在如今的移動處理器領(lǐng)域，蘋果無疑是性能項(xiàng)目的頭號玩家。在iPhone 13發(fā)布會上，蘋果產(chǎn)品營銷副總裁Kaiann Drance直言道，友商們還在苦苦追趕蘋果兩年前的芯片。

從各項(xiàng)基準(zhǔn)成績和實(shí)際體驗(yàn)來看，這是不爭的事實(shí)。那為什么蘋果能做到這個(gè)地步呢？今天我們就來聊一聊，讓蘋果芯片更強(qiáng)的關(guān)鍵性因素。

大緩存僅此一家

常常折騰電腦的小伙伴，應(yīng)該聽說過一個(gè)概念：處理器緩存（Cache）越大性能越好。這句話并不準(zhǔn)確，但也說對了一半，更準(zhǔn)確一點(diǎn)的說法是，在處理器結(jié)構(gòu)和工藝相近的情況下，緩存越大性能越好。

從原理上來說，處理器緩存是CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)數(shù)據(jù)交換器，一般集成于處理器內(nèi)部，用于解決CPU處理速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾?，F(xiàn)代的電腦處理器一般具有L1、L2、L3三級緩存，L1緩存離CPU最近，速度最快、容量最小，L3緩存速度較慢（只是相對而言，其實(shí)一點(diǎn)都不慢）、容量最大。這里的快慢是相對而言的，無論哪一級緩存，速度都要比內(nèi)存和硬盤更快。

蘋果的自研處理器一直偏愛大緩存設(shè)計(jì)。從2013年iPhone 5S上的A7處理器開始，蘋果仿照桌面處理器，率先在智能手機(jī)上使用了L3緩存，具有1MB L2緩存和4MB L3緩存，A8緩存規(guī)格與此相同。

此后的A9、A10處理器，蘋果用上了3MB L2緩存和4MB L3緩存。而安卓手機(jī)這邊呢？ARM直到Cortex-A75這一代，才為其公版架構(gòu)加入L3緩存，最大可達(dá)4MB，那是2017年的夏天。

首款采用Cortex-A75內(nèi)核的高通處理器平臺是驍龍845，直到這一年的冬天才面世，具有2MB L3緩存（沒有堆滿），等到搭載該芯片的手機(jī)上市，又是2018年的事情了。而另一邊，蘋果2017年的A11芯片取消了L3緩存，但將L2緩存增加到8MB，比驍龍845三個(gè)級別緩存加起來都多。

2019年，蘋果A13隨iPhone 11系列一同亮相，保持8MB L2緩存規(guī)格的同時(shí)，首次引入系統(tǒng)級緩存（System Level Cache）作為處理器的最后一級緩存，容量達(dá)到16MB。它可以充當(dāng)芯片上所有IP的共享緩存，原理與AMD顯卡的無限緩存（Infinity Cache）類似。

安卓平臺這邊，高通緊隨蘋果之后發(fā)布驍龍865，同樣引入系統(tǒng)級緩存設(shè)計(jì)。不過高通這一次依然不夠大膽，驍龍865系統(tǒng)級緩存只有3MB，比起A13的16MB相去甚遠(yuǎn)。另外驍龍865的L1、L2、L3緩存加起來也不過68MB，還不及A13的L2緩存大。

到了iPhone 13這一代，滿血A15的緩存容量已經(jīng)接近桌面處理器水平，性能核心L2緩存增至12MB，持平M1，而驍龍888的L2+L3緩存總共才6.5MB。同時(shí)A15的系統(tǒng)級緩存增至32MB，而驍龍888只有3MB，華為的麒麟9000堆到8MB，但比起A15還是要落后不少。

只因舍得花錢

大緩存對性能提升這么直接，為什么蘋果之外的廠商都不愛用呢？這是因?yàn)?，蘋果的芯片比其他廠商的更“大”。一是物理意義上的大，即芯片面積；二是價(jià)格意義上的大，即成本更高。此二者又是相輔相成的，正所謂芯片空間寸土寸金，芯片占用空間越大，成本就越高。根據(jù)Linley集團(tuán)2016年的一份報(bào)告，蘋果A10芯片的核心面積大約是競品高端移動CPU的兩倍。

再講回我們前面談?wù)摰木彺媾渲?，蘋果在A13上加入系統(tǒng)級緩存后，芯片上的SRAM面積直接翻了一番。蘋果在處理器緩存的價(jià)碼越下越大，不僅直接地增加了物料成本，加上對公版處理器架構(gòu)的大量改動，對工藝制程和設(shè)計(jì)能力的要求也是越來越高，進(jìn)一步拉高了芯片成本。

蘋果之所以能這么做，因?yàn)樗u的是成品的手機(jī)，而不是芯片。蘋果造出來的芯片僅供自家產(chǎn)品所用，不賣給別的廠商，也就不用考慮太多的成本因素。安卓手機(jī)的兩大SoC供應(yīng)商是高通與三星，為了賣芯片，高通和三星免不了要和手機(jī)廠商討價(jià)還價(jià)，也就不得不考慮芯片成本的問題。?

這可以說是蘋果絕無僅有的優(yōu)勢，據(jù)Counterpoint的數(shù)據(jù)，蘋果iPhone以不到20%的智能手機(jī)出貨量份額，掌控著全球70%左右的利潤，多的時(shí)候能到80%以上。有這么高的利潤，蘋果可以大舉投入資金，反哺芯片研發(fā)和制造環(huán)節(jié)。蘋果做手機(jī)真的太賺錢了，多花些錢造芯片又算什么呢？

快人一步的蘋果

從2010年的A4到2021年的A15，再到今年的M1 Ultra，蘋果的自研芯片歷程只有短短12年。對于芯片這一行業(yè)來說，時(shí)間并不算長，蘋果對手們的資歷要比這長得多。

華為旗下的海思成立于2004年，2008年發(fā)布第一代自研芯片K3V1。高通于2005年宣布進(jìn)軍手機(jī)處理器領(lǐng)域，其功能機(jī)處理器平臺最早于2006年推出。

三星2002年就為Danger Hiptop打造了智能手機(jī)處理器S3C44B0X，上世紀(jì)90年代便已投身ARM媒體播放器芯片研發(fā)。主攻PC領(lǐng)域的英特爾、AMD、英偉達(dá)、IBM，還有退出了處理器市場的摩托羅拉，無一不是身經(jīng)百戰(zhàn)數(shù)十年的代表。

與其他對手不一樣的是，蘋果這12年，邁出了幾個(gè)大跨步。在推出首款自研處理器芯片之前，蘋果進(jìn)行了一系列重磅收購，最著名的兩筆是2008年收購PA Semi，以及2010年收購Intrinsity，蘋果造芯夢之隊(duì)班底由此而來。這兩家公司的造芯歷史，可以追溯到上世紀(jì)八九十年代，是芯片行業(yè)的老資歷。?

踏上自研芯片之路后，蘋果沒有停止銳意探索的腳步。早在2013年的A7處理器上，蘋果就用上了64位處理器架構(gòu)。高通對此不屑一顧，一位高管還宣稱64位A7處理器只是噱頭。數(shù)月之后，高通才后知后覺地做起了64位處理器，慢人一步。從進(jìn)軍64位處理器開始，蘋果就搶占了領(lǐng)先身位，并保持至今。

值得一提的是，ARM在2016年推出了一項(xiàng)計(jì)劃，讓芯片合作伙伴更早地接觸其最新CPU設(shè)計(jì)，以便開展設(shè)計(jì)和調(diào)校。從蘋果自研處理器的步伐來看，或許蘋果早早就在做這件事了。

性能不是全部

談及智能手機(jī)的性能，我們免不了會觸及“性能過剩論”，即如今的智能手機(jī)性能已經(jīng)夠用，性能再強(qiáng)也是過剩。其實(shí)無論智能手機(jī)還是電腦，硬件性能都不會有夠用一說，至少在可預(yù)見的時(shí)間內(nèi)是如此。

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有一個(gè)著名的安迪-比爾定律，“安迪給多少，比爾就拿走多少?！贝笠馐牵掠布淼男阅芴嵘?，都會被新軟件消耗掉。反過來說，開發(fā)者針對軟件的更新，都是瞄準(zhǔn)新硬件的性能來打造的，也必將消耗更多的硬件性能。購買手機(jī)或電腦時(shí)，設(shè)備的硬件性能越強(qiáng)，當(dāng)然盡可能用的長久。

從另一個(gè)角度看，“性能過剩論”的出現(xiàn)也在告訴我們，在硬件性能可以滿足日常使用之后，人們開始關(guān)注傳統(tǒng)CPU、GPU性能之外的多維度體驗(yàn)，比如AI性能、圖形處理性能、網(wǎng)絡(luò)速率等，這與識圖能力、相機(jī)表現(xiàn)等體驗(yàn)息息相關(guān)。或許，人們對性能的無感，正是硬件性能水平高的體現(xiàn)吧。