苹果放弃英特尔芯片,为什么会打击美国计算机产业?

作者: 阮一峰

日期: 2020年7月22日

今年6月22日,苹果公司在一年一度的全球开发者大会 WWDC 上,宣布彻底放弃英特尔公司(Intel)的 CPU,改用自己设计的 ARM 芯片。

上一篇文章已经分析过了,苹果为什么要这样做。主要原因是,整个苹果战略是围绕移动端(iPhone)构建的,它现在想把移动端和桌面端合成一个生态,自己完全控制所有硬件和软件,不愿再让 CPU 这样的核心部件受制于英特尔了。

今天接着往下谈,这个"换芯"决定有什么后果。

表面上看,这是苹果公司的"家务事",但是实际上牵动各方的利益,产生一系列的连锁反应,动摇长久以来主导行业的 Wintel 联盟,甚至会影响到美国的竞争优势。

一、英特尔的反应

苹果宣布换芯以后,英特尔仅仅发了一个简短的声明

"苹果公司与我们有多个业务领域的合作,我们将继续为他们提供支持。......我们相信,基于 Intel 的 PC 将为全球客户提供最佳的体验。"

言下之意,这只是一件小事,不用大惊小怪。市场似乎也同意这种观点,英特尔股价当天小幅下跌,没过几天又涨回去了。

为什么英特尔觉得影响不大?

因为它的利润主要来自服务器 CPU,2019年占到利润总额的一半。个人电脑 CPU 的利润只占到三分之一,而 MacOS 只占全世界桌面操作系统市场的17%,这样一算,失去苹果公司这个大客户,利润只会损失5%左右,甚至还不到(因为苹果是大客户采购,把价格压得很低),确实影响不大。

但是,这种计算是静态的,没有考虑市场未来的变化。

二、Mac 电脑的未来

现在的局面是,MacOS 和 Windows 统治了桌面操作系统。MacOS 在专业用户(比如程序员和设计师)中比较流行,Windows 在大众用户中比较流行。

Mac 电脑的 CPU 改成 ARM 架构以后,估计有以下几个提升。

  • 体积更加轻便。
  • 续航时间进一步延长。
  • 与移动设备(iPhone 和 iPad)融为一体。手机 App 可以直接在桌面电脑运行,产生更多意想不到的玩法。

这几个提升都有助于提高市场份额。唯一的缺点是,ARM 架构的 CPU 性能不如 x86,Mac 电脑的性能可能因此有所下降。

但是,对于普通用户来说,电脑性能只有游戏时才重要,日常使用是察觉不到的。Mac 电脑本来就不受游戏公司的青睐,游戏市场份额几乎是零。所以,Mac 的性能下降应该对总体销售没有影响,只影响少数高端的专业用户。

综上所述,Mac 换芯会促进销售,进一步扩张市场份额,对 Windows 形成压力。

三、Wintel 联盟

Windows 从诞生的第一天,就跟英特尔公司的 x86 芯片绑在一起。

1980年,IBM 公司推出自家的个人电脑时,做出了两个历史性的决定。第一个是操作系统外包给微软公司的 MS-DOS 系统(Windows 的前身),第二个是 CPU 采用英特尔的8088芯片。

8088的上一版就是8086芯片,英特尔因为8086芯片创造了一套新的指令集,后来基于这套指令集,又开发了286芯片、386芯片、486芯片......所有基于这套指令集的芯片,就都统称属于 x86 架构。

IBM 当年选中英特尔的8088芯片,有一个附加条件,那就是 x86 芯片必须有第二家生产商,不能一家垄断。英特尔只好选了一家叫做 AMD 的小公司,把 x86 指令集授权给它。直到今天,x86 的生产商还是只有英特尔和 AMD 两家。

IBM 的那两个决定,后来被评价为历史上最愚蠢的商业决定之一,没有成就它自己,而是成就了微软和英特尔,使得它们成为个人电脑时代的两大赢家,称霸操作系统和处理器领域。它们连在一起,就被称为 Wintel 联盟。

四、微软的 ARM 尝试

移动设备的出现,动摇了微软和英特尔的霸主地位。因为移动设备芯片必须耗电少、发热小、成本低,这些条件只有 ARM 架构才能满足, x86 架构全部不具备。

微软由于跟英特尔绑在一起,所以这两家公司一起被淘汰出移动设备市场,一点市场份额都没有拿到。微软看到这种苗头,从很早开始,就想着支持其他的 CPU 架构。

1996年,微软发布 Windows CE ,支持嵌入式系统。这是微软自从跟英特尔合作后,第一次支持非 x86 的架构。Windows CE 第一版只支持 MIPS 架构,第二版开始支持 ARM 架构。

2000年,Windows CE 升级成 Windows Mobile,作为微软的掌上电脑解决方案。

2010年,为了跟 iPhone 和安卓抗衡,Windows Mobile 升级成了 Windows Phone,用户界面和应用程序格式完全改变。

这几个系统都是微软为 ARM 架构开发的,虽然名字里面有 Windows,但是其实跟 Windows 没关系,只是界面比较相似而已,所有 x86 的应用程序都无法在上面运行,必须为这些系统单独开发。

它们都没有成功,微软在智能手机市场一败涂地,Windows Phone 很快就消失得无影无踪。微软不甘心这样退出,于是改变策略,开始考虑让 Windows 真正移植到 ARM 架构。

2012年,微软宣布" Windows on ARM"项目,正式名称为 Windows RT,并在第一代 Surface 平板电脑首发。

Windows RT 虽然基于 Windows 8,但是应用程序不通用,只能安装应用商店里面官方的少数几个应用程序,用户大失所望。

2015年,随着 Windows 8 升级到 Windows 10,微软又发布 Windows 10 移动版,开始让 Windows 10 适配 ARM 架构的手机。

Windows 10 移动版支持 Win32 API,但还是不能直接运行 x86 程序,需要重新开发一下。这个系统很快也失败了。

2019年,微软发布了 Surface Pro X 平板电脑,这是第一台真正可以跑 Windows 10 家庭版的 ARM 笔记本。这时距离微软第一次为 ARM 架构开发软件,已经过去了20多年。

微软为这台电脑提供了一个 x86 模拟环境,通过翻译层可以直接运行32位的 Windows 桌面软件,但还是不支持64位的桌面软件。更糟的是,模拟环境里面运行的程序,性能都不好,几乎没法用于实际工作。这台平板的高端型号售价一万多元人民币,唯一优点就是便携(ARM 的特性),实用性还不如一台几千块的 x86 架构笔记本,市场反响平平。

通过上面漫长的历史回顾,可以看到,微软其实一直想适配 ARM 架构,无奈迄今为止所有尝试都不成功。但是,它已经距离在 ARM 上顺畅运行 Windows 系统的最终目标越来越接近了。

值得一提的是,苹果在 WWDC 大会上演示 ARM 架构时,用的示例软件就是微软的 Office 办公套件。

微软已经丢失了手机市场,在服务器市场的份额非常微小,如果再输掉桌面市场,公司前景就很不妙。所以可以预言,为了不让 Mac 电脑抢走桌面市场份额,微软一定会奋起反击,继续适配 ARM 架构,最终实现 Windows 可以同时支持 x86 和 ARM 两种架构。

五、英特尔的 ARM 烦恼

如果苹果开始提供质量更好、功能更多的 ARM 笔记本和台式机,微软继续完善 ARM 版本的 Windows 系统,众多的硬件厂商(惠普、戴尔、联想、华硕......)纷纷跟进,发布不同品牌的 ARM 桌面电脑,那么消费者在 x86 和 ARM 之间会怎么选择?

到了那个时候,对于普通消费者来说,可能除了游戏专用电脑,其他场景下 ARM 架构都是比 x86 更好的选择。

如果那样的话,英特尔公司就真的有大麻烦了。

英特尔不是一家单纯的芯片设计公司,它还有自己的芯片工厂。所有的英特尔芯片,都是自家工厂生产的。如果大众市场转向 ARM 芯片,x86 芯片销量大减,那么英特尔的工厂就会产能过剩。

那时,英特尔的管理层除了设法保住 x86 的销量,还不得不考虑一个令人烦恼的问题了:为了赚更多的钱,要不要也让自家工厂生产 ARM 芯片?

21世纪的头几年,英特尔曾经购买过 ARM 指令集的授权,推出了名为 XScale 的一系列 ARM 芯片。后来,英特尔的高层觉得 ARM 直接威胁 x86 的高利润,ARM 越成功,x86 就越危险。2006年,英特尔就把 XScale 产品线卖掉了。

现在,英特尔又面临着同样的难题:支持 ARM,会进一步打击自家的 x86;不支持 ARM,会错过下一波的市场浪潮,丢失获利机会。

六、美国计算机产业的外流

英特尔工厂是美国境内最先进的半导体工厂,如果它继续抵制 ARM(考虑到英特尔保守的经营风格,几乎必然如此),那么所有的 ARM 生产订单都会被海外工厂拿走。苹果的 ARM 芯片已经确定由台积电生产,高通和 Nvidia 的 ARM 芯片也是由台积电生产的。

这对美国计算机产业是非常糟糕的。美国已经失去了内存记忆体产业、磁盘产业、液晶面板产业、电子零件产业,现在就连 CPU 产业都在离开。按照现在的这种趋势,ARM 计算机的所有零件将都不在美国生产,美国将造不出 ARM 计算机,每一个零件都必须进口。

制造业的重要性在于,它会产生规模经济和大量的工程技术人才储备,会带动一个地区出现产业集群和完整的供应链。美国正是由于制造业外流,导致它没有动力更新薄弱的基础设施,以及补充数量不足的工程师。

制造业的外流,意味着一个国家正在丧失工具方面的技能。苹果公司 CEO 蒂姆·库克,曾经这样解释为什么苹果公司选择中国来制造电子产品。

关于中国的电子制造业,普遍的观念是那里劳动力成本低,所以才选择在那里建立外包工厂。我不确定他们去的是中国哪个地区,但事实是,中国早在多年前就不再是劳动力成本低的国家。从供应链的角度来看,劳动力成本并不是选择中国的原因,主要原因是中国能够提供的技能。

我们的产品需要非常先进的工具,这意味着整个配套技术都必须是最先进的。这需要很深的工具技能。在美国,你召开一次工具方面的工程师会议,我不知道能不能坐满一个会议室,但在中国,可以坐满多个足球场。

一个国家只要掌握了制造方法,哪怕只是组装方法,它就迟早会诞生自己的独立品牌,向产业链更高端的部门扩展。中国的手机产业就是一个最好的例子。以后,即使美国想重新发展制造业,也会由于成本原因而困难重重,美国的出厂价是60美元,中国的出厂价只要20美元,这就很难竞争了。

从这个角度看,ARM 设备正在崛起,而美国不生产 ARM 芯片,导致芯片产业外流加重,对美国计算机行业的长远竞争力是非常不利的。

七、半导体行业的格局

世界上的芯片公司可以分成三类。

第一类,同时设计和生产芯片,比如英特尔和三星。

第二类,只设计芯片,没有自己的工厂,生产全部外包,比如苹果、AMD 、 Nvidia、高通、华为、联发科。

第三类,没有自己的芯片,只负责生产别人设计的芯片,比如台积电、联电、中芯国际。

目前,台积电是世界最先进的芯片生产公司,拥有超过50%的市场份额。它的生产工艺现在是7纳米,已经可以做到5纳米量产,正在研发3纳米。按照市值计算,它是世界最大的半导体公司。

英特尔的生产工艺比台积电落后两代,现在是14纳米。这也是英特尔芯片表现不佳的一个重要原因。所以,尽管英特尔公司的利润超过台积电、Nvidia、AMD 的总和,但是股价增长缓慢,市值已经被 Nvidia 超过,让出了美国最大半导体公司的宝座。

台湾的半导体产业是非常强的,也许是世界最强。台积电是台湾公司,Nvidia 的 CEO 黄仁勋、AMD 的 CEO 苏姿丰、中芯国际的创始人张汝京都是台湾人,更不要说整个半导体行业有无数的台湾工程师。很多人说台湾没有石油,但是台湾有 CPU,而石油正变得不那么重要,价格已经低迷很长时间了。

苹果的换芯决定,实际上会削弱美国,而加强台湾的重要性。正在因为看到了这一点,2020年5月,美国强迫+引诱台积电在亚利桑那州建造一座新工厂,耗资120亿美元,2024年完工后将能够生产5纳米芯片。

八、总结

苹果放弃英特尔,改用 ARM 架构的 CPU,可谓"一石激起千层浪",有些长远的影响,现在还很难判断。

可以肯定的是,接下来几年,桌面电脑会有迅速的革新,引发计算机市场格局的重新洗牌,各大巨头此消彼涨。其中包含和孕育了许多新的机会,值得我们仔细观察和把握。

(正文完)

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(完)

留言(29条)

这些改变对中国有什么影响呢?

好奇个人电脑将来如何发展?玩PC上3A游戏的的和制作电影、动画的专业用户会如何选择呢?

其他第三世界国家例如印度, 暂时不能取代中国制造, 也是基于成熟产业链形成需要长时间的磨合, 再加上国民教育的普及度, 看阿三有多少文盲就知道了, 不过前提是我们不要再闭关锁国

真没想到macOS占比有17%

这篇文章我认为问题不少 提几点交流下哈

首先微软早就专注云和enterprise了 桌面已经不是最重要的战场 根本不会“奋起反抗”

另外中国制造业特别厉害没错 但国内真正呼风唤雨的都是台湾工厂比如台积电和鸿海(富士康) 中芯不成气候 除非靠这一波政策红利

而且对中国的制造业 知识产权根本不在手上 要不华为何必如此在意美国的限制 因为它的几乎所有芯片都是美国产品(非美国制造) 曾经我们还可以通过贸易来获取产权 现在中美贸易谈判一摆 产权就没了

对英特尔的看法是没问题的 因为英特尔想两手抓(设计+制造) 结果都被更专注的对手打趴下 这次苹果的决定对英特尔有深远的影响 它已经走在十字路口

阮老师讲的很清楚,小白一下就明白了

前几天中芯国际在科创板上市,才开始关注中国芯片制造业,是真的很弱,中芯国际还是14纳米工艺,芯片设计现在就华为的海思能拿的出手,剩下的都不行。芯片设计制造费人又费钱,加油吧!!!

引用Long的发言:

这篇文章我认为问题不少 提几点交流下哈

首先微软早就专注云和enterprise了 桌面已经不是最重要的战场 根本不会“奋起反抗”

另外中国制造业特别厉害没错 但国内真正呼风唤雨的都是台湾工厂比如台积电和鸿海(富士康) 中芯不成气候 除非靠这一波政策红利

而且对中国的制造业 知识产权根本不在手上 要不华为何必如此在意美国的限制 因为它的几乎所有芯片都是美国产品(非美国制造) 曾经我们还可以通过贸易来获取产权 现在中美贸易谈判一摆 产权就没了

对英特尔的看法是没问题的 因为英特尔想两手抓(设计+制造) 结果都被更专注的对手打趴下 这次苹果的决定对英特尔有深远的影响 它已经走在十字路口


虽然微软已经专注云和enterprise了,但是如果你现在让桌面全面放弃,微软还做不到。没有桌面的壁垒,微软的云和enterprise和其他厂商有什么根本区别么?有一点需要注意的是,微软在逐渐“果化”,微软的硬件产品线在逐渐扩充,专属系统也在开发。如果仅仅是为了示范其他厂商做电脑,耳机和手机线是不必要有的。微软想要的是软硬云三位一体,以“生产力”做主轴。所以,微软一定会随着果一样出arm的,只不过软的历史包袱太大。短期内可能并不能成。并且以微软的历史,长期能不能成也要打个问号。

中国制造业很厉害,但是都是处于低端,低端目前被印度越南吸,高端又因为贸易战拿不出来,将来有些困难。

英特尔主要是吃老本吃的太多,转型不成功,现在四处起火。包括微软,也未必对英特尔满意。苹果这刀够狠。以苹果的能力和毅力,将来成功是大概率事件。

引用ponder的发言:

真没想到macOS占比有17%

算我一个

以前一直使用macOS,直到wsl出来之后换回windows,现在通过wsl和windows terminal配合起来蛮香的。感觉对我来说除非某款软件macOS独占,否则真的没必要去使用macOS。

话说回来,现在一般装电脑都是AMD的cpu和Nvidia的显卡。但是mac一般都是反过来,Intel的cpu和AMD的显卡

有一点我不同意,我认为apple出的cpu性能很可能不输给intel,后面甚至会从能耗性能显示能力各方面吊打intel。

库克讲话里面的“工具”(tooling)是指模具。

如果电池和散热方面的技术有了大幅的进步,Intel的处境可能会变好一些。

那么,台积电是如何做到这么强的?期待后面有机会讲解。

感谢分享,每期都会阅读。

吹毛求疵一下,有一个错别字需要纠正,成语:此消彼长。

作为嵌入式产品,终于不再伪装成PC了。。。。

大佬忽略了服务器市场呀,我觉得日本的ARM集群超算是个很重要的信号。如果所有的云厂商都在考虑ARM,那对Intel的利润影响就很多了。

作者和下面的评论里有一些很浅显的误解。
一是,苹果的ARM处理器的性能并不会比Intel的差,特别是考虑每瓦性能——而笔记本的功耗是有限的,这样的话实际性能反而会更好。
二是,即使玩游戏也是可能的,比如iOS上的很多游戏画质并不差;考虑游戏PC的功耗是iPad之类的数十倍,所以拉到同样功耗时画质可能更好。
三是,14nm并不差,我们与最先进制程的差距已经缩小到5年以内了,而且14nm是完全够用的——Intel大部分CPU还是14nm制程。

作为一个非专业但是关注相关信息很多年的人,我觉得作者的分析是基于不够深入的了解,所以最后和事实的出入也会很大。

作为半导体从业人员不得不跳出来说一句
开篇阮老师你自己都讲了:
INTEL的主要利润是服务器,占一半
个人电脑占三分之一
而且其中我相信不讲究功耗的台式机占大头,笔记本这样的嵌入式PC占小头。

所以以从业人员的眼光来看,只是功耗敏感的设备终于用上了它本就该用的arm架构而已。功耗不敏感,散热条件优越的场合:服务器,个人主机,游戏主机仍然继续x86。
没有什么大不了的,世界本就该如此而已。

至于制造,半导体是最为全球化的产业,甚至超越汽车。INTEL本身在大连和成都就有工厂。
至于INTEL是否代工arm体系的CPU是他本身foundry的经营策略考虑。INTEL更喜欢的策略是例如:收购ALTERA,然后用它的FPGA产品线来充实自己的工艺产线。
产业链的发展是不断细分的,像intel/cypress这样有自己foundry,设计生产一把抓的公司本身就是越来越少的。nvidia/xilinx这样的fabless,甚至只卖IP授权的arm才是真正的潮流。
最近TSMC在亚利桑那州新开的FOUNDRY也并不能说明什么“美国制造业”的水平。这是一个高度全球化的产业。

INTEL 卖掉 XSCALE 就是 最大的错误。。本来有机会革自己的命的,现在把机会留给别人来革自己的命了。

相比之下,看到M$的生命力。。。以前从 DOS 挣钱,后来从 XENIX 偷师,现在坚持拥抱 ARM。。。

引用bbb的发言:

相比之下,看到M$的生命力。。。以前从 DOS 挣钱,后来从 XENIX 偷师,现在坚持拥抱 ARM。。。

还有M$ 近年拥抱 LINUX 社区 与 开源。。

M$ 这些 骚操作,让我想到 Bill Gate 以前快被淘汰时,说的那句:我们完了,客户不再需要我们了。

这就是危机意识。

引用JCJC错别字检测的发言:

感谢分享,每期都会阅读。

吹毛求疵一下,有一个错别字需要纠正,成语:此消彼长。

你的错别字检测网好像很不错,还有github,希望有机会用用。

有些小错误,世界上不是只有Intel和AMD能生产x86 CPU。以前甚至IBM都能生产

软银不是要卖arm吗?intel买了就是了,反正挺便宜

在Windows NT 3.51 的时候,支持的CPU好像很多,但大多都被砍掉了。

某些地方还是想要讲一下我个人的见解
ARM平台是大势所趋,同样的ARM在性能方面还相差很远,今后的发展也是在嵌入式这类算力需求比较低的方向。生产力上暂时不会替代X86
苹果今后的发展,个人认为作为廉价生产力工具是越来越落伍了,走向大众化可能才是苹果的发展方向
国内依然是最廉价的劳动力产地,相比东南亚非洲的生产环境,不管是劳动力素质还是技术支持,都不是可比的。以后要看东南亚方面的人口素质和工业水平

引用Rednax的发言:

有些小错误,世界上不是只有 Intel 和 AMD 能生产 x86 CPU。以前甚至 IBM 都能生产

记得威盛也生产过一段时间,并且市场上还存在过一下的

AMD YES!!!
APPLE:我不是不用x86 CPU,而是不用你Intel

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