不是想知道A11晶元的秘密嗎？都在這裡

蘋果公司全球市場營銷高級副總裁菲爾·席勒（Phil Schiller）和蘋果硬體技術高級副總裁斯強尼·斯洛基（Johny Srouji）在發布會結束之後，接受了美國知名科技博客 Mashable 的主編蘭斯·烏蘭諾夫(Lance Ulanoff)的採訪，特別討論蘋果 A11 仿生晶元。採訪全文如下：

蘋果的 iPhone X 是一款還挺驚艷的手機吧，可是如果沒有A11仿生晶元，或許它也是「泯然眾機」，而如果 A11 背後沒有一支瘋狂、專註的晶元開發團隊，或許它也只是一塊不足掛齒的晶元。

菲爾·席勒表示：「現在我們走在一條非常明確的發展道路上。每一代產品的核心元素之一都必將是其內置的晶元，於我們而言，這些晶元是產品本質的重要組成部分。」

A11 仿生晶元是蘋果的第五代 CPU 產品，11 月上市的 iPhone X 和已經開啟預定的 iPhone 8、iPhone 8 Plus 都使用這款晶元。我有幾個關於這款晶元的問題，不過大部分都是關於這塊新晶元都有哪些功能。席勒和斯洛基與我就 A11 展開了深入的討論。

A11 仿生晶元系統再次證明了，在整個設備創造開發過程中蘋果所擁有的強大的控制力。這種控制力不僅體現在 iPhone 那光鮮亮麗的玻璃機身或者 iOS 上。蘋果在更深的層面上思考、工作，在晶元的開發上是自己全包全攬還是與合作夥伴合作，蘋果完全有自己的話語權。

斯洛基說：「我們 10 年前就開始做這樣的事情，設計我們自己的晶元，這是為蘋果硬體和軟體特別優化，實現真正定製的最好辦法。」

於蘋果，晶元開發是 iPhone 開發過程中不可或缺的一部分。「這不是你隨隨便便，想做就做的事情。」

雖然我們不知道蘋果為了開發這些晶元付出怎樣的努力，可我們知道這些自主開發的晶元讓蘋果倍感自豪。

在發布會當天，席勒介紹了一系列新 iPhone 特性，比如蘋果自助設計的圖形處理單元、經過更新的圖像處理技術，以及被低估了的神經網路引擎。對於這些新的東西和特性，席勒只是用一張晶元圖像幻燈片來展示，並以綠色來突出晶元中的各個部分。看著幻燈片我就發現它們是同一張 A11 仿生晶元系統圖片，所以當時我就在想，全球觀看發布會的人中到底有多人真的明白了，席勒正在演示的東西其實就好像是在展示一個巨大的處理器房子里的不同房間。

一塊晶元能有那麼多功能嗎？開發大量部件、設計手機以及它的新部件（新的攝像頭、原深感攝像系統、操作系統），同時設計和開發出一款既可支持上述部件同時又能滿足不通開發和設計團隊要求的晶元，有誰能兼顧這麼多？

斯洛基說蘋果會提前 3 年開始一款晶元的開發，也就是說 3 年前發布搭載 A8 晶元的 iPhone 6 時，蘋果就已經在開發 A11 仿生晶元了。可是三年前移動行業關於 AI 和機器學習的話題還不多，不過斯洛基說，「內置神經引擎是我們在 3 年打的一個賭。」

其實如果不是蘋果的晶元開發方式，想要這樣打賭基本上不可能的。首先要說明，蘋果並不製造 CPU。他們還是需要與其他生產製造晶元的廠商合作，至於是哪些廠商蘋果不會具名。這些廠商和蘋果緊密合作，百分之百地遵照蘋果的規定。為了確保雙方信息互通有無，斯洛基還安排一個小技術組直接與製造商合作，負責生產進度、晶體管選擇等細節事宜。

在蘋果內部，各個小組之間也很重視信息的互通有無。席勒和斯洛基都表示，公司里各個獨立的小組會以某種形式來展開合作。所以他們的3年線路圖也會有合理的調整。

比如席勒的市場營銷小組和顯示屏小組都向斯洛基提出了要求，基本上就是告訴他，他們覺得在三年時間裡他們會需要什麼東西。

「這個過程很靈活，是可以改變的，」從蘋果開發第一代 iPhone 以來就在蘋果任職的斯洛基這麼說。如果有一個小組他們提出的要求並不在原始計劃範圍之內，「那麼我們就需要變無為有，我們不會說，『別，還是讓我們按照路線圖來，5 年之後我再給你想要的東西。』」

席勒和斯洛基當然不會說明這些小組都提了什麼要求，不過席勒坦言：「過去幾年確實發生了一些重要的事情，我們會要求斯洛基的團隊按照另外一個不同的時間表、按照一個和早幾年已確定的計劃不同的計划去做事情，而他們也竭盡全力滿足我們的要求，能看到這樣的合作真的很棒。」

蘋果也不是每次都從零開始設計晶元。「在每一代晶元上，我們都會以上一代架構作為參照來決定是要升級這個架構還是從零開始重新設計（這取決於構建模塊）。」雖然這一代晶元有了一個新的名字，「A11 仿生晶元」突出它的 AI 技術特性，可席勒和斯洛基均承認，蘋果是在 A10 Fusion 處理器的性能提升和技術基礎上進一步完善得到A11的。

席勒說 A11 仿生晶元是設計、架構和技術變化混合的產物，這些東西中有些是全新的，而有些是更新到現有處理器設計上的。

A10 Fusion CPU 中的高性能核心和能效核心在 A11 中獲得迭代更新，增加了兩個新的核心，以及不對稱多處理功能，也就是說這個晶元可以一次運行 1 個、2 個、3 個、4 個、5 個或 6 個核心。蘋果表示 A11 這款 10 納米晶元比 A10 節能 70%（性能還有 25% 提升）都是因為對核心的管理。不過蘋果沒有介紹系統是如何決定要使用哪個核心（高性能或高效能）、使用幾個核心。

斯洛基說，遊戲會需要更多核心，可是向文本預測系統這種簡單點的任務可能也需要高性能的 CPU。

圖像信號處理器也在色彩和低光表現方面獲得更新。它支持新的人像光效模式，它可以在使用人像模式時生成各種影棚級的打光效果，為你拍出更漂亮的人像照片。

視頻編碼功能也升級，現可支持更高幀率和更好的慢動作視頻。

安全元素也重新設計。「不講細節，但我們仍然非常重視安全，」席勒說。

不過，神經引擎和圖形引擎則是 A11 晶元全新添加的東西。

我問斯洛基為什麼在用過這麼多年的第三方 GPU 之後（最後使用的是 PowerVTR GT7600 GPU），他們想要開發和整合自己的GPU。

「看看我們的系統晶元、CPU、ISP 還有顯示屏，只要是我們覺得自己能夠做到與眾不同，能給蘋果帶來優化定製價值的，我們就會毫不猶豫地定製擁有它。這是我們堅持了 30 年的事情。」

自主設計 GPU 是蘋果完全控制整個堆棧的關鍵一步之一。席勒說現在從圖形硬體到編譯器，編程語言，到操作系統——包括框架和程序庫，蘋果應有盡有。

「它們不是像搭樂高積木那樣搭到一起就完事了，」席勒說，「團隊需要對它們進行設計，讓它們能夠協作。」

團隊高效

蘋果在 iPhone 和晶元開發過程中掌握的東西，他們能夠創造的效率也就越多。

比如蘋果的晶元團隊雖然執著於能效，但他們也不會犧牲響應速度來換取能效。

斯洛基說，「設備在非活躍狀態下，在睡眠時我們拿晶元怎麼辦。我們不希望在你不使用設備的時候，電池還不斷的消耗。我們稱這種現象為低漏電。當你不在使用設備的時候，那就不要使用到晶元。」但是 iPhone 內置的晶元不會讓設備進入深度睡眠，你把 iPhone 拿起來的時候，它會即刻被喚醒。

不僅 iPhone 如此。根據席勒介紹，Apple Watch Seires 3 的晶元也是斯洛基的團隊設計的，他們的關注點會細緻到平方毫米，比如「我可以節省出多少平方毫米？」雖然增加了 LTE，晶元數量增加了一倍，他們還是儘力提高電池效率。解決方案之一就是新的、更高效的 W2 Wi-Fi 和藍牙晶元（現在 Apple Watch 的電池續航仍然是 18 個小時）。

晶元中的 AI 技術

蘋果對晶元設計和開發細節的關注也讓他們能夠對神經引擎等新的 SOC 特性進行微管理。

它應該是 A11 仿生晶元中最能激發人興趣的創新了。它是移動 CPU 上的人工智慧，是晶元中與眾不同的一個部分。

蘋果晶元團隊一直不停探索更大的系統能效，而神經引擎的出現也與此有點關係。

斯洛基說：「你看應用和軟體，利用函數式編程模型現在已經有更好的演算法。」

這包括 iPhone X 新的面部追蹤、Face ID 以及增強現實相關的物體探測功能。它們均使用神經網路、機器學習或深度學習（是機器學習的一部分）。這種類型的神經處理可以在 CPU 或者 GPU 上運行。「但是對於這種神經網路類型的編程模型，利用針對這些應用的定製晶元，在執行相同任務時，它將比使用圖形引擎更加節能。」

神經引擎的神秘之處（也就是它和 A11 晶元中其他部分不同的地方）在於它處理矩陣乘法和浮點處理的能力。

但是蘋果不會向所有人公開這個神經引擎里到底有什麼東西。

席勒說，「神經引擎不為一般目的，而為特定任務而生。」特定任務之一就是動話表情的面部追蹤。

有了 A11 仿生晶元和新的神經引擎，這個可愛的動話表情功能才能實時追蹤你的面部。

開發者使用蘋果 ARKit 開發任何面部識別應用時，也可以在某種程度上使用到這個引擎。

A11 仿生晶元中還有一些未被蘋果提及的東西，比如支持誤差校正碼演算法的定製存儲控制器。「我們所有產品的耐用度和性能都應該是一致的，」斯洛基說。

數字信號處理器也在這裡，音頻質量與它相關。「我們在這方面做了很多努力，」席勒說。「我有個朋友他是音頻發燒友，就喜歡測試這些數字介面的出來的音頻信號的清晰度。」

在 10 年時間裡，蘋果的晶元開發取得了重大進展，製程從 65 納米縮小到 10 納米，晶體管數量則從大約 1 億個增加到 43.1 億個。

就連斯洛基也對這一壯舉驚嘆不已。「就這樣一年又一年，不斷突破極限……我想現在我們擁有一支世界級團隊。」

晶元的發展如今陷入物理瓶頸，行業已經開始探索使用新的材料和量子計算在內的技術。

我問斯洛基，蘋果現在是否在思考下一代晶元（或非硅基）解決方案

「我們會提前思考，我可以告訴你這一點，我想我們不會受到限制，」不過他也補充說到，「現在難度越來越高。」

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