Господари на силиция: Как Apple създава чиповете си
През последните две десетилетия цената на акциите на Apple расте непрекъснато заради емблематичните устройства на компанията.
Началото беше поставено с iPod и iMac. След това се появиха iPhone и iPad. А съвсем наскоро - Apple Watch и AirPods.
Но най-голямата американска компания по пазарна капитализация предлага много повече от обикновени джаджи.
В централата си в Силициевата долина, в невзрачна стая, пълна с няколкостотин бръмчащи машини и шепа инженери в лабораторни престилки, Apple проектира персонализираните чипове, които захранват най-популярните ѝ продукти, пише CNBC.
Apple дебютира със свои полупроводници в iPhone 4 през 2010 г. Оттогава всички нови компютри Mac се захранват от собствени силициеви елементи, което слага край на над 15-годишната зависимост на компанията от Intel.
"Една от най-сериозните, ако не и най-дълбоката промяна в Apple, в нашите продукти през последните 20 години, е, че вече правим много от тези технологии сами", обяснява Джон Тернус, ръководител на хардуерното инженерство в Apple. "И на първо място в списъка, разбира се, е нашият силиций.", допълва той.
Тази промяна обаче изправя Apple пред нови рискове. Най-модерният й силиций се произвежда предимно от един доставчик - Taiwan Semiconductor Manufacturing Company.
Междувременно смартфоните се възстановяват от дълбок спад в продажбите, а конкуренти като Microsoft правят големи скокове в областта на изкуствения интелект.
През ноември CNBC посещава кампуса на Apple в Калифорния, където се намира една от лабораториите за чипове на компанията. "Разполагаме с хиляди инженери. Но ако погледнете портфолиото от чипове, които правим: всъщност е много семпло. Просто е ефективно.", казва ръководителят на Apple Silicon Джони Сруджи.
За разлика от традиционните производители на чипове, Apple не произвежда силиций за други компании.
"Тъй като не продаваме чипове навън, ние се фокусираме върху продукта. Това ни дава свобода да оптимизираме, а мащабируемата архитектура ни позволява да използваме частите повторно между различните продукти.", допълва Сруджи.
Всичко започва през 2010
Сруджи постъпва в Apple през 2008 г., за да оглави малък екип от 40-50 инженери, които разработват персонализирани чипове за iPhone.
Месец след като се присъединява, Apple купува P.A. Semiconductor, стартъп със 150 души, за 278 млн. долара.
"Те ще започнат да правят собствени чипове: това беше незабавният извод, когато купиха P.A. Semi", казва Бен Бейджарин, главен изпълнителен директор и анализатор в Creative Strategies. С "присъщата си насоченост към дизайна", Apple иска "да контролира колкото се може повече", допълва той.
Две години след придобиването, Apple пуска първия си персонализиран чип - A4, в iPhone 4 и оригиналния iPad.
"Създадохме това, което наричаме унифицирана архитектура на паметта, която е мащабируема за всички продукти", каза Сруджи. "Изградихме архитектура, която започва с iPhone, но след това я мащабирахме за iPad, после за часовника и накрая за Mac."
Сега екипът на Apple се е разраснал до хиляди инженери, които работят в лаборатории по целия свят, включително в Израел, Германия, Австрия, Великобритания и Япония. В САЩ компанията разполага със съоръжения в Силициевата долина, Сан Диего и Остин, Тексас.
Основният тип чип, който Apple разработва, е известен като система върху чип или SoC. Това обединява централния процесор (CPU), графичния процесор (GPU) и други компоненти, като за Apple има и невронен процесор (NPU), който управлява невронния двигател.
Първият SoC на Apple е серията A, която се развива от A4 през 2010 г. до A17 Pro, обявена през септември тази година. Това е централният процесор в iPhone, както и в някои iPad, Apple TV и HomePod. Другият основен SoC е серията M, пусната за първи път през 2020 г., която сега захранва всички нови Mac и по-усъвършенствани iPad-и.
Пусната на пазара през 2015 г., серията S е по-малка система в пакет, или SiP, за Apple Watch. Чиповете H и W се използват в AirPods. Чиповете U позволяват комуникация между устройствата на Apple.
А най-новият чип, R1, ще бъде доставен в началото на следващата година в слушалките Vision Pro на Apple. Посветен на обработката на входните данни от камерите, сензорите и микрофоните на устройството, Apple твърди, че той ще предава изображения към дисплеите в рамките на 12 милисекунди.
"Можем да проектираме чиповете предварително", казва Сруджи. Неговите служители работят с екипа на Ternus, "за да създадат точно и прецизно чипове, които ще бъдат предназначени само за тези продукти."
Най-новият A17 Pro, обявен в iPhone 15 Pro и Pro Max през септември, позволява големи скокове във функциите като компютърна фотография и усъвършенствано рендиране за игри.
"Това всъщност е най-големият редизайн в архитектурата на графичния процесор и в историята на силиция на Apple", обяснява Каян Дранс, който ръководи маркетинга на iPhone. "За първи път имаме хардуерно ускорено трасиране на лъчи. Имаме и ускорено засенчване на мрежи, което позволява на разработчиците на игри да създават наистина зашеметяващи визуални ефекти."
Apple твърди, че A17 Pro е първият 3-нанометров чип, който се доставя в голям обем.
"Причината, поради която използваме 3-нанометъра, е, че той ни дава възможност да съберем повече транзистори в даден размер. Това е важно за продукта и за много по-добрата енергийна ефективност. Въпреки че не сме компания за чипове, ние сме водещи в индустрията", казва Сруджи.
Замяната на Intel в Mac
Скокът на Apple към 3-нанометъра продължи с чиповете M3 за Mac, обявени през октомври. Apple твърди, че M3 позволява характеристики като 22-часов живот на батерията и, подобно на A17 Pro, повишена графична производителност.
"Още е рано", казва Тернус, който работи в Apple от 22 години. Допълва, че когато е започнал, "начинът, по който правехме продукти, беше да използваме технологии от други компании и на практика изграждахме продукта около тях". Въпреки фокуса върху красивия дизайн, "бяха ограничени от това, което беше на наше разположение."
Apple се отказа от процесорите за персонални компютри на Intel през 2020 г., като премина към собствен чип M1 в MacBook Air и други Mac компютри.
"Сякаш законите на физиката се бяха променили", каза Тернус. "Изведнъж успяхме да създадем MacBook Air, който е невероятно тънък и лек, няма вентилатор, има 18 часа живот на батерията и превъзхожда MacBook Pro, който току-що бяхме започнали да доставяме."
Най-новият MacBook Pro с най-усъвършенствания чип на Apple, M3 Max, "е 11 пъти по-бърз от най-бързия Intel MacBook Pro, който произвеждахме. А ние го доставяхме само преди две години.", допълва той.
Apple базира процесорите си на архитектурата Arm, известна с това, че използва по-малко енергия и помага на батериите на лаптопите да издържат по-дълго. Apple M1 през 2020 г. е доказателство за Arm-базираните процесори в компютрите от висок клас, като други големи имена като Qualcomm, AMD и Nvidia също разработват процесори за персонални компютри, базирани на Arm. През септември Apple удължи споразумението си с Arm поне до 2040 г., отбелязва CNBC.
Голямото предизвикателство - модемите
Apple все още не произвежда всяко парче силиций в своите устройства. Модемите, например, са един от големите компоненти, които компанията все още не е усвоила сама.
"Процесорите са забележително добри. Модемите се оказаха трудни", казва Стейси Расгон, управляващ директор и старши анализатор в Bernstein Research.
Apple разчита на Qualcomm за своите модеми, въпреки че през 2019 г. двете компании уредиха двугодишна правна битка за интелектуална собственост.
Скоро след това Apple закупи по-голямата част от бизнеса с 5G модеми на Intel за 1 млрд. долара, което е вероятен ход за разработване на собствен клетъчен модем. Това все още не се е случило и през септември Apple подписа договор с Qualcomm за доставка на модеми до 2026 г.
Съобщава се, че Apple работи и по свой собствен Wi-Fi и Bluetooth чип. Засега тя има нова многомилиардна сделка с Broadcom за безжични компоненти и разчита на трети страни като Samsung и Micron за паметта.
"Нашият стремеж е продуктът", отговаря Сруджи на въпрос дали Apple ще се опита да проектира всяка част от своите чипове.
"Искаме да създадем най-добрите продукти на планетата. Като технологичен екип, който в този случай включва и чиповете, искаме да създадем най-добрата технология, която би позволила тази визия."
Независимо от това колко силиций ще разработи Apple, тя все пак трябва да произвежда своите чипове навън. За целта са необходими огромни заводи за производство, собственост на леярски компании като TSMC.
Повече от 90% от съвременните чипове в света се произвеждат от TSMC в Тайван, което прави Apple и останалата част от индустрията уязвими към заплахата от нахлуване на Китай.
Apple поне иска да пренесе част от това производство в САЩ. Тя е поела ангажимент да стане най-големият клиент на предстоящата фабрика на TSMC в Аризона. А в четвъртък обяви, че ще бъде първият и най-голям клиент на новата фабрика Amkor на стойност 2 млрд. долара, които се изграждат в Аризона. Amkor ще опакова силиция на Apple, произведен в завода на TSMC.
"Винаги искаме да имаме диверсифицирани доставки: Ето защо смятам, че изграждането на фабрики на TSMC в Аризона е чудесно", казва Сруджи.
Търсене на таланти
Друга причина за безпокойство е недостигът на квалифицирана работна ръка за производство на чипове в САЩ, където от десетилетия не се изграждат модерни фабрики.
От TSMC твърдят, че предприятието им в Аризона се отлага за 2025 г. поради липса на квалифицирани работници.
"Поколенията отнемат повече време, защото стават все по-трудни", казва Сруджи.
"А и възможността да се постигне енергийна ефективност също е различна от тази преди 10 години. Apple има предимство в това отношение, защото "не е нужно да се притеснявам къде да изпратя чиповете си, как да се насоча към по-голяма клиентска база?"
Докъде е Apple в AI надпреварата
Междувременно, надпреварата в създаването на инструменти с изкуствен интелект става все по-ожесточена.
Невронните двигатели на Apple захранват това, което тя нарича "функции за машинно обучение в устройството", като Face ID и Animojis. През юли Bloomberg съобщи, че Apple е създала собствен голям езиков модел, наречен Ajax и чатбот Apple GPT. Говорител на компанията отказа да потвърди или отрече точността на доклада.
От 2015 г. насам Apple е придобила и над 25 компании за изкуствен интелект. На въпроса дали изостава в областта на AI, Сруджи отговоря лаконично: "Не вярвам да изоставаме".