhead說,A系列芯片每年的性能提升25%,這種提升速度之前還沒看到過。

並不是說蘋果能夠在圖形領域複製移動CPU的成功。Moorhead表示:“我喜歡將GPU形容為黑魔法,因為要做好相當相當困難,知道怎樣做的人很少很少。”執行很難,人才稀缺,開發GPU時可能會有一個大障礙:設計一款高效GPU,不要引來訴訟。

Imagination Technology實際上早就在考慮起訴了,它在聲明中表示:“蘋果斷言說自己不再需要Imagination的技術,不會侵犯Imagination的專利、知識產權、機密信息,目前它沒有展示任何證據證明這一點。”密切關注蘋果舉動的不只是Imagination。

Dawson稱:“蘋果能夠拿到專利授權以及相關的東西嗎?這是一個大問題。”他和Moorhead都認為這個問題是可以解決的。IBM等企業願意授權技術,這些都可以在法律上幫助蘋果。另外,蘋果擁有2500億美元現金,它可以抽出一部分購買擁有專利的芯片製造商。積累知識產權需要兩樣東西,這兩樣東西蘋果恰恰具備:一是創造力,二是金錢。

即使存在風險,這種風險也是值得去冒的,蘋果可以在圖形技術上掌握自己的命運。

原文來自:appleinsider、連線

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