Як Apple будувала свою «процесорну імперію»

Якщо не стежити за індустрією, то можна подумати, що успіх Apple в мобільній сфері - це плід праці її партнерів, які виробляють iPhone і iPad на замовлення американської компанії. Мовляв, вона просто змогла знайти потрібні компоненти і красиво їх зібрати в купу. Але в основі цих гаджетів лежать саме розробки компанії з Купертіно, а якщо точніше, то її неймовірною команди фахівців, яку вона збирала по крихтах протягом останніх десяти років. Як це відбувалося і відбувається зараз - читайте у статті нижче.

Компанія IBM таємно виношує плани щодо продажу своїх застарілих фабрик з виробництва процесорів в Нью-Йорку і Вермонті. В цей же час розробники мобільних процесорів, такі як Apple, ARM і Qualcomm, переманюють звідти цінні кадри, а саме, кращих інженерів-конструкторів складних мікросхем.

Ринок робочих місць для розробників процесорів в Остіні в останні два роки був просто приголомшливим. Адже Apple, ARM і Qualcomm агресивно і успішно заполучали одного співробітника IBM за іншим, а також переманювали інженерів з ще більш бідуючих компаній на кшталт AMD або Freescale. Команда розробників серверів IBM в Остіні втратила значну частину свого інтелектуального капіталу, адже найкращі і найрозумніші покинули компанію в гонитві за більш високими зарплатами і більш широкими можливостями. Команди дизайнерів в Ролі і Рочестері також понесли втрати. Я і сам покинув IBM в минулому році.
Колишній співробітник IBM, у відповідь на серію публікацій Ріка Меррітт в EE Times на тему проблем з виробництвом в IBM

Високотехнологічна індустрія з виробництва процесорів переживає зсув попиту на користь більш дешевих продуктів широкого споживання, вироблених за кордоном (читай, в Китаї). А в цей час зростання популярності мобільних пристроїв призводить до виведення з цієї сфери інвестицій та талановитих працівників (як свого часу сталося і з комп'ютерною індустрією).

Компанія IBM може похвалитися вражаюче багатим досвідом технологічних розробок в індустрії виробництва процесорів. Але швидко розвивається ринок привів до помітного відставання від сучасних лідерів. На цій хвилі нове покоління виробників чіпів, фокусирующихся саме на мобільних пристроях, агресивно полюють за талантами з IBM. В якості приманки вони використовують високу зарплату і можливість працювати над цікавими проектами, інвестованими з великих прибутків в мобільній індустрії.

Воскресіння Apple з попелу після поразки на ринку ПК в середині 1990-х почалося з появою iPod в 2001 році. Але зростати шаленими темпами популярність компанії з Купертіно початку в 2007 році, коли світ побачив перший iPhone, і в 2010-му, коли був представлений iPad. Насправді тоді Apple активно реінвестувала прибутку від продажу мобільних продуктів в інтенсивну розробку апаратної складової. Зокрема, американський виробник створив практично з нуля команду розробників процесорів, одну з кращих в індустрії. Ці хлопці виявилися здатними видавати на гора не тільки конкурентоспроможні процесори для пристроїв поточного покоління, але і схеми для новинок, які конкурентам навіть і не снилися.

Створюючи власні чіпи, Apple може перевести свої доходи у фінансування оригінальних розробок, з якими суперники ефективно не здатні ні змагатися, ні скопіювати якісь ідеї в силу того, що апаратна частина щільно інтегрована з програмною.

Прикладом тому - інструменти на зразок Metal, які безпосередньо працюють з апаратною частиною системи-на-кристалі Apple А7. Саме завдяки А-серії чіпів (і адаптації), в якій завжди використовувалося найпотужніший з актуальних графічне ядро, і з'явилася можливість стороннім розробникам графічно удосконалювати ігри для iOS, створювати оригінальні користувальницькі інтерфейси і використовувати в них ефекти на зразок напівпрозорості, паралакса і плавної анімації.

Довгий час IBM була лідером у сфері розробки напівпровідників. Саме вона стала піонером у використанні напівпровідникових транзисторів в її власних великих комп'ютерах в кінці 1950-х. Про це згадує журналіст EE Times Рік Меррітт, аналізуючи поточний непросте становище компанії. Він навіть цитує слова Роба Лайнбека, аналітика з IC Insights, про те, що IBM стала «однією з перших компаній, які почали інтегрувати пам'ять, процесори. На ранньому етапі вони з'ясували, що ефективність роботи процесора залежить від обсягу його пам'яті. Так що досить скоро половину кожного створеного ними чіпа стала займати пам'ять».

Саме в IBM розробили технологію «кремній на діелектрику». Колега Меррітт Девід Ламмерс описував її як новий чіп, оснащений «шаром ізолятора, який допомагав зберегти заряд в елементах динамічної оперативної пам'яті і давав IBM можливість інтеграції великого об'єму кеш-пам'яті в процесори серії Power».

Досягнення IBM в дизайні процесорів привернули увагу Apple ще в 1990-х і привели до створення лінійки процесорів PowerPC. В рамках цієї ініціативи компанія з Купертіно стала застосовувати серверну архітектуру чіпів Power в якості заміни для процесорів з лінійки Motorola 68k для Macintosh в 1994 році. У планах розвитку PowerPC було і усунення з ринку чіпів на базі архітектури x86 від Intel. На жаль, могутнє інвестування в ПК під управлінням ОС MS DOS і Windows дозволяло розвивати застаріваючу на той момент архітектуру x86 настільки активніше, що закладеного в PowerPC запасу потужності і фінансових можливостей IBM просто не вистачило, щоб обігнати цикл розробки Intel.

До 2005 року Стів Джобс відмовився від співпраці з IBM і оголосив про свій план переведення комп'ютерів Mac на чіпи Intel Core x86. Тим не менш, архітектура PowerPC не канула в лету, а використовувалася для роботи з вбудованими системами і залишилася основною технологією для ігрових платформ Sony PlayStation, Nintendo Wii і Microsoft Xbox 360. Однак наступне покоління консолей вже було засновано на базі процесорів від AMD, тоді як інший ринок здебільшого перейшов на використання чіпів ARM.

При цьому Power і PowerPC якийсь час зберігали свої позиції в серверних системах. Однак з переходом до хмарних обчислень в центрах обробки даних, використання яких обходилося недорого, IBM втратила свої позиції в цьому сегменті ринку. Сьогодні 20% споживачів на серверному ринку представлені Google і Amazon, і їм потрібні дешеві, а не сервісно-орієнтовані дорогі сервери, цільовою аудиторією яких є традиційний бізнес.

Продаватися стали недорогі спрощені системи від скромних провайдерів начебто Foxconn і Quanta з Тайваню. Хлопцям з величезних дата-центрів не потрібні сервіси, та вони і не будуть платити за них. Їм потрібні компактні, дешеві сервери. Але IBM хоче продавати більш потужні і дорогі сервери які сама ж і обслуговує.
Рік Меррітт цитує аналітика Insight24 Натана Бруквуда

Друге дослідження Меррітт допомогло з'ясувати, що продажі Power від IBM різко впали з $7,5 млрд у 2005 році до $3,9 млрд у минулому році. У щорічному звіті компанії за 2013 рік сказано про визнання IBM того факту, що платформа Power вже не повернеться до минулого рівнів прибутковості. Компанія скоротить свій бізнес до масштабів, при яких можна буде отримувати бажані прибутку.

У січні IBM повідомила про плани продажу свого бізнесу, пов'язаного з серверними системами на базі x86, компанії Lenovo. А в квітні була оголошена ініціатива «Open Power» по адаптації архітектури Power до дизайну з відкритим вихідним кодом. У 2005 році компанія Sun спробувала зробити те ж саме зі своїм проектом OpenSparc.

Основною проблемою IBM є необхідність вирішити, що ж робити з фабриками по виробництву напівпровідників в Іст Фишкилл, шт. Нью-Йорк, і Берлінгтон, шт. Вермонт. У своїй третій статті, що описує ситуацію в IBM, Меррітт зазначив, що компанія розглядає продаж одного або обох своїх заводів». За деякими джерелами, найбільш вірогідним покупцем стане контрактний виробник напівпровідників GlobalFoundries, який є одним з клієнтів Apple і партнером Samsung.

За словами представників GlobalFoundries, компанія найняла на умовах тимчасової зайнятості 200 досвідчених інженерів і менеджерів для підтримки її країн потужностей в штаті Нью-Йорк з травня по грудень 2014-го.
Рік Меррітт, журналіст EE Times

Публічно IBM про свої плани не згадувала. Адже подібна заява зашкодило б встановлення бажаної ціни на фабрики. Якби Apple цікавило придбання підприємства по виробництву чіпів, пропозицію IBM могло б бути доречним. Але компанія з Купертіно не виявляє жодного інтересу до придбання власного виробництва процесорів.

Замість цього Apple вже тривалий час співпрацює зі сторонніми постачальниками у виробництві необхідних компонентів, включаючи SoC А7 і датчиків начебто TouchID, притому, що це - виключно розробки американської компанії. З іншого боку, виробник iOS-пристроїв постійно цікавиться талановитими розробниками мікросхем. Таким чином, неясність з приводу майбутнього IBM призвела до того, що юрби кращих фахівців з її лав переходять в команду Apple.

Коли Джобс повернувся в Apple в 1997 році, його першим дією стала продаж своєї частки в ARM. До речі, партнерські відносини з ARM виявилися ініційовані ще в кінці 1980-х. Їх метою була адаптація розробленого Acorn Computer чіпа для Newton MessagePad, випущеного Apple в 1990-х. зокрема фахівцям ARM належало перетворити настільний чіп, мобільний енергоефективне рішення, що, цілком можливо, що і визначило майбутнє компанії.

У той час як прибуток Apple почали скорочуватися в середині 1990-х, ARM привернула увагу Nokia. Остання і допомогла зробити енергоефективні процесори компанії широко популярними серед виробників стільникових телефонів. Джобс ж посприяв фінансового відновленню Apple з допомогою своєчасної продажу акцій ARM наприкінці 1990 років. Потім в 2001 році компанія з Купертіно стала одним з найбільших клієнтів ARM. Думаю, ви вже здогадалися, що причиною тому був плеєр iPod, побудований на базі чіпа від цієї компанії.

У 2007 році архітектура ARM виявилася єдиним оптимальним рішенням для iPhone. У підсумку перший смартфон від Apple отримав готову однокристальну систему, яка є спільним дітищем ARM і Samsung. Але вже тоді компанія виношувала плани по створенню свого власного фірмового чіпа. Для цього в 2007 ж році було вирішено отримати ліцензію на використання інтелектуальної власності Imagination Technologies - графічного процесора PowerVR. В ті часи і поповзли чутки про секретних розробках всередині Apple власної однокристальних системи з потужною ігровою графікою.

У 2008 році Apple придбала PA Semi, розробника процесорів без власних виробничих потужностей, що випускає потужні чіпи на базі архітектури PowerPC. Цей крок говорив про повернення Apple до розробки власних процесорів, як це було в 1980-х. Також, багатьох талановитих розробників чіпів PowerPC компанія задіяла у розвитку архітектури ARM. У тому ж році Apple найняла Марка Пейпермастера, який працював до цього в IBM експертом по архітектурі і технології роботи Power. Відповіддю IBM на цей крок став судовий позов, в якому вербування її співробітника була названа «спробою Apple розширити свою присутність на ринках серверів і чіпів для мобільних пристроїв».

Пейпермастер покинув команду Apple в 2010 році з причини культурної несумісності. Проте все збільшується число співробітників IBM з тих пір поповнювало штат виробника iPhone. Справа не обійшлося без судових позовів і внутрішніх політичних розборок.

У 2009 році почали поширюватися чутки про планшет від Apple. Паралельно стало відомо, що американський виробник нібито планує замінити чіпи ARM на малопотужний x86-процесор Intel Atom, тоді відомий як Silverstone. Замість цього Apple розробила власну однокристальну систему А4 на базі архітектури ARM. Причому вона виявилася досить потужною, щоб лягти в основу першого планшета компанії - iPad. Тоді журналісти ai ексклюзивно писали про важливість появи А4 і про те, що саме розробники чіпів з нещодавно придбаної компанії Apple Intrinsity допомогли створити настільки потужний і енергоефективний процесор (для свого часу це дійсно був технологічний прорив). При цьому аналітики були впевнені, що компанія з Купертіно не зробила нічого нового, а скоріше, використовує процесори з особистого запасу, в тому числі і досить простий графічний чіп Mali від ARM.

Продажі iPhone посприяли активним розробок процесорних технологій всередині компанії. А iPad виявився привабливою альтернативою звичайним ПК, особливо в галузі освіти і в корпоративній сфері. Продажі iPad як планшетного комп'ютера стали безпрецедентними в індустрії. Компанія з Купертіно миттєво обійшла Microsoft намагалася просувати Windows-планшети з 2002 року, а також перемогла BlackBerry і Palm з подібними проектами.

Surface від Microsoft виявився нішевим продуктом, у той час як планшети на базі Google Android швидше виконують функцію розважального медіаплеєра, ніж робочого інструменту, чому провиною слабка адаптація додатків під великий екран. За останні три з половиною роки домінування Apple на ринку мобільних пристроїв забезпечило (і фінансово в тому числі) швидкий розвиток виробництва мобільних процесорів. Кульмінацією прогресу у цій галузі на даний момент вважається Apple A7, перший 64-бітний процесор, використовуваний в смартфонах.

Останнім часом Apple якось розслабилася в плані боротьби з витоками інформації про дизайн і начинці її пристроїв, але ось що стосується процесорних розробок, то в цій області все строго секретно. Ви згадайте, яким шоком для індустрії виявився анонс A7? Причому Apple змогла по максимуму задіяти апаратні можливості однокристальних системи, результатом чого стали просунуті функції фотокамери смартфона, впровадження TouchID та інструкцій A7 Secure Enclave, неймовірно ефективна підтримка архітектури ARMv8 та застосування новітнього мобільного графічного прискорювача Imagination Rogue.

Не володіючи здатністю Apple створювати і продавати дорогі пристрої, інші виробники в індустрії сфокусувалися на постачання дешевих мобільних гаджетів, зробивши ставку на їх невисокої вартості. Цей факт надав серйозний вплив на виробництво конкурентоспроможних мобільних процесорів, причому навіть серед власників ліцензії ARM.

Так, у 2012 році виробник напівпровідників і мікросхем Texas Instruments оголосив про те, що більше не буде випускати мобільні процесори. Причиною тому стали проблеми з якістю однокристальних систем з лінійки OMAP ARM і незадовільна робота пристроїв, в які вони були інтегровані. Серед таких гаджетів виділю Amazon Kindle Fire, планшети RIM Playbook і Xyboard, смартфони Palm Pre, Nokia N9 і Galaxy Nexus, музичний плеєр MOTOACTIVE від Motorola і медіацентр Google Nexus Q.

У разі Texas Instruments компанії доводилося справлятися з серйозними накладними витратами, пов'язаними з її клієнтами, управлінням документацією, підтримкою чіпів OMAP, які застосовуються в десятках різних пристроїв. На відміну від неї, Apple працювала тільки зі своїми процесорами А-серії. Це допомогло компанії фокусуватися виключно на виробництві того, що їй потрібно, їй не розбиратися з претензіями сторонніх клієнтів або постачальників) з приводу роботи напівпровідників та їх програмної підтримки.

У підсумку Apple переманила більшу частину команди Texas Instruments, що працює з чіпами OMAP і базується в Хайфі і Герцлії в Ізраїлі. До речі, там недалеко знаходиться і розробник флеш-контролерів Anobit, придбаний Apple в 2011 році.

На додаток до ізраїльським у Apple є й інші команди розробників процесорів, що працюють в Остіні, шт. Техас, і Мельбурні, шт. Флорида. Саме там розташовується компанія Melbourne Design Center, куплена Apple в складі AuthenTec.

У минулому році американський виробник також викупив і процвітаючу компанію-розробника процесорів Passif Semiconductor з бази в Каліфорнії, ізраїльську компанію PrimeSence, що працює з 3D-сенсорами, і шведський стартап, який спеціалізується на стиснення інформації, AlgoTrim.

Зростаючий штат Apple, працює з процесорами А-серії, працює в умовах крайньої секретності в Купертіно. Є дані про те, що цю команду нібито не планується переміщення у новий кампус Apple, який зараз знаходиться на стадії будівництва.

Що ж буде далі? Аналітики затамували подих в очікуванні знаків від Apple. Ймовірно, компанія об'єднається з Qualcomm з метою створення власних радіомодемів або укладе партнерські відносини з Intel і знову почне використовувати в своїх продуктах її розробки в цій області. В експертів також є припущення з приводу того, що Apple може використовувати свої розробки на основі архітектури ARM замість процесорів Intel у недорогих моделях комп'ютерів Mac. [ai]

Як бачите, за технологічними проривами Apple в мобільній індустрії стоять не партнери і постачальники компанії, а вона сама. Розробник з Купертіно зміг буквально по крихтах зібрати одну з найсильніших команд по проектуванню однокристальних систем фактично з нуля і тепер пожинає плоди своїх праць, не забуваючи при цьому будувати нові плацдарми для технологічного домінування в майбутньому.

Матеріали по темі:

• Про труднощі переходу з Intel на ARM
• GlobalFoundries стане ще одним виробником процесорів А-серії для Apple
• Секретна угода Apple, Samsung і Imagination
• Apple купує PA Semi
• Apple шукає таланти в Ізраїлі
• В Apple підтвердила купівлю Anobit
• Apple купує компанію AuthenTec
• Apple придбала Passif Semiconductor