不是想知道A11芯片的秘密吗？都在这里

2017-09-18 14:45:51 来源: 威锋网

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苹果公司全球市场营销高级副总裁菲尔·席勒（Phil Schiller）和苹果硬件技术高级副总裁斯强尼·斯洛基（Johny Srouji）在发布会结束之后，接受了美国知名科技博客Mashable的主编兰斯·乌兰诺夫(Lance Ulanoff)的采访，特别讨论苹果A11仿生芯片。采访全文如下：

苹果的iPhone X是一款还挺惊艳的手机吧，可是如果没有A11仿生芯片，或许它也是“泯然众机”，而如果A11背后没有一支疯狂、专注的芯片开发团队，或许它也只是一块不足挂齿的芯片。

菲尔·席勒表示：“现在我们走在一条非常明确的发展道路上。每一代产品的核心元素之一都必将是其内置的芯片，于我们而言，这些芯片是产品本质的重要组成部分。”

A11仿生芯片是苹果的第五代CPU产品，11月上市的iPhone X和已经开启预定的iPhone 8、iPhone 8 Plus都使用这款芯片。我有几个关于这款芯片的问题，不过大部分都是关于这块新芯片都有哪些功能。席勒和斯洛基与我就A11展开了深入的讨论。

A11仿生芯片系统再次证明了，在整个设备创造开发过程中苹果所拥有的强大的控制力。这种控制力不仅体现在iPhone那光鲜亮丽的玻璃机身或者iOS上。苹果在更深的层面上思考、工作，在芯片的开发上是自己全包全揽还是与合作伙伴合作，苹果完全有自己的话语权。

斯洛基说：“我们10年前就开始做这样的事情，设计我们自己的芯片，这是为苹果硬件和软件特别优化，实现真正定制的最好办法。”

于苹果，芯片开发是iPhone开发过程中不可或缺的一部分。“这不是你随随便便，想做就做的事情。”

虽然我们不知道苹果为了开发这些芯片付出怎样的努力，可我们知道这些自主开发的芯片让苹果倍感自豪。

在发布会当天，席勒介绍了一系列新iPhone特性，比如苹果自助设计的图形处理单元、经过更新的图像处理技术，以及被低估了的神经网络引擎。对于这些新的东西和特性，席勒只是用一张芯片图像幻灯片来展示，并以绿色来突出芯片中的各个部分。看着幻灯片我就发现它们是同一张A11仿生芯片系统图片，所以当时我就在想，全球观看发布会的人中到底有多人真的明白了，席勒正在演示的东西其实就好像是在展示一个巨大的处理器房子里的不同房间。

一块芯片能有那么多功能吗？开发大量部件、设计手机以及它的新部件（新的摄像头、原深感摄像系统、操作系统），同时设计和开发出一款既可支持上述部件同时又能满足不通开发和设计团队要求的芯片，有谁能兼顾这么多？

斯洛基说苹果会提前3年开始一款芯片的开发，也就是说3年前发布搭载A8芯片的iPhone 6时，苹果就已经在开发A11仿生芯片了。可是三年前移动行业关于AI和机器学习的话题还不多，不过斯洛基说，“内置神经引擎是我们在3年打的一个赌。”

其实如果不是苹果的芯片开发方式，想要这样打赌基本上不可能的。首先要说明，苹果并不制造CPU。他们还是需要与其他生产制造芯片的厂商合作，至于是哪些厂商苹果不会具名。这些厂商和苹果紧密合作，百分之百地遵照苹果的规定。为了确保双方信息互通有无，斯洛基还安排一个小技术组直接与制造商合作，负责生产进度、晶体管选择等细节事宜。

在苹果内部，各个小组之间也很重视信息的互通有无。席勒和斯洛基都表示，公司里各个独立的小组会以某种形式来展开合作。所以他们的3年线路图也会有合理的调整。

比如席勒的市场营销小组和显示屏小组都向斯洛基提出了要求，基本上就是告诉他，他们觉得在三年时间里他们会需要什么东西。

“这个过程很灵活，是可以改变的，”从苹果开发第一代iPhone以来就在苹果任职的斯洛基这么说。如果有一个小组他们提出的要求并不在原始计划范围之内，“那么我们就需要变无为有，我们不会说，‘别，还是让我们按照路线图来，5年之后我再给你想要的东西。’”

席勒和斯洛基当然不会说明这些小组都提了什么要求，不过席勒坦言：“过去几年确实发生了一些重要的事情，我们会要求斯洛基的团队按照另外一个不同的时间表、按照一个和早几年已确定的计划不同的计划去做事情，而他们也竭尽全力满足我们的要求，能看到这样的合作真的很棒。”

苹果也不是每次都从零开始设计芯片。“在每一代芯片上，我们都会以上一代架构作为参照来决定是要升级这个架构还是从零开始重新设计（这取决于构建模块）。”虽然这一代芯片有了一个新的名字，“A11仿生芯片”突出它的AI技术特性，可席勒和斯洛基均承认，苹果是在A10 Fusion处理器的性能提升和技术基础上进一步完善得到A11的。

席勒说A11仿生芯片是设计、架构和技术变化混合的产物，这些东西中有些是全新的，而有些是更新到现有处理器设计上的。

A10 Fusion CPU中的高性能核心和能效核心在A11中获得迭代更新，增加了两个新的核心，以及不对称多处理功能，也就是说这个芯片可以一次运行1个、2个、3个、4个、5个或6个核心。苹果表示A11这款10纳米芯片比A10节能70%（性能还有25%提升）都是因为对核心的管理。不过苹果没有介绍系统是如何决定要使用哪个核心（高性能或高效能）、使用几个核心。

斯洛基说，游戏会需要更多核心，可是向文本预测系统这种简单点的任务可能也需要高性能的CPU。

图像信号处理器也在色彩和低光表现方面获得更新。它支持新的人像光效模式，它可以在使用人像模式时生成各种影棚级的打光效果，为你拍出更漂亮的人像照片。

视频编码功能也升级，现可支持更高帧率和更好的慢动作视频。

安全元素也重新设计。“不讲细节，但我们仍然非常重视安全，”席勒说。

不过，神经引擎和图形引擎则是 A11 芯片全新添加的东西。

我问斯洛基为什么在用过这么多年的第三方 GPU 之后（最后使用的是 PowerVTR GT7600 GPU），他们想要开发和整合自己的GPU。

“看看我们的系统芯片、CPU、ISP 还有显示屏，只要是我们觉得自己能够做到与众不同，能给苹果带来优化定制价值的，我们就会毫不犹豫地定制拥有它。这是我们坚持了 30 年的事情。”

自主设计 GPU 是苹果完全控制整个堆栈的关键一步之一。席勒说现在从图形硬件到编译器，编程语言，到操作系统——包括框架和程序库，苹果应有尽有。

“它们不是像搭乐高积木那样搭到一起就完事了，”席勒说，“团队需要对它们进行设计，让它们能够协作。”

团队高效

苹果在iPhone和芯片开发过程中掌握的东西，他们能够创造的效率也就越多。

比如苹果的芯片团队虽然执着于能效，但他们也不会牺牲响应速度来换取能效。

斯洛基说，“设备在非活跃状态下，在睡眠时我们拿芯片怎么办。我们不希望在你不使用设备的时候，电池还不断的消耗。我们称这种现象为低漏电。

当你不在使用设备的时候，那就不要使用到芯片。”但是iPhone内置的芯片不会让设备进入深度睡眠，你把iPhone拿起来的时候，它会即刻被唤醒。

不仅iPhone如此。根据席勒介绍，Apple Watch Seires 3的芯片也是斯洛基的团队设计的，他们的关注点会细致到平方毫米，比如“我可以节省出多少平方毫米？”虽然增加了LTE，芯片数量增加了一倍，他们还是尽力提高电池效率。解决方案之一就是新的、更高效的W2 Wi-Fi和蓝牙芯片（现在Apple Watch的电池续航仍然是18个小时）。

芯片中的AI技术

苹果对芯片设计和开发细节的关注也让他们能够对神经引擎等新的SOC特性进行微管理。

它应该是A11仿生芯片中最能激发人兴趣的创新了。它是移动CPU上的人工智能，是芯片中与众不同的一个部分。

苹果芯片团队一直不停探索更大的系统能效，而神经引擎的出现也与此有点关系。

斯洛基说：“你看应用和软件，利用函数式编程模型现在已经有更好的算法。”

这包括iPhone X新的面部追踪、Face ID以及增强现实相关的物体探测功能。它们均使用神经网络、机器学习或深度学习（是机器学习的一部分）。这种类型的神经处理可以在CPU或者GPU上运行。“但是对于这种神经网络类型的编程模型，利用针对这些应用的定制芯片，在执行相同任务时，它将比使用图形引擎更加节能。”

神经引擎的神秘之处（也就是它和A11芯片中其他部分不同的地方）在于它处理矩阵乘法和浮点处理的能力。

但是苹果不会向所有人公开这个神经引擎里到底有什么东西。

席勒说，“神经引擎不为一般目的，而为特定任务而生。”特定任务之一就是动话表情的面部追踪。

有了A11仿生芯片和新的神经引擎，这个可爱的动话表情功能才能实时追踪你的面部。

开发者使用苹果 ARKit 开发任何面部识别应用时，也可以在某种程度上使用到这个引擎。

A11仿生芯片中还有一些未被苹果提及的东西，比如支持误差校正码算法的定制存储控制器。“我们所有产品的耐用度和性能都应该是一致的，”斯洛基说。

数字信号处理器也在这里，音频质量与它相关。“我们在这方面做了很多努力，”席勒说。“我有个朋友他是音频发烧友，就喜欢测试这些数字接口的出来的音频信号的清晰度。”

在10年时间里，苹果的芯片开发取得了重大进展，制程从65纳米缩小到10纳米，晶体管数量则从大约1亿个增加到43.1亿个。

就连斯洛基也对这一壮举惊叹不已。“就这样一年又一年，不断突破极限……我想现在我们拥有一支世界级团队。”

芯片的发展如今陷入物理瓶颈，行业已经开始探索使用新的材料和量子计算在内的技术。

我问斯洛基，苹果现在是否在思考下一代芯片（或非硅基）解决方案

“我们会提前思考，我可以告诉你这一点，我想我们不会受到限制，”不过他也补充说到，“现在难度越来越高。”

责任编辑：星野

A11 芯片

申请专栏作者

: 半导体行业观察

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