【超越 Intel】不是晶片公司的蘋果,卻和台積電聯手做出第一塊裝在手機上的七奈米處理器

【我們為什麼挑選這篇文章】我們有篇文章在談,為什麼所有的矽谷巨頭,都開始要自己做晶片。但自己做是一回事,做得好又是另外一事,做到超越了產業巨頭,那又是另外一回事了。

蘋果聯手台積電,在所有晶片廠都撞上七奈米高牆的時候,勇敢在手機中用了世上的第一張七奈米晶片,或許新 iPhone 的貴,就跪在這裡了吧。(責任編輯:林子鈞)

不為你彙總蘋果的新 iPhone 長什麼樣,有什麼新功能了,相信你逛一下官網就能知曉。

但我為什麼推薦你看這篇文章:在今天朋友圈成千上萬條蘋果新品發佈會相關文章裡,相信沒有多少像這篇一樣,能為你劃出本次發佈會上的真正重點。

廢話不多說,正文開始。

重點一:處理器

A12 Bionic 處理器驅動著最新一代 iPhone XS 和 XR,是蘋果秋季新品發佈會上的主角之一。

這場發佈會上有一大半篇幅都是蘋果對 A12 Bionic(以下簡稱 A12)的參數和能力大談特談。我甚至認為,這枚 SoC 對於蘋果的重要性要高於 iPhone 本身。

這塊芯片主要構成部分是 CPU、GPU 和一個神經網絡協處理器 Neural Engine。CPU 為 6 核;GPU 為 4 核,性能比前代 A11 高了一半左右。

蘋果全球營銷高級副總裁菲利普·席勒 (Phil Schiller) 表示,A12 是全世界計算行業的第一塊 7 奈米處理器。

這是一個足以令人震驚的表述。因為科技從業者可能知道,晶片工業的領頭羊主要就是英特爾、英偉達、AMD 和高通等公司,而這些公司正在集體遇到天花板。

這個天花板就是摩爾定律。

摩爾定律來自英特爾的創辦者,形容了計算工業的一個常態現象:因為工藝的提升,處理器每隔一段時間的性能也會提升,而成本會下降。

然而在過去的幾年間,摩爾定律越來越難應驗了。以英特爾——全球絕大部分電腦處理器的製造商——為例,它的工藝革新的速度變得愈發緩慢,在 10 奈米製程工藝上的進展緩慢,導致其所依賴的技術演進模式正在崩盤。

與電腦相對的是移動 SoC。高通是這個領域的領導者,進展還不錯,最新一代驍龍 845 處理器採用 10 奈米製程工藝,也已經進入了幾款最新的手機。然而高通遇到的問題是性能提升和工藝進步之間的線性關係正在緩慢消退,這也是高通在新一代處理器上主要突出平台效應而非性能的原因。

而誰也沒有想到,在英特爾和高通跟摩爾定律纏鬥的同時,蘋果突然用去年的 A11 和今年的 A12 在晶片工業狠狠地刷了一下存在感。

席勒透露,在採用 7 奈米製程工藝的 A12 處理器上,蘋果(和它的代工商台積電一起)塞進了將近 70 億顆晶體管,讓 A12 成為了蘋果乃至整個移動晶片工業史上製造的最強大的手機處理器

——別忘了這家公司並不像高通那樣以晶片公司自居。

A12 的 6 核處理器仍然採用自家的 Fusion 架構,分成 2 個高性能核心和 4 個低功耗核心,對處理前台高資源和後台待機任務進行分別處理,總體上實現了將近五成的功耗降低;4 核圖形處理器較前代性能也有了很大提升。

不過蘋果在晶片上的真正大殺器,在於那塊 Neural Engine。

這是一塊 FPGA(Field-Programmable Gate Array 現場可程式化邏輯閘陣列),一種自定義能力強適合定製化運算需求,在機器學習領域被廣泛採用的集成電路。

和 A11 的雙核相比,A12 的 Neural Engine 核數暴增到了 8 顆。它們存在是為了:

1)在本地處理神經網絡任務,比如圖像識別、物體追蹤、空間位置感應。

比如現場演示的籃球實時數據分析技術 Homecourt Shotscience,可以實時監測球員的位置、姿態,球出手時的高度、角度和時機等諸多信息。

2)A12 Neural Engine 的第二個重要任務是為 CPU 和 GPU,以及在兩個單元的不同核心之間進行任務分配,實現更高效的任務處理,提高性能、降低功耗。

第二代 Neural Engine 的存在,不僅體現了蘋果在晶片設計上的強大,更證明了一件事: 為了在設備上實現甚至創造新的用戶需求,讓 iPhone 比前一代更加盡善盡美,蘋果願意深入到晶 片的層面。

而這和新 iPhone 的第二個重點有關。

重點二:人工智慧

整場發佈會給我留下深刻印象的點並不多,其中之一就是前面提到的籃球實時數據分析應用 Homecourt。

科技從業者可能知道,人工智能是硬體和軟體的結合。具體來想要有好的效果,不僅要有高性能的計算硬體,也要有強大的算法和軟體支持。

搭配蘋果的 CoreML 深度學習框架,新一代 iPhone 每秒可以進行的神經網絡計算超過 5 兆次。這意味著在某些特定範疇內,最新一代 iPhone 已經超越了不久前業界頂尖的服務器超級計算機。

當很多神經網絡級別的任務可以在本地計算,無需連網,最大的意義在於解鎖了很多新的使用場景。比如發佈會演示的新一代 iPhone 拍照的 Smart HDR 功能。

HDR 拍照就是在按下快門時,相機會拍下多張不同曝光的照片,將它們拼在一起,使得從高光到暗影的每一處細節都呈現更清晰。iPhone XS 和 XR 相機引入的 Smart HDR 功能,利用了這個邏輯,實現了更好的效果。

首先,按下快門時相機會自動拍下 4 張照片,利用 Neural Engine 結合 GPU 的計算能力選取最好的一張。蘋果稱其為零快門延時 (Zero shutter lag) 技術。

但過程並非如此簡單,再按下快門時,相機不僅留下了 4 幀,還在另一個曝光級別上拍攝了它們的複製幀,以保留高光細節;

以及另外一幀高曝光,留下暗處細節。此謂 HDR。

最後,Neural Engine 會再次選取照片中質量最高的幾張,包括正片、高光、暗影,將其結合,從而實現 Smart HDR 效果:

最後得到的照片並不一定就和普通 HDR 或者 HDR+ 照片高下立判。但需要明確的是,這些功能並非過去的手機拍照處理器/ISP 可以實現的,而是需要 Neural Engine 和 CPU/GPU 配合。

你可以說蘋果殺雞用牛刀,但至少在拍照這件事上他們是認真的。

同樣是在拍照上,新一代 iPhone 可以實現更好的背景虛化 (Bokeh) 效果。前代 iPhone X 剛發佈時很多用戶發現人像模式效果並不好,原因在於並非雙鏡頭實現,而是單攝像頭 + 計算機模擬背景虛化。

席勒表示,蘋果相機工程師利用市面上頂級的相機和鏡頭所拍下的背景虛化效果,對 iPhone 相機、軟件以及 A12 Neural Engine 進行訓練,相信能夠取得更好的背景虛化效果——儘管這次仍然是電腦模擬的。

另一個例子是現場演示的多人同屏——不對,同空間聯機遊戲。這是一款增強現實 3D 射擊遊戲,幾個玩家各自操作手機,在同一個空間內射擊目標,最後比較比分。

這款遊戲利用了蘋果的 ARKit 2 增強現實平台,結合 Neural Engine 驅動的圖像識別和空間感知能力,至少在發佈會現場效果令人歎服。

看完整場發佈會,蘋果在 iPhone XS/XR 上體現的人工智能軟硬件能力, 給我留下的印象並不是它們有多強,而是在於它們整合的多麼緊密和自然。

因為究其根本,蘋果也不是一家人智慧能公司。它的業績保證需要銷售設備來支持。而設備給人帶來的體驗多完整,決定了設備的用戶滿意度有多高。

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(本文經合作夥伴 品玩 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈 蘋果並非芯片和 AI 公司,但它的芯片和 AI 真的令人驚豔 〉。)


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