苹果 Mac 迎来自研芯片时代

此前根据彭博社的报道，苹果准备在年度开发者大会上宣布将旗下 Mac 产品线中的英特尔芯片全面替换为 ARM 处理器。知情人士同时指出，选在这时发布是为了让苹果以外的开发人员有时间做出调整，配合 2021 年推出的新一代搭载 ARM 芯片的 Mac 设备。

苹果 CEO 蒂姆·库克

会上，苹果 CEO 蒂姆·库克表示：一直以来，Mac 都是勇于创新，大胆推进新技术，拥抱变革以站在个人电脑行业的最前端，Mac 共经历过三次重大变革，分别是从最初的的架构转变为 PowerPC 芯片，再转化到 Mac OS X 操作系统，然后迁移到 Intel 芯片。

现在，Mac 又要向前大步迈进了！今天，苹果宣布 Mac 将转换到其自己的 Apple 芯片，第一款搭载该芯片的产品预计在今年底面市，整体应用开发的过渡预期花费两年时间。这是 Mac 用户有史以来第一次可以直接运行 iOS 和 iPadOS app。

当然，Mac 也没有完完全全放弃英特尔，还在酝酿支持英特尔芯片的版本。虽然发布会全程没有出现 ARM 的名字，但这仍被认为是整个 ARM 阵营的标志性事件。

苹果一处位置保密的实验室内的分享

根据 Johny Srouji 的介绍，苹果花了十几年的时间来创造和优化 Apple 芯片，最终带来了一个可扩展架构，在特性和性能功耗比上实现了业界领先，而这一切都源于 iPhone，iPhone 所需的性能和能力要在那么小的设备上实现当时看来几乎是不可能的，于是苹果将重点放在了性能功耗比上，一代又一代不断进行突破，一直到今天的 A13，这也让手机性能提升了 100 倍。

随后，团队遇到了另一个机遇就是 iPad，虽然 iPhone 的芯片能够驱动主流的 iPad，但还是希望性能更上一步，起初是因为 iPad 的视网膜显示屏需要一个定制芯片，所以团队扩展了原有的架构，进而为 iPad 设计出了最为优化的以及更高性能的芯片，从 A5X 开始打造了一系列专为 iPad 设计的系统芯片。

通过更大的图形处理器和更宽的存储器子系统将 iPhone 的图形性能提高了一倍，这让 iPad 本身独具一格，最新推出的 iPad Pro 的图形性能比第一代 iPad 快了 1000 倍，这样的变化只用了十年，这也是 iPad Pro 比大多数 PC 笔记本电脑都要快的原因之一，这也意味着将这一架构扩展至 Mac 中也会创造非凡效果。

如果将 iPhone、iPad 和 Watch 三者所使用的处理器加在一起，苹果在短短十年间便交付了 20 亿个系统芯片。

如今，苹果决定将这一技术以及方法引入 Mac，这将会让其性能上到崭新的台阶。谈到性能，一个不得不提的话题就是能耗，因为当今所有的系统均受到能耗、散热或者两者同时制约，笔记本电脑往往是牺牲性能以换取更少的能耗，以达到便携的目的，如大家所见，通常想提高性能，能耗必然增大，最理想的状态如下图所示：

这就是 Mac 的规划。

基于多年来设计全球节能芯片的经验，苹果的计划是大幅提高 Mac 的性能，与此同时减少能耗，这个理由足以说服苹果自研自己的芯片。

整个架构包含多项定制化技术，当这些技术与软件整合在一起时可以带来更大的创新，在先进的电源管理系统的帮助下，苹果将最大化性能与电池续航时间，比之前更好、更强大；与同类产品相比，安全隔区将实现最大的安全性；高性能图形处理器将带来更好的性能，使之在专业应用层面更给力，且在游戏方面更加突出；芯片与神经网络引擎的结合让 Mac 的机器学习表现更优…

这些对 Mac 意味着什么？

苹果正在针对 Mac 产品线的一系列系统芯片进行优化，这会带来一系列独特的功能，这种共同架构将遍布全部产品线，方便开发者用优化后的软件为整个 Apple 生态系统编写程序。这是 Mac 用户有史以来第一次可以直接运行 iOS 和 iPadOS app。

开发者如何过渡到新的芯片上？如果开发者希望自己的应用充分发挥最新芯片的能力，最好的方式就是使用原生 App 开发，所有开发者在为 Big Sur（新一代的桌面操作系统 macOS 的全新版本被命名为 Big Sur）更新自己的应用时当然就把这些应用打造成适配 Apple 芯片的原生应用。广大消费者在新系统上线的第一天就可以体会到这些原生应用。

在开发者开发过程中，都是统一使用 Xcode 进行编写，所有新功能已经全部集成到 Xcode 中了，不论 iPhone、iPad 还是 macOS 都可以使用同一套代码进行开发，开发者只需要打开自己的应用代码然后重新编译，大部分开发者只需要花费几天时间就可以搞定。

为此，苹果创建了 Universal 2，这是一种新型 Universal 二进制程序代码，既可以在装有 Intel 芯片的 Mac 上运行，也可以在装有 Apple 芯片的 Mac 上用。

目前微软、Adobe 等主流厂商都在进行全新架构应用的适配。现场也实际使用一台搭载 A12Z 芯片的 Mac 电脑进行演示，除了原生应用 Final Cut Pro X 之外的第三方应用，包括 word 和 PS 使用都非常流畅。

在全新的 macOS 中，也包含了一个很好的模拟器 Rosetta2，可以直接在苹果芯片的电脑中运行 X86 架构应用，可以使用户顺畅过度到全新的 Mac 当中。在现场演示中，可以模拟器中直接运行建模软件，可以进行实时渲染，保证了新 Mac 的兼容性。

最后，运行 Apple 芯片的 Mac 电脑，可以直接运行 iPhone 和 iPad 的应用，可以直接在应用商店中下载熟悉的 iPhone 应用，通过这项兼容设置，用户可以在上手 Apple 芯片 Mac 的第一时间，就能顺利上手使用。

在过渡中最重要的部分就是 Rosetta，这个技术让当初 PowerPC 的应用在基于 Intel 的 Mac 上运行成为可能。如今，macOS Big Sur 内包含一个新版本的 Rosetta，也就是 Rosetta 2，这可以自动转译现有的 Mac 应用，让他们可以在新款芯片上运行，这次的版本更加强大且兼容性更好，可以在应用安装时进行转译，也可以在有需要的时候转译运行中的代码。

此外，苹果将新的虚拟化技术引入 macOS Big Sur，如果开发者想运行 Linux 等其他环境或者 Docker 之类的工具都没有问题。

如果开发者已经迫不及待，苹果提供了对应的软件文档和硬件产品，比如：

开发者现在可以通过 developer.apple.com 网站进行申请。

事实上，这件事情早有征兆，2019 年，苹果公司聘请了 ARM 公司的顶级芯片工程师之一 Mike Filippo，原因是苹果希望将自己的芯片开发扩展到更强大的设备，包括 Mac、耳机等新领域。苹果的 Mac 电脑使用了近二十年的英特尔处理器，苹果曾先后两次从 ARM 挖来高手的行动充分说明了：苹果想要摆脱对英特尔的依赖。

在当时的媒体报道中就指出：苹果内部发起了一项计划，在 2020 年以前用基于 ARM 架构的处理器取代其 Mac 计算机中的英特尔芯片，而 Mike Filippo 在服务器等更高级芯片方面的经验将有助于实现这一目标。至于苹果这场“去英特尔化”的行动结果如何，就交给时间来给出答案吧。

但是，这件事情其中的困难也着实不少。虽然苹果 A 系列芯片的单线程性能强大，但英特尔在多核性能方面仍然遥遥领先，而台式机天然具有不重功耗、重性能的特点。更关键的是，这样的转型必将带来高昂的成本：

• 第一，苹果公司在过去一年售出了数亿台 iOS 设备，由于出货量极为巨大，他们完全可以摊薄定制化处理器设计带来的固定成本。但在此期间，苹果售出的 Mac 设备只有 1900 万台，因此成本均摊空间相对更为有限。

• 第二，iOS 系统从起步之初就专门针对 ARM ISA 进行了设计，即使苹果着手设计自己的芯片（而非直接购买），对外部开发人员也不会造成任何影响。但 Mac 的情况则完全不同：虽然大多数应用程序只需要重新编译就能直接运行，但那些抽象级别较低的高性能应用程序往往会带来大量调整工作（这也是模拟环境所面临的主要挑战：对模拟环境中性能下滑的容忍度越低的应用程序，越是需要进行大规模重新编写）。

• 第三，PC 市场的体量总体处于下降趋势。对于这种已经“日薄西山”的产品类型，苹果真的有必要投入巨大的精力与资源进行架构转换吗？英特尔芯片虽然同样价格可观、速度表现不佳，但对于 Mac 这类在未来很难再有什么增长空间的产品来说，也已经非常够用了。

在随后观察到苹果与英特尔双方的变化趋势之后，可能就会发现：Mac 家族的 “去英特尔化” 不可避免。

苹果与英特尔的纠缠

一年之前，苹果公司曾邀请五位专栏作家参与讨论，并坦言自己对于 Mac 产品的重视程度不足。虽然苹果方面一直表示将尽最大努力满足专业用户的需求，但从目前的情况看，专业用户社区的声音并没能得到应有的重视。苹果此次就是要澄清这一点：Mac 仍有未来。

事实上，整个 Mac 产品线多年来都缺少变化以及有意义的升级。与之对应，iPhone 与 iPad 倒是一直在引入前所未有的工业设计与令人难以置信的强大芯片方案。

英特尔还停留在 10nm 制程

另一项现实也让苹果不得不在 Mac 身上寻求转变，这就是英特尔公司已经陷入泥潭，这家芯片巨头的技术路线图出了一些问题。2015 年，英特尔开始在俄勒冈州、亚利桑那州以及爱尔兰等地的工厂批量生产 14 纳米处理器。芯片制造商通常会在每个制程节点周期内对晶圆制造厂进行一轮升级，而后在节点周期之内分摊由此带来的巨额升级成本。但三年之后，英特尔仍然没能在三星的帮助下拿出按计划早该推出的 10 纳米芯片（直到今年，英特尔的 10 纳米处理器才刚刚到来），最终不得不继续扩大 14 纳米芯片产能。作为与英特尔处理器命运牢牢绑定的 Mac，自然也感受到了压力。

与此同时，台积电则在 2017 年凭借其 7 纳米芯片制程技术占得先机，并在今年开始生产 5 纳米芯片。 结合苹果的芯片设计经验，双方在去年秋季就成功让 iPhone 芯片在性能上与顶级 iMac 芯片相比肩。

去年，A12 芯片与最强的台式机 CPU 核心相比仍然较弱。但到今年， A13 处理器在 SPECint2006 基准测试中的表现已经与 AMD 及英特尔旗下的顶级方案相抗衡。甚至在 SPECfp2006 测试中，A13 也仅仅落后台式机芯片约 15%。

英特尔处理器的价格高昂

更重要的是，英特尔酷睿 i9-9900K 处理器最初定价为 999 美元，虽然后续批量投放市场时价格下调至 520 美元左右，但仍然相当昂贵。对于希望进一步升级 iMac 性能的用户，从默认提供的酷睿 i5-8600K（最初发售价格为 420 美元，目前已经下降至 220 美元）升级至 i9-9900K 需要额外支付 500 美元。而 A13 芯片的价格可能只在 50 到 60 美元之间。

说到这里，相信大家已经能够体会，苹果 Mac 产品线的这次转型必将到来。从 2017 年开始，苹果逐渐显露出对 Mac 家族的重视与投资意向——Mac Pro 正式推出，MacBook 系列迎来全新升级，键盘也经过重新设计。再结合英特尔芯片成本与性能的全方位劣势，敲下处理器替换这最终定音一锤只是时间问题。

转变的意义

苹果公司的这一次转变表明，下一代版本的 MacBook Air 可能会更便宜，带来更长的电池续航与更强的性能（目前 MacBook Air 中价格最低的 i3-1000NG4 处理器售价尚未公布，据估算这款芯片价格可能在 150 美元左右）。

另外值得关注的是 苹果会以怎样的速度将最新的芯片引入其高端计算机。 毕竟，A13 已经能够与英特尔旗下一部分强大的台式机芯片直接竞争，且 A13 专门针对移动设备进行了优化。通过匹配更大的散热结构，苹果能不能进一步压缩 A13 处理器的性能潜力？在未来一到两年之内，苹果有可能打造出与移动设备一样的顶级笔记本电脑与台式机产品吗？

这也是苹果对自家整体产品堆栈进行严格控制所带来的结果：首先，苹果在向下兼容性方面一直不像微软那么执着，所以有望带领软件开发者们快速进入过渡期，而果断的升级策略也让从业者们不像在 Windows 平台上那样需要考虑过多兼容性因素。

过去十年，苹果公司不仅弃用了 Carbon API，还在当前版本的 MacOS 中彻底终止了对 32 位应用程序的支持。果断的苹果，加上轻装上阵的开发者，升级道路相信会非常顺遂。

最后也是最有趣的一点，即苹果此次调整将给服务器市场带来深刻的潜在影响。作为英特尔家的大本营与立足根基，服务器市场直接反映着各类芯片产品的硬实力。Linux 创始人兼维护者 Linus Torvalds 曾解释自己为什么会在 2019 年对 ARM 芯片（换言之，这在苹果芯片身上可能同样适用）登陆服务器表示怀疑（大意）：

有些人认为“云”的存在会降低芯片指令集的重要性。本地开发、云端部署听起来多棒，但这根本就是胡说八道。如果大家在 x86 上开发，就得在 x86 上部署，这是为了保证部署环境与开发环境相统一，否则所有测试工作都将毫无意义。换句话说，用户还是倾向于选择在 x86 云托管服务身上多花钱，因为这些服务与本地测试环境的匹配度更高，也不大可能出现之前未曾发现的意外错误…… 没有这样一套开发平台，ARM 登陆服务器的计划将永远无法实现。这种宣扬 64 位“超大规模”的行为非常愚蠢，如果找不到想用的客户、也没有打算运行其上的工作负载、甚至根本没在市面上销售过与云端芯片相统一的消费级处理器，那这种一厢情愿的转换到底有什么意义？

要推行这场变革，唯一的方法就是证明用户可以轻松获得开发用的 ARM 设备、并以更低廉的成本在 ARM 设备上完成部署。对开发人员来说，能实际接触并使用到的实体硬件非常重要。我在这里负责任地讲，PC 能够统治世界靠的也是这一点……当然还有其他一些原因。x86 的成功同样遵循此道。世界还是那个世界，需求还是那些需求。

所以最后的决定性因素，恐怕还是苹果能不能在自研芯片的 Mac 上拿出与 X86 一样兼容性与通行性兼备的高吸引力方案。

其他更新

最后，本次发布会的其他更新包括 iOS 14 支持更灵活的桌面组件，资源库可以自动整理 App；iPhone 增加画中画功能，可以使视频停留在屏幕上，并且支持全屏播放或者缩放；Siri 体验和 UI 被重新设计，不再占用全屏，将比以往更方便查看信息，Siri 从今年开始支持发送录音，键盘听写功能加入神经网络引擎，同时扩大了新语种的支持，新翻译 app 也开始上线，方便不同语种人进行交流；Messages 引入列表指定功能，Memoji 进一步更新，群组功能加入回复特定信息，群组视觉形象可以自定义。

Apple maps 重新构建，导航功能更新，细节更丰富，同时引入指南功能和骑行指导选项，同样支持电动车引导功能，并且加入了拥堵显示等新功能；CarPlay 增加了新壁纸和数码车钥匙功能，使用 iPhone 即可解锁车门，进行驾驶，iOS13 用户也能使用该功能；iPad OS 14 更新，增加专为 iPad 设计的新功能，小组件同样被重新设计，大部分 iPad 应用增加了边栏功能…

iOS14 更灵活的桌面组件