從iPhone「家譜」預測其未來

作者:清水洋治   |   2015 / 12 / 25

文章來源:日經技術   |   圖片來源:日經技術


【日經BP社報導】到2015年,蘋果公司推出“iPhone”已經整整8年。iPhone進入市場是在2007年6月29日。眾所周知,在這8年裡,智慧手機吞併了多種終端。這8年究竟發生了什麼?讓我們通過iPhone的“家譜”一探究竟。

第一代iPhone只具備2G通信功能,銷售範圍也僅限於美國。而且,當時與現在相比,便攜終端在各個地區的使用環境也各不相同。因此,與熱烈歡迎iPhone的美國形成鮮明對照,在日本和歐洲傳出了不少批評的聲音。而中國等亞洲國家則毫不關心,甚至沒有報導iPhone上市的消息。

第一代iPhone只具備2G通信功能,銷售範圍也僅限於美國。

2007年的海外市場上,摩托羅拉(Motorola)和諾基亞(Nokia)的手機還如日中天。在日本則出現了許多形態各異、在日後被叫作“孤島手機”的終端,走出了必須配備手機電視功能的自主發展道路。作為特色鮮明的產品,“Blackberry”等可被稱作智慧手機原型的終端嶄露頭角,而且出現了狂熱的粉絲(Blackberry迷在當時被稱為CrackBerry)。

方便地使用APP與網路

iPhone風靡全球是在次年,也就是2008年推出“iPhone 3G”之後。眾所週知,作為以使用3G通信和網際網路為中心的產品,iPhone 3G開創了智慧手機市場。

成功的關鍵在於兩點,一是可以安裝APP增加功能,而是最大限度利用網際網路。在智慧手機出現以前,上網只能通過個人電腦。而iPhone將網際網路帶出了室外。

為了輕鬆自如地運用APP和網際網路這兩樣工具,必須推動兩種關鍵零件實現進化。使用APP需要CPU、GPU等處理和計算方面的進化。使用網際網路則必須發展3G、LTE等廣域通信,以及無線LAN、藍牙等區域通信,並在終端中安裝。

蘋果從2000年代後半開始,收購了多家半導體企業。比如致力於降低功耗的Intrinsity公司和P.A. Semi公司。收購這些公司,是以低功耗、高性價比,製造先進晶片所必需的。蘋果通過收購構建起了不斷推出自主處理器的體制。在全盤把握OS、硬體、軟體、APP的基礎上,始終保持著效率最高的環境。

關注處理器的進化

圖1和圖2是“iPhone 4S”採用的“A6”處理器的CPU部分。A6沒有直接使用現在主流的ARM內核,而是採用了蘋果的設計方式。使用名叫“數據通路”的設計方法,使性能最大化。

iPhone 4S採用的A6處理器的CPU部分。

A6沒有直接使用現在主流的ARM內核,而是採用了蘋果的設計方式。使用名叫“數據通路”的設計方法,使性能最大化。
圖1、圖2:A6處理器

現在,採用這種方法製作處理器的企業只有英特爾、蘋果等少數幾家公司。最新款的“iPhone 6/6 Plus”配備的“A8”處理器,也設計並採用了做工複雜、其他公司沒有的CPU。

圖3是各代iPhone處理器的電晶體規模的變化推移。規模的增加大大地提高計算能力。而且iPhone處理器的工作頻率從400MHz起步,現在的處理速度已達最初的4倍左右。依靠電晶體規模的擴大和工作頻率的提高,iPhone 6的處理速度達到了第一代iPhone的50倍以上(處理某些內容時接近200倍)。

蘋果領跑眾多智慧手機,在“iPhone 5S”中率先推行CPU的64位化。實現64位化可改善記憶體訪問,提高處理的並行性。因此可以高速進行多個處理,既降低了耗電量,又提高了處理速度。Android陣營推行64位化比iPhone晚了大約1年,此時的iPhone已經換上了第2代64位CPU。iPhone今後進化的一個著眼點,就是繼續推動CPU和GPU的進化,也就是處理和計算。

規模的增加大大地提高計算能力。而且iPhone處理器的工作頻率從400MHz起步,現在的處理速度已達最初的4倍左右。
圖3:各代iPhone處理器的電晶體規模

iPhone的進化也是通信的進化

除計算外,iPhone在連接性和感測器方面也實現了開天闢地的進化。iPhone雖然是從2G通信起步,但一開始就安裝了無線LAN和藍牙功能,始終採用最新的晶片,引領著連接性的進化。

特別是從2012年的iPhone 5開始採用的Lightning介面,只需8個引腳即可實現高速數據通信,而且插入時沒有方向性,極具劃時代意義。蘋果後來的產品全部採用了這種介面。

2012年的iPhone 5開始採用的Lightning介面,只需8個引腳即可實現高速數據通信,而且插入時沒有方向性,極具劃時代意義。蘋果後來的產品全部採用了這種介面。

感測器的種類增至3

iPhone從第一代開始就配備了感測器。有加速度感測器、觸控感測器等。之後隨著不斷進化,又增加了角速度感測器、方位感測器等。2014年的iPhone 6配備壓力感測器,實現了高度方向和海拔的檢測。同期還加入了指紋認證感測器。現在,最新款iPhone配備的感測器的種類已經增加到了第一代的3倍。

感測器是隨時都在工作的電子零件,用來檢測距離、定位、檢測角度。雖然可以關閉,但一旦停用,資訊就會失去連續性。

處理器為了輕鬆完成大量處理,不斷向高度化發展。但具備強大的處理能力的同時,也要付出耗電量大的代價。

為此,蘋果在iPhone中加入了專門用於感測器處理的協處理器晶片。也就是從iPhone 5S開始配備的“M7”協處理器。蘋果注意到,計算雖然需要使用處理器,但感測器處理並不需要繁雜的計算。

從iPhone5S開始推行的處理器與協處理器分離,得到了日後所有蘋果產品的採用。現在,大多數Android智慧手機也採用了這種結構。通過使感測器獨立運轉,延長了電池壽命。

吞併專用設備的功能

從硬體來看,iPhone在同時推進計算進化和感測器進化。

在iPhone誕生的2007年,摩托羅拉和諾基亞還是世界頂尖的手機企業,如今已經分別淪為聯想和微軟的一個部門。在8年前,幾乎沒有人能夠預測到這一點。在日本,也有許多手機企業被迫實施重組,或是退出了市場。而且,智慧手機還逐漸吞併了手機、隨身音樂播放器、袖珍數位相機、GPS記錄器、錄音筆、攝影機、掌上型電玩等眾多專用產品的功能。

這些專用產品並沒有消失,如今依然存在,而且擁有大批的愛好者。但一般用戶只需要一部智慧手機就夠了。因為智慧手機可以實現所有的功能,把用戶從攜帶多部終端的生活中解放了出來。有人說iPhone是“破壞性創新”。因為iPhone的出現逼迫許多企業實施重組、退出市場,而且吞併了許多產品。每逢iPhone新品上市,都會成為全球性的重大新聞。瘋狂的粉絲遍佈世界各地。

覆蓋五感的智慧手機

智慧手機將會逐漸覆蓋五感。不過,以智慧手機的形狀,很難充分利用五感。因此,可穿戴終端等新產品正在不斷湧現。

這些終端目前還不完善。在街頭時常可以看到一隻手拿著手機,另一隻手滑動螢幕的智慧手機用戶。從佔據雙手等方面來看,智慧手機絕對算不上優秀的用戶介面,而且存在危險。智慧手機還需要向五感,乃至六感進化,與此同時,蘋果等企業也必定會不斷創造出新的使用方式。

8年前,iPhone悄然起航。現在,新款iPhone的發佈已經成為全球熱切期盼的一件大事。每次新款iPhone上市,世界都會為之瘋狂。

單從硬體的進化無法解釋這一現象。iPhone依靠的也不是APP,也不是OS。關於其中文化方面的背景,還請關注後續報導。(特約撰稿人:清水洋治,瑞薩電子)

日經技術》授權轉載

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