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科技

沒人限制英特爾做出比蘋果更強的晶片,不過……

科技新報

更新於 2022年07月20日11:42 • 發布於 2022年07月20日08:00

這本來是筆者前文〈討論英特爾為何做不出比蘋果更強的晶片?恐怕是找錯對象了〉原始標題,根據過往經驗,一如預期看到「佳評如潮」(?)的留言(筆者偶爾還是會偷看留言的,尤其對被貼「果粉」標籤這件事會特別敏感),很感謝各位賞光,讓平日工作忙到不可開交的筆者還有動力繼續筆耕。

回顧這些年來作品,「雙 A」(蘋果、AMD)吃掉筆者著作一大塊「占有率」,但筆者必須說,撰寫蘋果和 AMD 的題目目前似乎很潮,但這些事背後成因都橫跨 20~30 年,甚至更長歷史時間軸。像筆者就對很多 RISC-V支持者老愛把世上存在已久的 RISC 指令集,講成橫空出世的偉大發明,感到極度反感,先不提資訊科班必讀、當代兩位大師(David Patterson 還是 RISC-V 的創造者,John Hennessy 則是 MIPS)合著的計算機結構「計量方法」和計算機組織「白算盤」,他們是不知道 IBM RISC早有近半個世紀歷史了嗎?是假裝忘記還是,不願意想起來?

不了解 30 年前蘋果一度希望採用 Alpha 處理器卻碰壁而選擇 PowerPC、英特爾在「噴火龍傳奇」後的策略轉折讓蘋果 2005 年放棄 IBM 轉向英特爾、蘋果 2008 年併購 P.A Semi等往事,就無法徹底了解 Apple Silicon 的驚人能耗比和橫向延展性到底怎麼來的。關於 AMD 的 Zen 微架構,「奮六世之餘烈」的成功背後,更有一整串普遍不為人知的漫長故事

欠缺這些歷史意識,對眼前看到的認知,就有如蓋在沙上的城堡,隨時都有傾覆的危險,如處理器業界追求「能耗比」(Performance Per Watt),早在 25 年前 DEC 開闢低功耗產品線時,評估延續 Alpha 不可行、開始與 ARM 合作發展 StrongARM 就開始了(其實應有更早案例,只是難以考證),後來成為英特爾的 XScale,聲量更在英特爾啟動鐘擺(Tick-Tock)巨輪時達到顛峰,並非「雙 A」這幾年看來很紅,才有這驚世駭俗的「大事」。

這是繼承自 DEC StrongARM 的英特爾 XScale 簡報,距今 20 年,資料還是引用業界知名微處理器報導(Microprocessor Report)。「能耗比」會受到矚目,並不是因為「雙 A」崛起,而是很久以前就受重視了,英特爾自從 2004 年的「噴火龍(Prescott)傳奇」後巨大策略轉折,更隨時把「Performance Per Watt」掛在嘴邊。順便一提,XScale 還是英特爾擁有過的「當代最強 ARM 處理器」,卻因愚蠢的「x86 義和團之亂」而自己賣給 Marvell,不僅錯失替蘋果打造第一代 iPhone 處理器的大好機會,更斷送了英特爾智慧手機市場的未來。

筆者將近年關於 Apple Silicon 相關議題的觀念誤區,總結成以下五個問答,希望很長一段時間不會再談到蘋果這間公司了,謠傳中 3 奈米製程的 M3 處理器發表後再叫我。

第一題:可預見的將來,x86 雙雄對決蘋果的「現況」會是何等光景?

無論英特爾還是 AMD,基於「製程技術落後蘋果起碼一個世代」、「缺乏以行動運算為出發點的超高能效微架構」(x86 雙雄的產品設計以伺服器為中心 20 幾年了,實在很難改)、「沒有自家作業系統的庇蔭」,都無法打造出在「能耗比」媲美 Apple Silicon 的「行動式運算處理器」(很可能延伸到桌機)。以上都是極度客觀的事實,沒有任何可懷疑的空間。

如果不服,請先說服筆者(或讀者自己),預定 2023 年登場的英特爾第 14 代 Core 處理器 「Meteor Lake」(英特爾「類」4 奈米,多晶片封裝)和 AMD Ryzen 7000 APU「Phoenix Point」(台積電 4 奈米)有一絲一毫可能性,「提升四倍」能耗比,追上現在的蘋果 M2

應該不會有人覺得英特爾 Meteor Lake 可「提升四倍能效」,連英特爾自己也不敢相信。

總之,某年總統大選結束後的「這是一場不公平的選舉,我要提出選──舉──無──效──之──訴──」(背景請搭配破聲走音的「選舉無效~選舉無~效~」),應當是最貼切的寫照。

第二題:明明 x86 處理器雙雄跟蘋果「井水不犯河水」,幹麼硬要比來比去?

這讓筆者不得不想起「為何還要無線上綱,難道不能無線上網」的冷笑話。

說穿了,還不是英特爾和 AMD 自己把臉湊上去給人打,英特爾執行長 Pat Gelsinger 故意嗆蘋果只是「生活風格公司」(Lifestyle Company),將提供比蘋果自製晶片更優質的產品,又妄想蘋果回心轉意採用英特爾晶片;AMD 產品管理和行銷副總裁 David McAfee 公開稱讚:「所有 x86 處理器能效都不能和 M1 相提並論,M1 對處理器業界是很好的激勵。」這種行為就叫自作孽不可活,神仙也救不了。講出這種話,不讓你們硬碰硬還能幹麼?

不過看在 M1 發表後,MacBook 銷售量明顯成長、逐步侵蝕 Wintel 筆電市場的份上,即使就 x86 雙雄的角度看,傷害幅度有限,但市占率受損的筆電廠商絕不會無動於衷,x86 雙雄沒有裝死本錢,只能盡其所能改進產品。往好處想,掏錢的消費者終究都不吃虧。

第三題:如果要 x86 雙雄「馬上」做出能耗比能追上 Apple Silicon 的產品,該怎麼做?

很簡單,看誰能說服蘋果發神經去做「伺服器」處理器,畢竟「閒閒有事做」的伺服器和「常常會睡死」的行動運算平台,「省電」這件事邏輯大不相同,更不用講為了提升輸出率而導入同時多執行緒架構(SMT)、更複雜的高擴充性系統架構及維繫高可靠度的諸多 RAS(Reliability, Availability, Serviceability)機能,對電源管理帶來的巨大麻煩。雖然說構成 Apple Silicon 研發團隊骨幹的 P.A Semi並不是毫無這方面技術基礎,但現在伺服器平台的複雜性,也遠非十幾年前能比擬,要重建這方面實在太困難了(但不是不可能)。

這 20 幾年來,以英特爾 Pentium Pro(1995 年)和 AMD K7(1999 年)為起點,直到英特爾 Xeon(1998 年)與 AMD Opteron (2002 年)品牌誕生,x86 雙雄主力處理器核心微架構,皆以高獲利伺服器應用為最優先考量,至今尚未改變,也幾乎將在 1990 年代雄踞伺服器和工作站市場的「RISC 諸神」消滅殆盡,僅 IBM Power 勉強碩果僅存,維持穩定發展。

就處理器微架構的層面來說,像 x86 處理器(還得加上 IBM 的 Power 和 Z)長期維持「暴力」等級的動態分支預測機能(Branch Prediction),就不像秉持「極簡主義」的蘋果會願意用力投資的地方,因 Apple Silicon 並不需像 x86 雙雄的產品,面對各種千奇百怪的應用程式行為和相容昔日老舊軟體的沉重包袱,且要竭盡所能跑更快,這種邊邊角角的微妙差異,要列舉多少就有多少。這是從 1990 年代至今,x86 處理器的技術發展方向一直不為所動的地方──沒辦法,商業因素使然,研發 x86 處理器最棘手的地方莫過於「相容所有軟體」。

此外,x86 指令集的先天複雜度和缺乏業界標準,也大幅延長產品開發時程,並需集中資源研發單一通用的核心,逼著 x86 雙雄要在伺服器、桌機和筆電之間大量妥協,英特爾 Nehalem 世代的戰略選擇就是最好例證,然後被犧牲的是拖到 32 奈米 Westmere 的筆電。

自從 21 世紀初期,無論英特爾還是 AMD,主力 x86 核心微架構都要兼顧伺服器、桌機和筆電(因利潤考量,優先權往往是「伺服器 > 筆電 > 桌機」,但英特爾在 Nehalem 世代為了盡快打垮 AMD,筆電竟先犧牲掉),所以也勢必做出取捨,這就是蘋果沒有的包袱。

但基於同樣理由,曾短暫推出 Xserve 的蘋果更不可能重回伺服器市場,也沒必要為了自家資料中心打造伺服器處理器,多半會集中全力研發手機處理器和「可用在筆電和桌機的放大版」,所以 x86 雙雄的筆電處理器,能耗比還會繼續被蘋果按在地上摩擦好一段時間,筆者預測起碼還有 3 年,剛好就是英特爾預期「製程技術反超台積電」之時。絕對成真,應該成真,也許成真,希望成真。就算沒達成,屆時 65 歲的 Pat Gelsinger 大概也準備退休了。

第四題:ARM 有辦法撼動 x86 個人電腦處理器江山嗎?

只有一句話:這一切要看微軟願不願意認真經營 ARM 版 Windows 作業系統、常用應用程式和「再建立全新生態體系」,單純咬文嚼字處理器耗不耗電,只是瞎子摸象,並沒有任何意義。應用為王,與 macOS 和 MacBook 爛鍵盤不對盤的 Windows 使用者,不會因為 Apple Silicon 很省電就跳槽到封閉的蘋果園。講難聽點,如果區區「低功耗」和「高能效」就足以「撼動」x86 個人電腦處理器的江山,那早該天搖地動 20 年了,不會到現在看到 x86 雙雄在個人電腦市場還活得好好,真的沒必要少見多怪,大驚小怪。唉。

筆者講更白,除非商業層面有明顯利益,如同英特爾力推 WiMAX的主因「讓更多落後地區用戶上網,以刺激個人電腦的銷售量」,建立 Windows On ARM 生態系統能否讓微軟雲端業務有更大發展空間,諸如此類,怎麼看現階段都看不出任何足以吸引微軟傾盡全力投入 Windows On ARM 的誘因,不限桌機,他們還得一併考慮伺服器市場可能性。

況且這還涉及商業競爭現實問題,當某間處理器廠商拚死拚活,終於做出效能可和 x86 雙雄競爭的 ARM 桌機處理器,推上市場,馬上就會發現到處都堆滿滿低價 x86 處理器存貨,導致只能削價競爭,根本無利可圖。還是那句話:在商言商,微軟不認真「把頭洗下去」,這票以手機市場為主的處理器廠商,根本沒人膽敢貿然承受天大風險。

話說回來,各位覺得要讓 ARM 處理器像現行 x86 處理器,自由自在讓使用者安裝各種作業系統,而不像過去預載 BSP (Board Support Package),背後要投入多少資源和時間?微軟難道不會撥撥算盤評估是否划算?退一萬步講,現有多數以 SoC 型態為主的 ARM 處理器「安裝 Windows 並正常使用」,會覺得這是輕而易舉的工作嗎?

筆者要提醒各位,天下沒人規定 ARM 處理器只能做成難以擴充周邊裝置的「系統單晶片」(System On Chip,SoC),像目前唯一實際存活的獨立 ARM 伺服器處理器廠商 Ampere,他們家產品怎麼看都是貨真價實的「具高度擴充性的伺服器平台」,x86 處理器世界自從 Cyrix MediaGX後,亦不乏 SoC 型態產品,像古老的國家半導體 NS486台灣色彩濃厚的 Rise mP6 衍生型 SoCx86 雙雄也持之以恆的針對不同應用研發 SoC,從遊戲機(Sony PlayStation、微軟 Xbox)到機上盒(中華電信 MOD) 都有,最新型英特爾 Atom x6000 處理器「Elkhart Lake」更是如假包換的「系統單晶片」,族繁不及備載。

雖然是透過多晶片封裝方式才變成一顆,但就應用層面來說,英特爾新世代 Atom 處理器也足以稱為 System-On-Chip(ST Micro 的第四世代機上盒旗艦 SoC STiH416 也是類似做法),更不用講過去出現的眾多應用特化產品,如中華電信 MOD 曾經使用 Atom CE4100「Sodaville」和無數 DOCSIS 3.0 纜線數據機採用的 Atom CE4200「Groveland」。

「應用」才是重點,說 ARM 處理器難以取代 x86 桌機是「前者是 SoC」,只是倒因為果 ,假若 Windows On ARM 真有搞頭,誰敢說不會出現相容現有 x86 處理器腳位的產品?不說別的,AMD 的 K12SkyBridge還真的差點就要實現這個看起來很不可能的「壯舉」了。

如果 AMD 沒取消 K12 處理器和 SkyBridge 晶片組,也許現在我們就能看到同時相容 x86 和 ARM 的系統平台架構了,也不會看到 Jim Keller 罵「AMD 砍掉 K12 很愚蠢」。誰知道呢!

最後一題:我該如何看待蘋果這間公司?看似不學無術的筆者真是「果粉」嗎?

天下應該不會有正常人把超過 95%「資訊科技生活時間」拿去面對 Windows 和 Android 的人是「果粉」。

身為「商用筆電之王」ThinkPad「小黑」長期愛用者 (好幾次遠征日本,只為了向大和實驗室的研發團隊吵著要傳統七列鍵盤)的筆者,最近跟朋友聊天聊到蘋果十年如一日的筆電機構設計,共同感想就是「這間公司總是關起門來搞自己的,根本沒在管其他筆電廠商做了什麼好事,他們只要顧好自己的市場,也不會刻意強求沒緣分的客戶」。

所以當 ThinkPad 旗艦產品線 X1 Carbon 越來越輕(筆者手上是第七代,最新款是第十代),MacBook(目前是 M1 MacBook Air)依舊帶來渾厚重量感的「鋁塊」,且還很容易因強烈碰撞機殼變形,鍵盤依然有夠難打,唯一所向無敵的還是那片觸控板,外出工作多半還是得扛 X1 Carbon,甚至還要出動更大更重的 ThinkPad T14s AMD Gen1,就只為了鍵盤手感,只因這直接影響工作效率,比處理器能否省電持久還更舉足輕重。

順便一提,為了維持「居家與上班操作一致性」,筆者兩邊都統一部署 Filco Majestouch Convertible 2 NINJA 鍵盤(Cherry 茶軸)和 Logitech MX Master 3 滑鼠,並同樣配置 Filco 原廠鍵盤掌墊,這應足以說明筆者對人機介面的「挑剔度」。

筆者絕對不是果粉,真的,請大家一定要相信我,光 MacBook 的爛鍵盤,就足以消滅筆者成為果粉的一切可能。聽說庫克出身 IBM?蘋果要不要推出「商用 MacBook」在筆電鍵盤領域跟同樣源自 IBM 的 ThinkPad 火拚一下啊?

到頭來,蘋果所謂「無懈可擊的良好使用者體驗」也都是靠封閉生態系的先天「不對稱優勢」,每個環節均完美環環相扣而來。從 iPhone 4 開始,長期雙系統並行的筆者同時擁有 Android 手機和 iPhone (現在是 Samsung S20 和 iPhone SE2),安裝相近軟體前提下,光是每晚閒置掉電速度,就足以突顯兩邊「軟硬體整合度」的差距,遑論一堆「不起眼的小地方」。

但筆者會因此覺得蘋果這間公司特別了不起嗎?當然不會,因為這是「天時」結合「地利」加上「人和」的結果,或再加上一點點「運氣」,和最重要的「使命」──蘋果最值得敬佩之處,最起碼,不會有太多人質疑蘋果做產品時追求完美的偏執決心,即使鍵盤實在很爛,看起來永遠沒救了。

最後行文至此,筆者還是星期六在南港展覽館附近的咖啡店,很吃力地用 M1 MacBook Air 的爛鍵盤敲完這篇文章,縱使筆者不特別喜歡蘋果產品,但也許外人看來,先不說像不像中年文青,筆者還真的很像不折不扣的果粉。這真是有夠天大的誤會。

(首圖來源:影片截圖)

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