苹果的“核芯”竞争力——没错!你终于等到我们奉上全文了!

2016-10-23 23:37:00 来源: 互联网

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撰文:Brad Stone、Adam Satariano、Gwen Ackerman

编辑:冯艳彬

翻译:杨飞、许诺

让苹果真正与众不同、打造出真正独一无二而且伟大产品的唯一方法就是,你必须拥有自己的芯片

站在通道里,被裸露的线路板和电子构件包围着,仿佛置身于黑客帝国般的世界。

一年多以前,苹果公司(Apple)遇到了一个问题:iPad Pro的研发进度落后于原定计划。包括硬件、软件以及附带的手写笔在内的一系列要素都无法在春季发布会之前做好准备。首席执行官蒂姆•库克(Tim Cook)和他手下的高管不得不将发布会的时间推迟到秋季。这让苹果的大多数工程师获得了更多时间。但对于约翰尼•斯洛基(Johny Srouji)这个名不见经传的管理人员来说,时间反倒变少了。

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斯洛基是苹果公司负责硬件技术的高级副总裁。他管理的这个部门负责研发处理器芯片,也就是安装在iPhone、iPad、Apple Watch和Apple TV里面的“硅脑”。最初的计划是推出装有苹果平板芯片A8x的iPad Pro,和2014年发布的iPad Air 2采用的是同一款处理器。但发布时间推迟到秋季意味着,Pro将和iPhone 6s同时登场,而后者将使用一款名叫A9的更新、更快的手机芯片。

从iPad Pro说起

这让苹果的技术管理人员夜不能寐:iPad Pro非常重要,它是苹果尝试向商业客户销售平板电脑的一次努力。但如果和iPhone 6s摆在一起,它会显得很单薄。因此,斯洛基向他的工程师们提出了一项紧急方案:提前半年推出一款新的平板电脑处理器——A9x。工程师们在规定时间内完成了任务,Pro带着560万像素的12.9英寸显示屏和更快的处理器上市了。

斯洛基的努力没有白费。2015年12月,他成为库克管理团队的最新成员,并额外获得了9万股苹果股票,将在未来4年分期授予。他还一下子成为万众瞩目的焦点,这也是他从2008年加入苹果公司以来一直在努力回避的。斯洛基管理的这个团队也许是世界上最赚钱的公司里最重要,也最不为人所了解的部门。2010年,他的团队为第一代iPad研发出了A4芯片,从那以后,苹果就一直徜徉于成本高昂、极其复杂的硅科学研究当中。为了让自己的产品区别于竞争对手,该公司研发出专门的微处理器。这种由苹果自行设计的芯片使该公司可以对产品进行量身定制,使其与软件功能完美匹配,同时又能牢牢控制运行速度和电池消耗之间的平衡问题,这个平衡至关重要。其芯片的组成元件(技术上被称为“片上系统”,简称SoC)包括一个图像信号处理器和一个存储控制器,可以让苹果公司为拍照和存储照片打造各种有用的功能,例如随iPhone 5s手机推出的快速“连拍模式”。工程师和设计师们可以提前数年对这样的功能进行研发,而无须预先知会供应商——尤其是三星电子(Samsung),苹果的很多芯片都是由该公司生产的。

所有这一切所围绕的核心人物就是斯洛基,这个现年51岁的以色列人在加入苹果之前曾为英特尔(Intel)和IBM公司工作。他体格结实,为人热情。他会说阿拉伯语、希伯来语和法语,英语带有轻微的口音。当谈到任何与苹果有关的话题时,他总是无一例外地用近乎打哑谜的方式来解答。当被问到iPhone越来越薄的设计时,他说:“难的东西就是好的,容易的东西就是浪费时间。”他在回答另一个问题时说:“苹果公司的设计师们都是艺术家,工程师们都是奇才。”只有在谈到宽泛的话题时,他才会略加阐释。他说: “当设计师说‘这个很难’时,我的经验法则是,如果不违背物理学原理,那就意味着虽然难做,但却可以做到。”

斯洛基最近几天接受了《彭博商业周刊》总计数小时的采访,并带记者参观了苹果在加州丘珀蒂诺和以色列海尔兹利亚的芯片设施。此举无疑是出于战略考虑。2015年,投资者对苹果股票的抛售将股价拉低了逾25%。批评人士称,大部分消费者已经对他们已有的手机感到很满意,不会愿意再花几百美元去更新换代。(据知情人士透露,苹果打算在3月推出一款最新的iPad和屏幕较小的iPhone手机,分别搭载了最新的A9x和A9芯片。该知情人士未获准公开发表评论。)

一般情况下,苹果总是把焦点引向乔纳森•伊夫(JonyIve)和他领导的工业设计团队——这些一丝不苟的酷家伙爱穿袋鼠鞋,要么夸奖工艺精美的铝制机壳,要么强调某款应用、某项新功能或小配件。他们总有些新玩意拿出来炫耀。但是这些东西从来都不足以对苹果造钱机器的核心部件——芯片——做出任何解释。斯洛基称:“我认为这是很难让人忍住不说的好故事。但愿我们不会泄露太多秘密。”

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当2007年第一代iPhone手机面世时,史蒂夫•乔布斯(Steve Jobs)就充分意识到了它的缺陷。它没有前置摄像头,电池寿命短得可怜,而且只有美国电话电报公司(AT&T)提供的缓慢的2G网络连接。手机的动力也不足。参与研发这款设备的一位苹果公司前工程师称,虽然这款手机在技术上是一个突破,但它也有局限性,因为它的组成元件来自不同的供应商,包括三星用于DVD播放器的芯片。斯洛基称:“史蒂夫得出结论, 让苹果真正与众不同、打造出真正独一无二且伟大产品的唯一方法就是,你必须拥有自己的芯片。你必须控制并拥有它。”

深得乔布斯信任的智囊之一、时任苹果硬件部门高管的鲍勃•曼斯菲尔德(Bob Mansfield)将斯洛基招致麾下,让他来负责这项工作。当时还在IBM公司任职的斯洛基是神秘的半导体工程领域一颗冉冉升起的新星。曼斯菲尔德承诺给他提供一个从头开始开创一番事业的机会。

“成长的烦恼”

自主设计芯片的决定很冒险。微处理器和一张小型邮票差不多大,它是所有计算设备中最重要的元件。它的作用就是,让玩游戏、在Facebook上发帖、发送短信和照相等功能看起来轻而易举。通过亿万个微小的晶体管,电池发出细小的能量电流,在毫微秒之间就能触发指令并做出回应,就像一个适合在指尖上把玩的错综复杂的城市设计。当芯片无法有效地工作时,设备就会感觉迟缓、崩溃或者让用户产生把它摔到墙上去的冲动。

如果软件有瑕疵,你只需要发一个补丁。但如果硬件有问题就难办了。斯洛基称:“只要有一个晶体管出现问题,那就全完了,游戏结束。每一个晶体管都必须正常工作。硅是非常斤斤计较的东西。”在计算机和智能手机制造商中,行业惯例就是将处理器留给英特尔、高通(Qualcomm)或三星这样的专家来做,这些公司投入了数十亿美元以确保芯片正常工作,同时降低它们的成本。(苹果过去曾与其他公司联合为Macintosh电脑设计处理器,但乔布斯在2005年放弃了这项工作,转而采用英特尔生产的更强大的芯片型号,如今这些芯片仍在支持所有Mac电脑的运转。)

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当斯洛基加入苹果时,该公司有一个大约40人的工程师小组,致力于将来自不同供应商的芯片集成起来,应用到iPhone手机当中。到了2008年4月,这个队伍扩大到150人左右,当时苹果收购了硅谷一家名为P.A. Semi的芯片初创公司,后者拥有一种高效半导体设计技术。斯洛基的团队需要经常与其他部门互动,包括那些希望芯片支持新功能的软件程序员,还有伊夫手下那些希望手机变得更扁平、更时尚的工业设计师。一位曾和斯洛基一起开会的工程师还记得,高级管理人员会为自己的陈述报告做充分的准备,因为新功能要想获得批准,关键的一点就是得到斯洛基的支持。斯洛基以用各种复杂的技术问题对工程师进行狂轰滥炸而闻名,特别是会问到某些东西在未能如期奏效时的应急方案。例如,他会问,能不能使用一种不同形状的塑料,这种塑料不会干扰其他元件。

斯洛基的工作首次进入公众视野是在2010年,也就是iPad和iPhone 4刚刚推出的时候。当时采用的A4处理器是基于英国公司ARM Holdings的特许授权改良的一个版本。A4的设计旨在支持这款手机最新的高清“视网膜显示技术”。斯洛基称,这是一场竞赛,看谁能最先制造出片上系统。他说:“飞机马上要起飞,而我刚好建成了跑道。”

接下来几年中,苹果不断对它的设计进行改良,推出了集指纹识别、视频通话、iPhone的语音激活助手Siri及其他增进功能于一身的芯片。当使用谷歌(Google)安卓操作系统的公司开始生产平板电脑时,他们采用的大多是传统的手机处理器。从2012年第三代iPad开始,斯洛基的团队设计了专门的芯片(A5x和A6x),使这款平板电脑拥有了和iPhone一样的像素封装高清显示屏。

来自苹果的这些神秘半导体让科技业好奇不已,但直到2013年iPhone 5s推出之后,竞争对手才真正开始重视这些芯片。这款手机安装了A7处理器,这是第一款应用在智能手机上的64位芯片——处理能力是当时标准32位芯片的两倍。这项新技术使苹果支付Apple Pay和Touch ID指纹扫描仪等全新功能成为了可能。尽管研发人员要重写应用程序以适应这一新标准,但它为更流畅的地图、更酷的视频游戏和更灵敏且不会占用大量内存的应用软件扫清了道路。(苹果对硬件和软件的控制还有助于为设备上的一切内容加密,这使该公司陷入了一场争议:2月16日,一位法官裁决,苹果公司必须帮助美国联邦调查局为一部iPhone解锁,这部手机的主人是圣贝纳迪诺屠杀案的一名枪手。苹果公司正在对这项命令提出抗议,称此举将创下先例,将有损其所有客户的隐私。)

作为当时,也是时下最大的手机芯片设计公司,高通做出了一个代价高昂的决定:放弃其32位芯片的研发,将全部资源投入到赶超苹果64位芯片的工作中。发布半导体设计详尽评估报告的网站AnandTech的总编瑞安•史密斯(Ryan Smith)称:“手机公司都想要闪闪发光的新玩意儿,A7真的颠覆了这个世界。”

在回忆起竞争对手对苹果64位芯片做出的惊人反应时,斯洛基控制不住脸上的笑意。他说: “当我们选定做某件事的时候,是因为我们认为这是一个没人能解决的问题,或者说这是一个独一无二、与众不同的想法,而最好的解决办法就是亲手去做。”

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芯片之父养成记

斯洛基出生于以色列北部港口城市海法,在家中排行老三。他的家庭属于信仰基督教的阿拉伯人家庭,在以色列这样一个犹太教国家,这一群体是少数中的少数。“海法是以色列多元化族群融合得最好的城市之一,”他说,“这里有基督徒、有穆斯林、有犹太教徒,还有巴哈伊信徒,你能想到的任何一种宗教在这儿都能找到,而且所有人在一起生活得很融洽。融合对我一直很有帮助。”

斯洛基的父亲在海法城外开了一家制作金属模具的公司。从10岁起,斯洛基周末和暑假都会到公司里帮父亲制作用于发动机部件、医疗设备和其他机械设备成型的木模。他父亲有一套奇特的经营哲学:对于复杂的产品,他会向顾客低收费,对比较容易的产品则正相反。斯洛基说,“如果有什么非常复杂的产品他从没做过的,他就很想做。”

斯洛基的父亲已于2000年去世。生前,他经常提醒斯洛基不要满足于在自家的企业里做事。教育更重要。高中阶段,斯洛基的数学、物理、化学和科学几门功课的成绩都相当出色。一位指导教师引导他接触了电脑。这位教师同时还在附近的以色列理工学院(Technion Israel Institute of Technology)任教,这是全世界最顶尖的工科院校之一。斯洛基说,“我当时就迷上了电脑。”

后来,他被以色列理工学院录取。他经常在电脑机房待到很晚,用铅笔记下代码草稿,后来他先后拿到了电脑学科的本科和硕士学位。他的硕士论文写的是软件和硬件系统测试的新技术。据EMC Center of Excellence以色列分中心总经理、负责创新事务的公司副总裁奥纳•伯里(Orna Berry)说,“这在当时是非常先进的技术……我对他能够取得今天的成就丝毫不感到意外。”伯里是在斯洛基就读以色列理工学院期间与他结识的。毕业后,斯洛基在IBM公司找到了工作。该公司当时将其美国本土之外最大的研发机构设在了海法,以便更好地吸引以色列理工学院及以色列其他大学毕业的优秀人才。他在那里研究分布式系统,这在当时还是一个新领域,这种系统让分布在不同地点的电脑协同工作,一起完成计算密集型的任务。为确保电脑之间数据传输准确无误,需要有构建硬件和编写算法软件的技能。

“拿到工作任务后,他一天之内就能完成,而且完成得非常出色,有时候我很想知道,是因为他实在太聪明,还是他夜里根本就没睡觉,”斯洛基的第一个老板、IBM公司海法研究院副院长兼实验室主任奥代德•科恩(Oded Cohn)说,“我发现有时候二者兼而有之。”

虽然以色列一直在努力化解犹太人与阿拉伯人之间的矛盾,但在斯洛基生活的世界里,从来不存在这方面的问题。一直与他保持朋友关系的科恩说,他们从没想到过两人宗教背景不同的问题。“搞技术的人对待同行时,看的是对方的个性和技术能力,”他说,“根本不会想到背景的问题。大家只是一起工作。其他问题没人在意。”

1993年,斯洛基离开IBM,加盟英特尔公司。在英特尔期间,他研究出了多项模拟运行技术,用于测试芯片设计的强度。1999年,在美国出差期间,他曾搭乘公司一位经理、同为以色列人的尤里•韦泽(Uri Weiser)的车。就在搭车的20分钟时间里,他跟韦泽提起,自己想在位于得克萨斯州奥斯汀的英特尔研究中心争取一份3年期的工作合同。韦泽以为斯洛基也是犹太人,就邀请他参加在得州一处犹太教礼堂举行的以色列阵亡将士纪念日活动。

“他看着我说,‘我是阿拉伯基督徒,’”韦泽回忆说,“我说,‘没关系,来和我们一起吧,顺便了解一下周边的环境。’他说好吧。然后他戴着犹太小圆帽坐在礼堂里,跟我们一起参加了每一项活动。”韦泽后来同意斯洛基来得州的这家研究中心工作。

斯洛基住在加州丘珀蒂诺,离位于无限循环街1号的苹果公司总部只有几英里。他平时开一辆黑色奔驰车,周末休息放松时,喜欢练习举重和骑自行车。他平时面带笑容,跟记者说起什么大笑起来的时候,会亲切地拍记者的肩膀,在听到赞美的话时会脸红,不过,当被问及任何一个哪怕有一丁点可能涉及公司机密的问题时,他绝对是三缄其口。这种时候,他最常给出的回答是“在这个问题上我不想谈及太多细节”。

斯洛基的朋友们对他这种高度谨慎的态度深有体会。有一次,斯洛基邀请以前在英特尔时的同事韦泽到丘珀蒂诺的苹果公司总部做有关芯片开发的演讲。演讲结束后,一位助理领着韦泽来到斯洛基空荡荡的办公室里。韦泽注意到,办公桌上的所有文件都是正面朝下。这时,斯洛基走了进来,告诉韦泽说他必须离开这里。“他说,‘这是苹果公司,你不能坐在这里,’”韦泽说,“他安排我跟他的秘书待在一起,还说,‘如果你要去洗手间,她会带你去。’”

2月的一个上午,斯洛基到他主管的部门简单转了一圈。这些部门散落在硅谷地区几处外表没有明显特征的地方。当时拍下的视频中,一辆穿梭巴士离开无限循环街,在连成片的居住区里穿行了10分钟后,来到靠近圣克拉拉市界线附近的一处低矮的办公楼。

斯洛基的一位副手在下车的地方迎接他,然后刷了门卡穿过几道锁闭的门进到一个房间,这里正在对下一代芯片设计进行测试。整栋建筑处于可怕的静寂之中,只听到空调机的轰鸣声,还有堆叠在一起的、外形酷似赞博尼磨冰机的深色大盒子闪烁着红、绿两色灯光。房间里是苹果公司特有的纯白色,不算整洁;到处是大团的电线和大号插座。架子上排列着没有使用过的旧款Mac电脑,像是一本本读过的书。所有设备都是远程操作。那些盒子里运行的软件程序用于扫描芯片架构里可能存在的缺陷。一块芯片里每一个元件的测试过程都要持续好几天,一个元件测试完之后,接着进行下一个元件的测试,如此延续,直到所有元件测试完毕,整个过程长的时候可能需要几个月时间。“我们尽可能地反复测试这些芯片,”斯洛基说,“如果足够幸运和细致,在产品上市之前你就能发现其中的缺陷。”

在附近房间里,线路板被连成一个个牛奶盒大小的块,以模拟未来某款iPhone或iPad的性能。分布在世界的苹果公司软件程序员们可通过远程控制,测试他们编写的代码能否适应下一代芯片设计的要求。

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接着,穿梭巴士载着斯洛基又走了几英里,来到另一处没有明显标识的建筑。这里正在对数排定制的Mac Mini做测试,检测原型芯片在不同温度和压力条件下的性能。站在通道里,被裸露的线路板和电子构件包围着,仿佛置身于黑客帝国般的世界。斯洛基说,“以前没有人见过这些。”

手握芯片就够了吗?

这里的一切看上去都无比复杂。斯洛基不愿意谈论成本的话题,不过,苹果公司2015年的研发费用已高达81亿美元,比2014年的60亿美元和2013年的45亿美元有显著增加。许多分析师将如此大幅度的增加主要归因于芯片开发。有关预算的问题,斯洛基只肯透露说库克不会做详细审查。 “我确实认为,如果对工程师在资金、工具方面或是在资源方面有所限制,他们反而能发挥出最好的水平。如果你因为有太多资金而草率行事,这种心态是不对的。”

苹果公司并不能完全掌控自己的命运。从很多方面来讲,它仍旧要受制于供应链。它的显示屏来自三星电子,蜂窝式调制解调器来自高通。三星和台积电(TSMC)仍在为它生产处理器。苹果公司能否满足市场需求,在一定程度上要取决于这些公司的生产能力。同时,在芯片开发的部分领域,苹果还落后于三星,比如在中央处理器上增加一只调制解调器,从而达到节省存储空间和耗电的性能,还有从20纳米制式的芯片设计向更紧凑的16纳米制式转变,从而实现在较小的空间里挤进更多传感器的效果。在硅谷科技咨询公司Linley Group担任移动芯片高级分析师的麦克•德姆勒(Mike Demler)说,“如果单从硬件角度来讲,不考虑苹果公司营销能力的话,我会说三星的处理器是最好的。”

也许,苹果完全可以着手追赶。它现在还要依赖外部供应商提供Wi-Fi调制解调器,但它会永远依赖下去吗?斯洛基对这个问题的回应是,“我不想谈论涉及Wi-Fi的具体问题。”

苹果公司还有可能效仿特斯拉(Tesla)的做法,着手开发自己的电池技术。有关这个问题,斯洛基的回答是,“在电池问题上我不想谈得太深。”

另外,鉴于苹果公司目前在移动处理器方面表现出色,人们有理由设想,它有可能决定进入常规芯片领域,这样一来,其Mac笔记本电脑和台式电脑可以抛弃英特尔芯片。当然,斯洛基是不会谈论这一话题的,虽然他也同意说,他团队的使命是有限的。“如果我们试图涉足这个地球上的所有事情,我认为这不是一种非常明智的做法。”他说。

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