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SegmentFault 思否報導丨公眾號：SegmentFault
在過去的十年中，蘋果計算機已經從小眾市場發展到主流市場，這很大程度上要歸功於越來越多的 Mac 膝上型電腦和 iPad 平板電腦成為越來越受歡迎的 iPhone 附屬產品。
曾經只使用 Windows PC 的《財富》500 強企業現在要麼購買，要麼允許員工自備蘋果電腦。儘管蘋果在 PC 市場所佔的份額並不大，但其已成為行業巨頭。
就在本月 2020 年全球開發者大會召開之前，蘋果已經成為了全球首家市值超過 1.5 萬億美元的美國公司，其部件更換可能會擾亂主要供應商ーー包括長期供應 Mac CPU 的英特爾。
搭載 ARM 晶片的 Mac 即將問世
近日，外媒報導了蘋果計劃在 Mac 電腦上使用自己的晶片來代替英特爾晶片的計劃，據稱將在 6 月 22 日舉辦的 WWDC 開發者大會上宣佈這個訊息。
兩年多來，蘋果從英特爾的處理器過渡到 mac 處理器的意圖已經得到了充分的證明，而公開的原因——對晶片效能和製造過程的改進的不滿——隨著時間的推移變得越來越明顯。
Macbook、 iMac 和 Mac minis 在英特爾晶片上的速度同比只有小幅提升，而高階的 Mac Pro 和 Mac Pro 桌上型電腦則難以找到下一代英特爾 CPU 來採用。 與此同時，蘋果最新的基於 ARM 的 iPhone 和 iPad 在效能上大大領先於競爭對手，因此，搭載 ARM 晶片的 Mac 電腦即將問世也就不足為奇了。
蘋果的晶片開發野心
蘋果成功的關鍵之一是其內部晶片開發部門擁有推動整個行業向前發展的必要資金。 另一個關鍵因素是其與臺積電（TSMC）的緊密合作。
臺積電是台灣晶片製造公司，投入了數十億美元研發和製造裝置，以使晶片縮小到低於先前的限制。臺積電目前是全球僅有的兩家積極推進 2 奈米制造工藝的公司之一，而韓國三星尚未透露其計劃。 英特爾在製造如此小的晶片方面遠遠落後於其他公司，因為英特爾一直在努力將 10 奈米晶片商業化。
晶片研發企業之所以非常關心將可能的最小的晶片製造技術商業化是有原因的。較小的奈米數使更多的電晶體可以放入給定的晶片尺寸內，從而導致以下晶片變得更小且功能相同：（b）在相同尺寸下功能更強大；或（c）同時更小且功能更強大。在其他條件相同的情況下，與其他相同配置的 10 奈米晶片相比，一塊 2 奈米晶片將消耗更少的功率，執行更低的溫度並需要更少的空間，可能使每個係數減少五分之四。
這些改變將使膝上型電腦級別的晶片能夠在五年後安裝到常規尺寸的眼鏡框架中。實際上，是有一個路線圖可以實現這個目標的。
臺積電的時間表和蘋果承諾率先將每種新晶片工藝商業化的承諾使人們對未來五年 Mac、iPhone 和 iPad 處理器的發展方向有了一定的瞭解。
兩家公司已經發布了可預測的節奏，它們一起釋出了 16 奈米 A10（2016），10 奈米 A11（2017），7 奈米 A12（2018）和 7 奈米 A13（2019）。到今年年底，臺積電和蘋果將在商業上釋出首批 5 奈米晶片，幾乎可以肯定以“ A14”為名。臺積電已承諾在 2022 年推出首款 3 奈米晶片（很可能是 A16） ，並正積極開發一種 2 奈米工藝，預計在 2024 年或 2025 年推出。
然而，重要的是要明白，蘋果的晶片開發野心並不侷限於單一型別的處理器。 目前已經有三種型別的蘋果 CPU，這個數字很快會增加到四到五種，以支援 Mac 從英特爾轉型，然後再增加到支援未來的蘋果智慧眼鏡。
類別如下：
A系列：標準的 A 系列新品通常用於 iPhone 中，偶爾也用於其他蘋果裝置，如 iPad、iPod touch、HomePod 和Apple TV。 它們從最初的時候就已經被平衡，以實現節能的效能。
A 系列 X / Z：A5X、 A6X、 A8X、 A9X、 A10X、 A12X 和 A12Z 最初是為 iPad 開發的，但偶爾也用於 Apple TV。它們經過平衡，可以為標準A系列晶片提供強大的功能，同時還可以消耗更多的能源並佔用更多的物理空間。在所有這些高效能 iPad 晶片上，“ X”字尾一直保持一致，直到 2020 iPad Pro 發行時才改為“ Z”字尾。
S 系列: S1 到 S5 晶片系統驅動蘋果手錶系列智慧手錶。每個模組的中心都是舊版 A 系列晶片的簡化版本，旨在佔據更小的空間和更低的功耗。但是，CPU 不一定使用最新的臺積電製造工藝，因為蘋果和臺積電似乎已經將每個新工藝的初始生產能力保留給 iPhone 或 iPad 晶片。例如，當 iPhone使用 14 奈米和 16 奈米晶片時，2015 年份的 S1 使用 28 奈米的製造工藝。但是，每個後續的 S 系列晶片所使用的過程仍然模稜兩可。
Mac 晶片：儘管並非不可能，但蘋果不太可能僅在 Mac 中重用現有的 iPhone 或 iPad 晶片。據報導，該公司正在開發具有12個CPU核心的5奈米Mac晶片，並計劃將來提供具有12個以上核心的晶片。這意味著可能會有兩款專門針對 Mac 的 ARM 處理器，一款面向膝上型電腦和筆記本級 Mac，另一款面向類似 iMac Pro 和 Mac Pro 的超高效能桌上型電腦 Mac。蘋果是否為這些 Mac ARM 處理器使用 X 系列，Z 系列或其他某種品牌的商標仍待觀察。
在每一種情況下，蘋果都會瞄準平臺優化的效能和能力之間的平衡。 該裝置的電池越小，蘋果公司縮小或減少這一形式因素的野心越大，晶片將提供更少的原始馬力。 相反，在電池壽命和晶片大小不是主要考慮因素的情況下（例如在桌上型電腦 Mac 上)），晶片可以大顯身手，消耗盡可能多的能量來完成任務，只受制於冷卻和桌面形式因素。 由於蘋果公司積極的每瓦效能能源優化設計，這兩個問題都不會將公司的 ARM 晶片限制到英特爾桌上型電腦和膝上型電腦 CPU 所束縛的程度。
未來五年晶片研發預測
由於工程問題和大流行病的考慮，一切都可能會發生變化，蘋果未來五年內晶片大致預期如下：
2020 年: 一個用於 iPhone 的 5 奈米 A14，一個用於Apple Watch 的 S6，可能還有一個用於 iPad 的 5 奈米 A14X （更有可能是2021年）。 除非蘋果計劃在 Mac 上使用 A14X，否則它將在 2021 年商業版釋出之前，向開發者預覽一款單獨的入門級 Mac 筆記本晶片。
2021年：適用於 iPhone 的 5 奈米 A15，適用於 Apple Watch 的 S7，最可能適用於 iPad 的 A14X / A15X，以及幾乎可以肯定的商業版本的 Mac 膝上型電腦（例如，“ X1”）和桌上型電腦（“ Z1”）晶片。
2022年：適用於 iPhone 的 3 奈米 A16，適用於 Apple Watch 的 S8，可能適用於 iPad 的 A16X，第二代 Mac 膝上型電腦和桌上型電腦晶片，以及可能適用於蘋果開發的 5 奈米或 3 奈米智慧眼鏡晶片。
2023年：適用於 iPhone 的 3 奈米 A17，適用於 Apple Watch 的 S9，可能適用於 iPad 的 A17X，第三代 Mac 膝上型電腦和桌上型電腦晶片以及 5 奈米或 3 奈米的智慧眼鏡晶片。
2024/2025：適用於 iPhone 的 2 奈米 A18，適用於 Apple Watch 的 S10，適用於 iPad 的 A17X / A18X，第四代 Mac膝上型電腦和桌上型電腦晶片，以及第二代 3 奈米智慧眼鏡晶片。
未來五年有很多東西值得期待
我們不可能知道每個晶片的具體年度效能增長情況，其中大部分還遠未最終確定。但蘋果過去的業績記錄提供了一些普遍的預期。 除了每年或每兩年根據奈米制造規模的大幅下降以及隨後對同一奈米工藝的改進而對電池壽命進行小幅度改進外，可以假設某些任務的單核效能每年提高 15% 至 30% ，多核效能的提升幅度從 40% 至 200% 不等，這取決於蘋果某一年的整體產品優先順序。
目前有兩個關鍵領域可能會在未來五年的不同時期對多個蘋果晶片造成影響。
首先，蘋果計劃將自行設計的 5G 調變解調器整合到部分晶片中，去年還以 10 億美元的價格收購了英特爾的智慧手機調變解調器部門。 除了努力在 CPU 領域遙遙領先於英特爾之外，它還將與高通競爭，後者生產膝上型電腦、智慧手機、智慧手錶和 XR 耳機晶片。 除了推出自己的 5G 服務之外，高通還專注於提升處理器的 GPU、攝像頭支援功能以及更廣泛的人工智慧功能，這些都是蘋果不想落後的。
換句話說，未來五年有很多東西值得期待——一系列更快、更節能的蘋果 ARM 晶片，遍佈更廣泛的裝置和用例。期望在本月 WWDC 上獲得有關 Mac ARM 計劃的更多具體細節，然後是到今年年底在 iPhone 12 型號中推出的首批 5 奈米晶片。
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