כשאתה משדרג לאייפון חדש - כפי שמיליונים ישתפרו בחודש הבא בחשיפת ה-"A13" אייפון 11 - אתה מצביע עם הדולרים שלך לעתיד המונע על ידי סיליקון חדש ומתקדם עם תחכום מדהים. אין סיכוי שאפל או כל חברה אחרת תוכל לעצב ולייצר את העתיד הזה בלעדיך. ההיסטוריה האחרונה של Pixel Visual Core של גוגל מסבירה מדוע.
הסיליקון Pixel Visual Core של גוגל לא היה מוכן להתגלגל
לפני שנתיים, גוגל עוררה התרגשות עצומה בקרב קהל המעריצים שלה כשהודיעה שה-Pixel 2 משלב סיליקון מותאם אישית ממותג Pixel Visual Core. זה לא היה "מערכת על שבב" מלאה עם ליבות עיבוד משולבות מרובות ובקרים מיוחדים אחרים כמו A12 של אפל, אלא מעבד איתות תמונה מיוחד עם תכונות ניתנות לתכנות שנועדו להגדיל את שבב Snapdragon מהמדף שלו.
עם זאת, ה-Pixel 2 נשלח ללא כל תמיכה לשימוש בפועל של Pixel Visual Core. גוגל עוררה התרגשות נוספת כשהכריזה שהוא "יופעל" בעתיד, מה שיאפשר לצדדים שלישיים לנצל את זה כדי לעשות כל מיני דברים מעניינים.
חודשים לאחר מכן, גוגל עצמה לא הבינה כיצד להאיץ באופן מהימן את אפליקציית המצלמה שלה כדי לנצל את מלוא היתרונות של Pixel Visual Core, וצדדים שלישיים הוגבלו למעשה להשתמש בה כדילצלם צילומי HDR משלהם, הרבה פחות מפיצוץ הקסם שצפו רוכשי Pixel 2.
העובדה שדגמי Pixel 2 בקושי מצאו קהל בכלל, מחקה כל עניין אמיתי במפתחים לכתוב תוכנה חדשה במיוחד כדי לנצל חלק זעיר להפליא של הבסיס המותקן באנדרואיד. לאחר שגוגל שחררה את Pixel 3, המשתמשים עבדו כדי לגרום לתוכנת המצלמה שלה לפעול ב-Pixel 2 ולנצל את ה-Pixel Visual Core שלה, אבל זה נגמר בעייתיים ובעייתיים.
לאחר מספר חודשים של מכירות גרועות עוד יותר של Pixel 3, גוגל הכריזה על זול יותרPixel 3a, שחסרה לחלוטין את חומרת Pixel Visual Core של החברה. זה אומר שלחלק ניכר מהבסיס המותקן של Pixel אין את זה אפילו. הסאגה הזו ממחישה ששום הייפ על סיליקון מותאם אישית לא אומר כלום אלא אם כן נוצר שוק משמעותי כדי לגרום ליישומים אמיתיים שלו.
ה-Pixel 3a האחרון של גוגל הפיל לחלוטין את Pixel Visual Core
העסק הייחודי של סיליקון
המצאת המיקרו-מעבדים פרצה לפני עשרות שנים בעמק הסיליקון, אזור שהיה ידוע בעבר במטעי הפירות הבוקוליים שלו. השם התאגיד של אפל נבע ישירות מהאגודה הזו. כאשר חשף את העיצוב של אפל פארק, סטיב ג'ובס הנהן לעבר הנוסטלגי הזה כשהצביע על כך שהקמפוס הטכנולוגי החדש יכלול מרחבים ליברליים של שטח ירוק הכולל שורות של עצי פרי.
עם זאת, מחוץ למחווה הסמלית הזו, קופרטינו, קליפורניה, וחלק גדול מעמק הסיליקון מרוצף בפיתוח ממוקד לרכב, הכולל כבישים מהירים המפרידים בין מטה הזכוכית והפלדה של חברות טכנולוגיה שונות. כביש מהיר אפילו חתך את חלקת הקרקע המיועדת לפארק התפוחים, שעיצב את העיצוב שלו בצורה משמעותית הרבה יותר מהמטרה לשתול מחדש כמה עצי פרי.
המטעים והקרקע החקלאית לשעבר של עמק הסיליקון נסללו במהירות בשנות ה-80 בשל הערך המסחרי הגבוה בהרבה של שבבי סיליקון על פני פירות. טכנולוגיות המוליכים למחצה שהחלו להופיע שם באופן מסחרי בשנות ה-70 אפשרו ייצור המוני של רכיבי אלקטרוניקה זעירים יותר ויותר בקנה מידה עצום.
במקום לגדל באיטיות פירות אכילים במטעים המכסים דונמים של אדמה, ייצור מוליכים למחצה סיליקון פרש שורות אלקטרוניות זעירות בלתי נראות של מנועים פונקציונליים ומחושבים יחד עם מחסני אחסון לאלקטרונים שהם ממיינים. לאחר שתוכנן, ניתן לייצר תוכנית שבב המוני באמצעות צילום כימי כדי להניב מספר עצום של שבבים שמישים בעלות נמוכה יחסית.
עם זאת, הטכנולוגיה להניע את ההתקדמות בסיליקון - תכנון השבבים האלה כך שיהיו קטנים, מהירים וחזקים יותר - היא יקרה בצורה יוצאת דופן. הדרך היחידה לספק עליות טכנולוגיות עקביות היא לפתח שווקים מסיביים המסוגלים לשלם עבור העבודה הזו. הציפייה של גוגל שהיא תוכל לבנות איזה סיליקון חדש ושמפתחים ינהרו כדי לנצל את מלוא היתרונות שלו פשוט שגויה.
תפוח, סיליקון ואבנית
אפל נוסדה כדרך להפוך שבבי מוליכים למחצה למוצרי צריכה המסוגלים לספק ערך אמיתי למשתמשים רגילים - מה שהופך אותם ליותר פרודוקטיביים ולשחרר את היצירתיות שלהם תוך שמירה על מבדר, מחובר חברתית ומשכיל יותר.
אפל לא נכנסה לעסקי המחשוב כיצרנית שבבים. במקום זאת, היא התמקדה בחוויית המשתמש של מחשבים מוגמרים, והאצילה תכנון וייצור שבבים לאחרים. בשנת 1984, המקינטוש החדש הופעל על ידי שבב שתוכנן באופן ספקולטיבי על ידי מוטורולה. רק בסוף שנות השמונים גילתה אפל שהתוכניות השאפתניות שלה לעתיד פשוט לא יכולות להיות מופעלות על ידי עיצובי שבבים קיימים.
כדי לספק את עתיד המכשירים הניידים שדמיינה עבור ה-Newton MessagePad, אפל עבדה עם Acorn ו-VLSI ב-1990 כדי לפתח את ארכיטקטורת ARM6 החדשה המותאמת למכשירים ניידים המופעלים על ידי סוללה. ב-1991 היא גם החלה לעבוד עם יבמ ומוטורולה לפיתוח מעבד חדש לגמרי מסוג "PC" עבור מחשבי Mac עתידיים, אשר נמסר כ-PowerPC.
בעוד ששני ההתפתחויות הללו קידמו באופן דרמטי את מצב האמנות, אף אחת מהן לא הצליחה בסופו של דבר למטרה שאליו נועדה. טאבלטי ניוטון משנות התשעים של אפל לא יכלו למכור מספיק יחידות כדי להצדיק את הפיתוח המתמשך של שבבי ARM לטאבלטים מתקדמים. גם מחשבי ה-PowerPC Mac של אפל לא יכלו להתחרות ביתרונות הגודל שהניעו מספר עצום של מחשבים אישיים המופעלים על ידי שבבי x86 של אינטל.
הסיליקון המותאם אישית ARM6 המוקדם של אפל לא נתמך על ידי מכירות ניוטון
בסוף העשור שבו ניוטון לא הצליח להמריא, אפל גמרהלמכור את מניותיהבשותפות ARM עבור יותר ממיליארד דולר, ועוזרת במימון פיתוח עתידי של מוצרים טכנולוגיים חדשים. בעוד ניוטון היה בסופו של דבר טמבל, ARM הפכה בהדרגה לבעלת ערך בעיקר בגלל ש-Nokia ויצרניות טלפונים אחרות אימצו שבבי ARM כארכיטקטורה חסכונית ויעילה להפעלת עשרות מיליוני טלפונים בסיסיים.
בשנת 2001, שנים לאחר שסטיב ג'ובס ביטל את ניוטון כמוצר, הציגה אפל את ה-iPod כמכשיר חדש לשאת ספרייה גדולה של מוזיקה דיגיטלית. קנה המידה המדהים שהמוצר החדש הזה מבוסס ARM נמכר בו עזר להניע את המשך הפיתוח של שבבי ARM המותאמים במיוחד לייצור אייפודים טובים ונחשקים יותר בעתיד.
בשנת 2005, אפל אימצה באופן דומה את תקן התעשייה של שבבי x86 של אינטל עבור מחשבי ה-Mac שלה. אולם כאשר אפל החליטה להקטין את פלטפורמת ה-Mac שלה לטלפון כף יד, אינטללא יכול היה לדמייןשהמוצר החדש של אפל יכול להיות הגיוני מבחינה כלכלית, או לתמוך בהוצאות הנדרשות כדי לשמור על גרסה ניידת של השבבים השולחניים שלה. כדי להשיק את האייפון, אפל במקום זאת שיתפה פעולה עם סמסונג, הספקית שבנה שבבי ARM עבור האייפודים שלה.
כמה שנים מאוחר יותר, ההצלחה של אפל עם האייפון גרמה לאינטל להתעניין מאוד במתן שבבים כדי להפעיל את קטגוריית המוצרים החדשה הבאה של אפל: טאבלט חדש המבוסס על אותה פלטפורמת Mac מוקטנת של אפל. אולם במקום להשתמש בשבבים של אינטל, אפל התכוננה להיכנס לעסקי הסיליקון בכוחות עצמה.
זה כלל סדרה של רכישות, כולל רכישת PA Semi של אפל ב-2008, חברת עיצוב שבבים שמוכרת שבבי PWRficient המבוססים על ארכיטקטורת PowerPC. תוך כמה שנים בלבד מהרכבת צוות מעצבי סיליקון, אפל יצרה יחד עם סמסונג עיצוב חדש שמותגה A4, ששימש גם להפעלת האייפד החדש שלה וגם לאייפון 4 מהדור הרביעי שלה.
עבור ה-A4 2010 של אפל שילמה מכירות רווחיות בנפח גבוה
אפל פתרה את בעיית תכנון הסיליקון שלה על ידי יצירת שווקי נפח גבוהים עבור מוצרי הנייד שלה המסוגלים לקיים פיתוח עתידי, אם כי בסופו של דבר זה לקח עשור שלם לספק.
ככל שהמכירות של מכשירי אייפד ואייפון זינקו כלפי מעלה, התברר יותר ויותר שהבעלות על הטכנולוגיה שלה לא רק תעניק לאפל חיסכון עצום בעלויות, אלא גם תשחרר את החברה לבצע אופטימיזציה הדוק של הסיליקון שלה כדי לבנות בדיוק את סוגי המוצרים שהיא מדמיינת לעתיד . ככל שאפל יכלה להגדיל את נפחי המכירות שלה, כך היא הפכה חסכונית יותר לספק סיליקון מותאם אישית חדש.
אפל משתקת סיליקון
הבעלות על צוות עיצוב שבבי הסיליקון הפנימי שלה סייעה גם לשמור את הכיוון העתידי של אפל בסוד. אם היא הייתה קונה רק שבבים מהמדף מאינטל, סמסונג, דיאלוג ואחרות, היה ברור יחסית מה החברה יכולה לספק. המתחרים של אפל יהיו גם מודעים למפות הדרכים של הספקים הללו ובעצם יהיו להם את אותה גישה לקנות את אותם חלקים, מה שימחק פוטנציאל רב של אפל לתמרן אותם או להפתיע את השוק.
במהלך שנות ה-2010, אפל הציגה ללא הפוגה דורות חדשים רגילים של השבבים מסדרת A שלה המניעים מכשירי אייפון ואייפד חדשים. זו הייתה השקעה יקרה מאוד, אבל זה גם גרם לכך שהרווחים שאפל יצרה הושקעו בחזרה לעתיד הסיליקון שלה, במקום לסבסד למעשה את התעשייה כולה.
לעומת זאת, בצד ה-Mac, השימוש של אפל בשבבי Intel x86 תמך בהתקדמות שבדרך כלל מיטיבה עם כל יצרניות המחשבים האישיים. אינטל אפילו השקיעה ישירות את רווחיה כדי להביא את משכפלי המחשבים האישיים למהירות בתחרות מול אפל - במיוחד ב-"UltraBooks", ההגדרה של אינטל לבניית מחשבים ניידים המסוגלים להתחרות ב-MacBook Air של אפל. אם אפל הייתה מסתמכת על שבבי Atom x86 הניידים של אינטל כדי לספק את ה-iPad, היא הייתה נמצאת באותה תנוחת יד עם iOS.
יותר ממעבד
במקום זאת, אפל הצליחה להתאים אישית את הביצועים של עיצובי מעבדי ה-ARM שלה לצרכי המכשירים שלה. אבל בניגוד למעבדי PowerPC או Intel x86, השבבים מסדרת A של אפל הם יותר מסתם מעבד מיקרו. המכונה "מערכת על שבב", ה-A12 Bionic בטלפונים העדכניים ביותר של אפל מכיל גם יחידות מעבד מיוחדות, כולל ה-GPU של החברה, מעבד אותות התמונה המעוצב בהתאמה אישית המותאם לביצוע משימות מצלמה והדמיה, ומנוע עצבי מיוחד שתוכנן במיוחד. כדי להאיץ משימות למידת מכונה.
A12 Bionic של אפל הוא יותר ממעבד
בנוסף, A12 SoC של אפל כולל גם את בקר הזיכרון המשולב המעוצב הפנימי של החברה. זה מטפל בנתונים הנעים פנימה והחוצה מהמעבד שלו. מכיוון שיש לו מספר יחידות עיבוד, ה-IMC מתכנן ארכיטקטורת זיכרון מאוחדת המשתפת זיכרון בין מעבד ה-ARM, ה-Apple GPU, ה-ISP והמנוע העצבי.
עיצוב ה-IMC של אפל מוחק את הצורך להעתיק נתונים בין מאגרי זיכרון שונים כאשר קבוצה גדולה של נתונים צריכה לעבור בין פונקציות מחשוב כלליות למשימות מיוחדות שניתן להאיץ על ידי ה-GPU או המנוע העצבי. במכשיר נייד, הנתיב בין מאגרי נתונים דיסקרטיים יהיה איטי בהרבה מארכיטקטורת הזיכרון המאוחד המשותף ביניהם. בנוסף, ישנם שיקולים נוספים, כולל יעילות אנרגטית, שעברו אופטימיזציה ל-A12 שלא יחולו על מחשב שולחני.
ה-A12 SoC של אפל הוא גם ייחודי בכך שהוא כולל מובלעת מאובטחת, בעצם יחידת מחשוב מאובטחת עם האחסון שלה שמוקדש לטיפול בנתונים פרטיים במיוחד, כולל ביומטריה של Face ID. ל-A12 יש גם תכונות מותאמות אישית אחרות, כולל בקר האחסון של אפל לניהול כתיבת SSD והצפנה וקידוד מדיה המשמש להאצת הלכידה וההשמעה של וידאו ברזולוציה גבוהה באמצעות HEVC.
אז מעבר להפיכת מכשירי iOS למהירים בסך הכל, ה-SoC המותאם אישית של אפל גם נותן להם כוחות מיוחדים בתחומי מחשוב ספציפיים, ומאפשר פונקציונליות המתיחה מכתיבת נתונים לאופטימיזציה של מצלמה ועד לכידת תמונה ופרטיות נתונים. אפל לקחה הרבה מתכונות A-chip המיוחדות שלה והציגה אותם במחשבי מקינטוש במהלך השנה האחרונה באמצעות שבב T2, שהוא גרסה של ה-A10 עם ה-Secure Enclave לטיפול ב-Touch ID, יחד עם תמיכה בהצפנה, הדמיה, מגע. בר ותכונות אחרות.
עיצוב משולב של סיליקון מותאם אישית באפל
במקום לקחת שבב מהמדף מספק ולנסות להבין איך לנצל אותו בצורה הטובה ביותר, אפל ציינה שצוותי העיצוב שלה מפתחים את הסיליקון המותאם אישית שלה מראש עם משוב מתמיד מקבוצות עם צרכים ספציפיים - כמו צוותים עבודה על אבטחה, או פונקציונליות הדמיה, או מאמצים כגון מציאות רבודה, אפליקציות פרו ליצירתיות ומשחקים, שלכל אחד מהם יש צווארי בקבוק ספציפיים, שעלולים לפגוע בביצועים.
ברֵאָיוֹןעִםArs Technicaבשנה שעברה, ראש השיווק של אפל, פיל שילר, ציין שמעצבי הסיליקון של החברה נפגשים בקביעות עם קבוצות אחרות כדי לבחון כיצד ניתן לספק את הצרכים שלהם בעיצובי חומרה עתידיים.
"אנחנו מתכננים, אנחנו באמת רוצים יותר תובנה", קבע שילר רטורית. "מה בדיוק אתה רוצה לעשות, איך אתה רוצה שזה יעבוד? מה הם צווארי הבקבוק, איפה אפשר להתחיל ליצור סיליקון שבסופו של דבר יהיה חלק ממערכת מעוצבת היטב?"
שילר הוסיף, "הפגישות האלה מתרחשות מספר פעמים בשבוע. זה לא שיש איזו מפגש גדול, פעם בשנה, רק כדי ליישר לוחות זמנים. הם מנהלים את הדיונים האלה מדי שבוע על מספר הולך וגדל של נושאים. זה לא קבוצה סופית. זה מספר הולך וגדל".
היעדים הבולטים הללו משפיעים על העיצוב של הסיליקון החדש של אפל שנים לפני שהוא יוצא לאקרנים. כתוצאה מכך, אפל יכולה לפרוס תכונות מואצות חומרה מיושמות במלואן שמוכנות לעבוד ברגע שהשבבים החדשים יהיו זמינים. בשנה שעברה, תכונות המצלמה החדשות של אפל, AR, ו-Memoji נשלחו מוכנים להתגלגל על מכשירי אייפון חדשים, ללא המתנה כדי "להפעיל" אותם לשימוש.
בעוד שגוגל זכתה לסיקור תקשורתי סימפטי יותר, אפל בונה ספקית אינטרנט בכל מכשירי האייפון שלה כבר שנים. זה עובד ביעילות כחלק ממערכת המצלמה, הן עבור משתמשים והן עבור אפליקציות צד שלישי. כל אייפון חדש מספק התקדמות נוספת ב-ISP, ומאפשר לכל דור חדש לצלם תמונות טובות יותר, קצבי פריימים גבוהים יותר, חשיפה משופרת ועוד מגוון התקדמות שמשפרות את ההדמיה בתוך ומחוץ לאפליקציית המצלמה.
בהצגה הקרובה של האייפון החדש, אפל תפרט את שנת העבודה האחרונה שלה בסיליקון מותאם אישית התומך בתכונות מצלמה חדשות, שיפורי AR, זיכרון ואחסון, יכולות עיבוד חדשות ויתרונות אחרים התקדמות מונעת מסיליקון - כולם מונעים על ידי מאות של מיליוני קונים של מכשירי אייפון.
