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苹果手机芯片走下神坛?

作者:匿名 时间:2019-11-12 14:02:29】

很久以前,苹果的A系列芯片是他们的旗帜之一。他们也为竞争对手的竞争感到骄傲。但是苹果公司昨天发布的新芯片——a13仿生处理器。然而,我们第一次看到他们和他们的朋友之间的比较。在许多分析师看来,这似乎发出了苹果“焦虑”的信号。

据苹果公司称,新款A13BINIC采用7纳米工艺,包含85亿个晶体管,是苹果历史上最集成的晶体管芯片(a12为69亿),而A13BINIC则配备了智能手机历史上最快的cpu和gpu。同时,苹果还表示A13BINIC是专门为机器学习而设计的——在其cpu中增加了两个机器学习加速器,带有更快的神经引擎,用于实时照片和视频分析。

不过,从上图可以看出,苹果的比较都是与去年年底发布的小龙855和去年9月发布的麒麟980相比较,但事实上,华为最近推出了新的麒麟990系列。我们可以看到,麒麟990 5g采用7纳米以上工艺,集成晶体管超过100亿个,成为行业内第一个突破数十亿的移动soc。就技术和晶体管数量而言,华为已经远远超过苹果。

从机器学习的角度来看,华为早在麒麟970就引入了独立的npu神经网络单元,麒麟980增强为双核,麒麟990 5g升级。其cpu采用“2+2+4”的组合,并将npu神经处理单元与达芬奇的2大细胞核+1小细胞核架构相结合。这又领先于苹果了。

此外,麒麟990 5g还集成了5g基带,苹果要到明年才会有5g登陆。最残酷的一点是,事实上,除了苹果,今年所有其他手机芯片制造商都已经有5g了。

从这个角度来看,苹果芯片真的开始走下坡路了吗?

苹果手机芯片的起源

2007年,苹果发布了革命性的第一代iphone。第一代iphone使用三星设计的基于arm的soc,而gpu使用想象技术的powervr。尽管第一部iphone的性能不错,乔布斯仍然决定建立一个苹果芯片研发项目。

苹果为什么要冒很大风险设计自己的芯片?根据福布斯帕特里克摩尔海德的报告,答案其实很简单。苹果选择冒这个风险是因为他们需要通过垂直整合来实现差异化和降低成本。苹果认为,有了ios、ios生态系统和当前的芯片,它可以提供更好的用户体验。

基于此,苹果开始计划未来几年苹果A系列芯片的开发。2008年,苹果从ibm挖走了强尼·斯鲁吉。此后,他一直是苹果芯片部门的副总裁,负责每一代苹果soc的设计。同年,苹果以2.78亿美元收购了帕洛阿尔托半导体(p a semiconductor),并赢得了一个150人的工程团队。在那一年的wwdc会议上,史蒂夫·乔布斯宣布该团队将为ipod、iphone和其他未来移动设备(ipad)开发定制芯片。

2010年,苹果推出了首个自主开发的a4芯片。根据eet报告,a4使用cortex-a8架构,苹果通过与三星和美国公司intrinsity的合作优化了cpu架构。但是三星也在自己的手机上使用了cpu。为了避免与三星的竞争,苹果在第一台ipad发布三个月后购买了其复杂性。这也是苹果在两年内收购的第二家芯片设计公司。迄今为止,苹果已经为自己的cpu奠定了基础。

然后在2012年,苹果以4亿到5亿美元的价格收购了以色列半导体公司anobit,目标是领先的闪存解决方案。据悉,anobit基于其专利msp(内存信号处理)技术,可以为企业客户和移动市场提供闪存解决方案。这项技术可以提高闪存系统的速度、耐用性和性能,同时降低成本。同年,苹果公司完全收购了奥森泰克。Authentec已经成为世界上最大的半导体指纹传感器供应商,苹果的touchid正是使用authentec的技术。两年后,苹果公司收购了passif半导体,旨在生产低功耗通信芯片。

后来,苹果试图在gpu上进行独立的研发。据Weifeng.com报道,2013年,苹果聘请了大量amd图形工程师在奥兰多工作,供应marvell和华为等gpu的图形核心技术设计师vivante总监utku diril也被苹果挖走。自那以后,苹果从ibm、amd和飞思卡尔等芯片制造商雇佣了又一批图形工程师。2015年后不久,苹果公司还收购了nvidia负责gpu架构的高级总监约翰·泰内菲尔德(john tynefield)。但到目前为止,苹果还没有在gpu上实现“独立”。

与高通和华为“战斗”多年

纵观整个手机市场,苹果和华为都使用了自己的芯片,而高通和联发科技也在小米和ov等多家手机制造商的需求下,在手机芯片市场占有一席之地。自从a4推出以来,苹果实际上已经开始与华为和高通竞争。从他们产品的比较中,也许我们也可以看到苹果芯片的威力。

(照片:半导体行业观察,数据源:快速技术)

苹果系列芯片的第一次测试是2010年在ipad上推出的a4。乔布斯说,这是苹果有史以来使用的最先进的芯片,a4是确保ipad速度、可靠性和电池寿命长达10小时的关键。但是林利集团当时的芯片分析师林利·格温娜普说:“我认为a4没有那么有说服力。A4似乎不是一种全新的产品。即使是,也不是太新。”

然而,根据当时分析师对a4的评估,该芯片与其他竞争对手相比似乎没有什么特别之处。

后来强大的竞争对手在2009年推出k3v1,这并不十分成功,当时华为第一款商用lte终端芯片Ba Long 700(称为基带)正式推出。据华为称,与当时的竞争对手相比,巴龙700是一款彻头彻尾的“落后”产品。然而,它打开了华为的基带大门,也是让华为站在5g端的火花的源头。这是另一个故事。

看看手机芯片巨头高通当年推出的处理器,它已经进入双核形式。这帮助小米手机1、索尼xperia s和诺基亚920顺利发布,尤其是小米的成功,使高通的双核处理器msm8260和msm8960成为移动市场的焦点。第二年,苹果推出了双核处理器。

然后,正如帕特里克·穆尔黑德在上面分析的那样,苹果通过将A系列芯片与其独特的ios相匹配,收获了很多粉丝。从最初的单核到现在的六核,苹果一直在稳步发展。根据相关得分数据,苹果a10和小龙835当时得分几乎相同,但a11推出后,苹果手机芯片达到顶峰。

根据行业分析,苹果的表现最强,如下图所示。尽管a11的规格相似,但其单核极客工作台得分是高通小龙835的两倍。单核性能可能比安卓手机处理器领先1.5代,多核性能可能比安卓处理器领先1.5代。其优点是性能好,功耗低。

至于高通,自进入移动市场以来,高通已经发布了一系列手机处理器,分为四个系列,分别为200,400,600,800。高通公司目前是世界上最大、最活跃的手机芯片制造商。高通从入门级到高端都有完整的布局。上表主要捕捉高通小龙8xx系列产品。目前,小龙855是高通公司的高端处理器。迄今为止发布的大多数安卓旗舰机器都采用了小龙855处理器。小龙600和小龙400依靠更好的系统兼容性继续发挥他们的力量,并迅速侵占市场的中低端。

对于华为来说,从k3v1和巴龙700明年的试水到第一个soc麒麟920。根据数据,kirin920采用了当时业界最先进的八核架构,这也是业界第一个真正的八核hmp方案。这使得华为麒麟920的基准一举超过许多竞争对手,也帮助华为mate 7吸引了大量购买。2014年,华为发布了首款64位soc麒麟620;。2015年,业界首款采用16纳米finfet技术的手机soc麒麟950问世。2018年,它退出了世界上第一个嵌入npu人工智能的手机soc芯片,2019年,退出了第一个拥有100多万个晶体管的soc麒麟990 5g。

巴龙的芯片也有华为的平行发展,isip的进步帮助华为麒麟逐步达到顶峰。

相比之下,苹果有点过于自满。尤其是基带的缺乏使他们面临当前的尴尬局面。

基带是生命之门吗?

我们知道手机基带在手机中起着非常重要的作用。基带芯片的性能将对手机信号起决定性作用。三星和华为都开发了自己的基带。同时,为了迎接5g时代的到来,两者都很早就推出了自己的5g基带。华为甚至将其5g基带——巴龙5000——集成到新麒麟990 5g上。相比之下,苹果晚了很多。

高通公司是苹果基带芯片的供应商,直到iphone7于2016年推出。然而,自2017年以来,苹果和高通在世界各地就专利纠纷展开了旷日持久的诉讼和反诉。苹果指责高祥向手机制造商收取不公平和高额的专利许可费,而高通则声称苹果窃取了其专利财产。为了平衡高通和寻找替代机会,苹果开始使用英特尔的基带芯片。但是因为基带是一项要求很高的技术,英特尔的基带花费了苹果很多钱。与此同时,根据行业传言,英特尔在5g基带方面的失败已经让苹果病入膏肓。这让苹果意识到开发基带的重要性。

为了平衡现在和未来,2019年4月,苹果和高通联合宣布,他们已经解决了全球范围内的所有诉讼。苹果公司同意向高通公司支付专利许可费,并达成协议在未来几年从高通公司购买基带芯片。与此同时,他们还从全国各地征集基带人才,并加入自主研究的行列。据悉,苹果公司在圣地亚哥新开了一家可容纳500人的办公室,并开始招聘与芯片基带相关的人才。他们甚至接管了英特尔基带部门的相关团队,并加紧努力。作为一个“备用轮胎”,英特尔已经退出了手机的基带。

然而,据消息人士称,苹果公司至少要到2021年才能开发5g基带。甚至有报道称,由于有限的技术储备和专利授权,苹果5g基带的开发过程将比预期慢,要到2025年才能上市。这让苹果慢了一步。

总而言之,苹果在芯片上的创新能力确实令人惊叹。他们对芯片的关注也让他们勇往直前。然而,2019年是否是苹果芯片甚至是iphone的分水岭,将留待以后观察。

*免责声明:这篇文章最初是作者写的。这篇文章的内容是作者的个人观点。重印半导体行业观察只是为了传达不同的观点。这并不意味着半导体行业观察同意或支持这一观点。如果您有任何异议,请联系半导体行业观察。

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