苹果造芯:失败、蛰伏、蓄力,然后打赢所有人


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这就是这篇论文出台的背景。两位作者它们重新定义了一种新的CPU设计方法――RISC,并将任何不满足RISC理念的处理器都归类为CISC。这让Intel十分沮丧,毕竟谁也不想人在家中坐,一顶“复杂”的帽子却从天上来砸了过来。

Intel不爽的同时,一直在试图寻找破局点的苹果却彷佛抓住了救命稻草。

在80年代后期,IBM兼容机阵营(IBM、惠普、Dell等)也用上了微软的图形化操作系统――Windows,逐渐把苹果挤到了角落。尽管在桌面出版等几个高端领域仍然强势,但苹果必须不断提高硬件性能来守住最后的一亩三分地,芯片显然是一个好的突破口。

而在RISC理念提出后,硅谷积极响应,斯坦福的MIPS、Sun公司的SPARC、DEC的Alpha等项目都取得了一定程度上的成功。这让苹果觉得“我上我也行”,加上摩托罗拉的芯片供应经常翻车,于是苹果管理层大手一挥:自己搞芯片。

稳妥起见,苹果选择跟运营商AT&T合作,陆续启动了两个RISC项目:水瓶座(Aquarius)项目和霍比特人(Hobbit)项目,前者想用来替换摩托罗拉68000,作为Mac的主力芯片;后者则想用在正在研发的Newton掌上电脑上面。

可惜,苹果毕竟在芯片设计领域毫无经验,而AT&T也早已不是那个凭借贝尔实验室号令天下的AT&T了,两个臭皮匠合在一起凑不出半个诸葛亮,“水瓶座”和“霍比特人”先后铩羽而归,几千万美元的研发经费都打了水漂。

在此期间Intel x86架构却继续高歌猛进,甚至虚心学习RISC理念。在水瓶座项目被搁置的1989年,英特尔推出32位的80486,在x86系列芯片中首次使用RISC技术;1993年,英特尔推出奔腾处理器,开始了对CPU市场的长期垄断。

苹果将“水瓶座”和“霍比特人”的失败归结于搭档的无能,因此在1990年,苹果选择了更强大的盟友一起造芯――老冤家IBM和老朋友摩托罗拉,三者组成了当年PC产业界最受人关注的“AIM联盟”(Apple、IBM、Motorola)。

IBM和摩托罗拉各有各的心思:IBM搞了几年兼容PC机后,发现自己根本卷不过Dell和康柏这种后起之秀,有点后悔自己把PC芯片外包给了Intel;摩托罗拉的诉求则更简单:自己独自对抗Intel,约等于骑着雅迪去追奥迪,实在是扛不住了。

新联盟信心十足。IBM很早就开始了RISC技术储备(甚至早于David Patterson提出RISC),80年代更是成功研发了基于RISC的POWER架构高端芯片,在服务器和工作站领域独霸一方。这次合作的计划,就是把POWER架构“下沉”到PC机上。

而摩托罗拉虽然不太靠谱,但好歹拥有消费级芯片开发经验,加上苹果当时每年还能卖130万多台(1990年)终端电脑,确保新芯片的采购量能够突破盈亏平衡的规模线。因此AIM联盟决战Intel,可谓是八十万对六十万,优势在我。

就这样,AIM联盟于1990年启动,新的芯片被命名为:PowerPC――在IBM原先的POWER一词后加上了“PC”两个字母。第一款芯片PowerPC 601的开发于1991年10月正式开始启动,历经21个月完成,并于1993年7月开始量产。

值得一提的是,“换芯”是一项极其复杂的工程,大概要完成三件事:一是重写操作系统的底层代码,工程量浩大;二是搞定代码转化器,确保新芯片能兼容之前的软件;三是为软件开发商提供新的开发工具,并说服他们用起来。

在PowerPC 601尚在研发的时候,苹果的工程师就已经在紧锣密鼓地准备,并在芯片量产前成功地完成绝大部分工作。攒下这些“心脏移植”的经验对苹果来说非常重要,因为这虽然是它第一次“换芯”,但绝对不是最后一次。

1994年3月,第一代搭载PowerPC芯片的Mac在曼哈顿发布,苹果终于换芯成功,这也意味着摩托罗拉68000系列的谢幕。

媒体对此不吝赞美。MacWorld评价:“苹果夺回了8年前失去的性能领先地位”。

消费者反馈也非常积极,光是在预售阶段就卖出15万台;1995 年1月,销量突破100万台;而到了1995年年中,Power Mac几乎取代了之前所有搭载摩托罗拉680x0家族芯片的型号。

换芯后,苹果频繁拿同期Intel芯片来做对比:1997年,苹果宣称PowerPC G3性能是同期奔腾II的两倍;1999年,苹果宣称PowerPC G4是同期奔腾III的2.94倍;2003年,苹果宣称PowerPC G5更是吊打奔腾4――这种“遥遥领先”的口气,连余承东老师都直呼内行。

Wintel阵营被吓傻了吗?没有。相反,他们的应对策略是:你打你的,我打我的。这种自信来自于哪儿?

自信来自产业规律。上一章提到,重资产的IDM模式导致了芯片的规模效应,跟当年鏖战680x0家族时一样,x86芯片在成本方面始终压对方一头,甚至优势还在不断扩大――Intel市占率在1985年是50%,到了1995年则已经超过80%。

没有规模,就没有利润;没有利润,就不可能有用来改善产品缺陷的足够资金。PowerPC由于是来自IBM服务器和工作站芯片的“下沉”,不可避免地带有功耗大,发热高的问题,但资金捉襟见肘的AIM联盟始终无法解决。

比如号称性能吊打奔腾4的PowerPC G5,功耗极高,发热巨大,苹果不得不重新设计机箱结构才能容纳下巨大的散热器,高配版甚至需要安装一套水冷系统,这让人很多业界人士疯狂嘲讽:这货也好意思称自己是RISC?

苹果造芯:失败、蛰伏、蓄力,然后打赢所有人

要说产品缺陷,x86架构的问题一点儿都不少,比如指令复杂,寄存器少,功耗也很高。但Intel凭借强大的资金实力,一手改善架构缺陷,一手狂砸制程工艺,不仅把RISC阵营挡在PC主流之外,还把服务器和HPC(高性能计算机)领域的份额给蚕食殆尽。

苹果造芯:失败、蛰伏、蓄力,然后打赢所有人

Intel在PC、数据中心、HPC的市场占有率

软件生态更是一道难以逾越的鸿沟。一个故事是:影像软件巨头Adobe靠苹果发家,第一代Photoshop就是只发在Mac系统。1993年Adobe重点转向Windows,乔布斯回归后请求Adobe多给Mac开发一些软件,比如Premiere,结果因为用户太少被当面拒绝,乔布斯至死都没原谅Adobe。

90年代的WinTel联盟已经进入到了自我加强的良性循环:出货量大→摊薄CapEx→众多厂商采购→软件生态繁荣→消费者认可→出货量继续大增。PowerPC在凭借IBM的技术家底和RISC的先进性取得一定成果后,还是无法打破这个循环,也无法构建自己的循环。

评价一款CPU是否成功主要看三点:架构、制程、软件生态。架构靠先天遗传,制程靠后天努力,软件生态则靠合纵连横。RISC架构的确给了PowerPC一些先天优势,但后面两个的短板实在差距太大,AIM联盟忙活半天,发现自己骑的还是雅迪。

难道真的没有破局点了吗?其实是有的。历史告诉我们,再牢固的商业壁垒和护城河,都无法做到千秋万载一统江湖。只不过苹果寻找的破局点,并不在自己身上,而是在于两个当时名气还不大的名字:一个叫台积电,一个叫ARM

而后者,恰恰就是苹果在绝望的90年代埋下的一颗种子。

硅谷早已天下闻名,但众所不周知的是,英国有个低配版的硅谷――硅沼(Silicon Fen)。

硅沼指的是英国剑桥郡周边的一片区域,因为地处不列颠岛一片沼泽地(Fenlands)的南端,所以起了一个古怪的名字。这里大约等于上海的张江或者深圳的粤海街道,聚集了大批高科技公司,其中最有名的就是成立于1990年的Arm。

Arm的诞生跟RISC浪潮也息息相关。早在1983年,Arm公司的前身Acorn Computer受伯克利Patterson教授的RISC论文启发,想设计一款基于RISC理念的芯片,于是便启动了一个名叫Acorn RISC Machine项目,其首字母缩写便是ARM

Acorn公司没有制造能力,便委托美国公司VLSI Technology代工,并在1985年成功出芯。后来苹果的工程师寻找摩托68000的替代品,有一次使用ARM2芯片在模拟68000环境运行Mac软件,发现居然跑得比68000更快,便将ARM列为备选。

到80年代末,苹果跟AT&T合作的Hobbit(霍比特人)项目搁浅,于是ARM芯片便成了天坑项目“Newton掌上电脑”的主芯片。苹果想干脆备胎转正吧,于是向Acorn提议成立合资公司,条件是Acorn必须向新公司转让ARM所有知识产权和12名核心员工。

Acorn公司店小利薄,自然一口应允,而给ARM芯片代工的VLSI表示也想上车。于是1990年,三家成立合资公司,苹果投资300万美元占股30%(后来上升到43%),新公司叫做Advanced RISC Machine(改了一个单词),缩写还是ARM。

跟逐渐陷入困境的苹果相比,ARM公司反而越做越顺,凭借低功耗芯片技术和特殊的商业模式(向其他公司授权芯片架构),ARM公司在1993年便实现了盈利,在1998年完成了上市,股价更是趁着90年代末的科技股泡沫大涨。

因此,乔布斯在1997年回归苹果后,惊喜地发现斯卡利居然给他留了这么一份厚礼。

乔布斯在被驱逐出苹果的12年(1985-1997)里经历曲折,本文不再赘述。1997年,他创办的NeXT公司被苹果收购,乔布斯以特别顾问的身份回归,此时苹果的PC市场份额已由16%跌至4%。到了1996年,苹果亏损10亿美金,账面现金一度只够维持3个月的运营。

而乔布斯也变化巨大。从1985年开始,他见证了苹果的衰落、英特尔的制霸、AIM联盟的挣扎,见证了昔日名气远不如他的盖茨称为世界首富;他经历了父亲的逝世,也拥有了美满的家庭生活,尽管仍然桀骜不驯,但他务实了很多。

苹果造芯:失败、蛰伏、蓄力,然后打赢所有人

中年略显发福的乔布斯,1997年

比如在重新担任CEO后,乔布斯第一时间就给盖茨打电话,恳求微软苹果投资1.5亿美金,并继续开发Mac版的Word和Excel。在谈判中乔布斯放低身段,好话说尽,甚至承诺把微软的IE浏览器当作Mac的默认浏览器――任何一个用过IE的人,都明白这有多么屈辱。

然后乔布斯大刀阔斧地砍掉了苹果绝大多数的产品线,把型号从几百款压缩到10款以内,并裁掉3000多人。在砍掉的项目里,就包括投入无数资金、但销量极差的“Newton”掌上电脑,也是当时苹果唯一使用ARM芯片的项目。

而对于风头正劲的ARM,乔布斯的决定务实到有一些残酷:抛售股票,给苹果救命。

并非乔布斯看不到ARM的价值,而是砍掉Newton之后,苹果在ARM擅长的低功耗场景里已经没有任何产品了,而此时苹果最重要的任务是续命,而非继续挑战Intel。最终,苹果通过减持拿到了数亿美元,为自己的研发输血。

1998年,苹果发布了突破性的iMac,大获成功,并带动苹果当年成功扭亏,盈利3.09亿美金;2001年,苹果发布了iPod,这款能装1000首歌曲的播放器立即风靡了全世界,到2007年,iPod已经卖出了超过1亿台。苹果彻底新生。

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