Trong quá trình phát triển của mình, Apple đã mang đến Apple Silicon và mở ra một cuộc cách mạng hoá sản phẩm của họ. Bài viết này sẽ là câu chuyện về sự khởi đầu và tương lai của một trong những vi xử lý mạnh nhất hiện nay của Apple.
Nguyên nhân cho sự ra đời của Apple Silicon
Với dòng chip Apple Silicon, Apple đã mở ra một kỷ nguyên mới cho các sản phẩm của mình và trở nên không còn phụ thuộc vào các công ty nào.
Ngay từ những ngày đầu thành lập, Apple Computer đã phụ thuộc vào các bộ phận cốt lõi do các công ty khác sản xuất. Trái tim của Apple I (Apple Computer I) là chip MOS Technology 6502 do MOS Technology sản xuất. Nhưng dù vậy thì đồng sáng lập Steve Wozniak đã thiết kế hầu hết các phần cứng gốc khác, bao gồm cả bo mạch.
Trong quá trình phát triển, Apple tiếp tục sáng tạo và cấp bằng sáng chế cho nhiều công nghệ, nhưng họ luôn phải dựa vào các công ty khác để cung cấp chip xử lý chính (CPU), là bộ não của các máy tính. Trong nhiều năm, nhà cung cấp chip của Apple là Motorola, sau đó là Intel.
Nhìn lại, có thể thấy rõ rằng mối quan hệ ràng buộc này với các công ty khác, thường là những đối thủ cạnh tranh của Apple ở nhiều cấp độ. Đây không phải là điều mà đồng sáng lập kiêm Giám đốc điều hành ở thời điểm đó là Steve Jobs mong muốn. Apple phụ thuộc vào lịch trình sản xuất của Motorola hoặc Intel, đôi khi khiến việc chậm trễ vận chuyển ảnh hưởng đến doanh số bán Mac.
Những viên đá mở đường cho Apple Silicon
Trước khi Steve Jobs quay trở lại Apple vào năm 1997, công ty đã hợp tác với một công ty có tên Advanced RISC Machines, sau này được chính thức hóa thành Arm Holdings PLC, để thiết kế chip cho máy tính bỏ túi Newton. Mặc dù thiết bị PDA này nhận được sự ủng hộ của người hâm mộ, Jobs đã nhanh chóng hủy bỏ dự án ngay sau khi nhậm chức CEO.
May mắn thay, ARM có cơ hội hợp tác lần thứ hai với Apple trong dự án iPod. Tony Fadell, người dẫn đầu dự án, phải đối mặt với nhiều thách thức, trong đó có việc tìm kiếm nhà cung cấp chip chuyên về chip hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng. Chiếc iPod đầu tiên ra mắt vào cuối năm 2001 sử dụng SoC Portplayer PP5502 được cung cấp bởi ARM với hai nhân xử lý.
Vài năm sau, Apple sử dụng SoC dựa trên ARM do Samsung thiết kế cho iPhone đầu tiên. Apple cũng mua cổ phần của ARM và củng cố mối quan hệ với công ty này. Đến giữa những năm 2000, dòng máy tính xách tay của Apple bắt đầu vượt qua iMac để trở thành lựa chọn hàng đầu của người tiêu dùng. Các thiết bị di động như Palm Pilot đã mở ra một cấp độ truy cập thông tin mới khi di chuyển, và sự ra mắt của iPhone đã góp phần củng cố thêm mong muốn đó.
Nhưng hồi tháng 6/2005, Jobs tuyên bố toàn bộ dòng Mac của Apple sẽ chuyển sang chip dựa trên Intel, tạm biệt dòng chip Motorola khiến hiệu suất của Mac tụt hậu và doanh số lại giảm. Thời điểm đó các khách hàng lâu năm lo lắng về những ảnh hưởng của quá trình chuyển đổi lớn như vậy. Nhưng Apple đã nỗ lực phía sau và được đền đáp với phần mềm giả lập Rosetta. Đây là công nghệ then chốt giúp các chương trình dựa trên PPC hiện có của khách hàng chạy trơn tru ngay cả trên các máy mới.
Ngoài một số trục trặc ban đầu, quá trình chuyển đổi lớn diễn ra khá suôn sẻ và người dùng cùng đối tác của Apple một lần nữa hào hứng.
Động thái này nhanh chóng mang lại cho các máy tính xách tay của Apple rất nhiều thứ, ngoài tốc độ thì chip Intel tiết kiệm năng lượng hơn, đồng nghĩa với thời lượng pin được cải thiện. Các máy Mac mới cũng có thể chạy Windows hiệu quả hơn, một lợi thế bán hàng tuyệt vời cho những người dùng cần hoặc muốn sử dụng cả hai nền tảng.
Tiến đến sự độc lập
Jobs và đội ngũ điều hành mới của ông có một kế hoạch rõ ràng để củng cố Apple bằng cách giảm thiểu tối đa sự phụ thuộc vào các công ty khác. Mục tiêu lâu dài là Apple sẽ tự thiết kế chip xử lý riêng, và kiến trúc ARM trở thành chìa khóa cho sứ mệnh đó.
Năm 2008, chỉ một năm sau khi iPhone ra mắt, bước ngoặt đầu tiên trong kế hoạch sản xuất chip độc quyền của Apple bắt đầu thành hình. Vào tháng 4 năm đó, công ty đã mua lại P.A. Semiconductor, một công ty thiết kế chip có trụ sở tại Palo Alto, với giá 278 triệu USD.
Đến tháng 6 cùng năm, Jobs tuyên bố công khai rằng Apple sẽ tự thiết kế chip cho iPhone và iPod. Đây là tin tức đáng thất vọng đối với cả Samsung và Intel vì cả hai đều muốn giữ mối quan hệ với công ty. Samsung thì muốn giữ vai trò là nhà thiết kế và chế tạo chip cho Apple, trong khi đó Intel đã cố gắng hết sức để thuyết phục Apple sử dụng bộ vi xử lý Atom tiết kiệm năng lượng của họ cho iPhone, nhưng lại thất vọng khi Apple từ chối.
Các mẫu iPhone đầu tiên sử dụng chip dựa trên ARM do Samsung thiết kế và sản xuất. Sau đó đã thay đổi vào năm 2010 khi Apple giới thiệu chip di động đầu tiên do chính mình thiết kế, chip A4 và được trang bị lần đầu tiên trên iPad 1, sau đó là iPhone 4.
Chip A4 cũng được sử dụng trong iPod Touch thế hệ thứ tư và Apple TV thế hệ thứ hai. Samsung vẫn là đối tác sản xuất chip, nhưng không còn kéo dài. Năm tiếp theo, Apple bắt đầu hợp tác với Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) để sản xuất chip độc lập. Cho đến ngày nay, Apple vẫn tiếp tục giữ mối quan hệ với TSMC là đối tác sản xuất chip, thường xuyên mua toàn bộ năng lực sản xuất của một số chip nhất định của nhà máy của họ.
Hai yếu tố chính khiến Apple có lợi thế khi sử dụng chip xử lý riêng của mình là khả năng kiểm soát và tùy chỉnh. Điều này mang lại cho Apple một lợi thế đáng kể so với các chip di động của đối thủ cạnh tranh như Qualcomm và Samsung.
Sử dụng mẫu RISC của ARM, Apple hiện có toàn quyền kiểm soát việc thiết kế các chip mà họ sử dụng. Điều này có nghĩa là họ có thể thêm, thay đổi và tối ưu hóa các tính năng của chip – chẳng hạn như Neural Engine.
Thứ hai là chip của Apple dù dành cho thiết bị di động, máy Mac hay các sản phẩm khác như Apple TV, đều tương thích hoàn hảo với phần mềm và hệ điều hành được sử dụng. Đây là một yếu tố mà hầu hết các nhà sản xuất thiết bị Android không thể cạnh tranh được.
Dù Google đã bắt đầu thiết kế chip riêng cho dòng smartphone Pixel của họ, Samsung cũng có dòng Exynos nhưng một phần Samsung vẫn phụ thuộc vào chip Qualcomm. Điều tương tự cũng xảy ra với các nhà sản xuất thiết bị Android khác.
Đây là lý do tại sao chip của Apple thường sánh ngang hoặc vượt trội so với các hệ thống đối thủ ngay cả khi đối thủ có nhiều RAM hơn, nhiều lõi xử lý hơn và các lợi thế dường như khác. Apple có thể tích hợp các cải tiến phần mềm với các tính năng phần cứng, chẳng hạn như tối ưu hóa thời lượng pin ở cấp độ mà hầu như không ai khác có thể làm được.
Tiến tới Apple Silicon trên Mac
Kể từ năm 2012 đã có những tin đồn rộ lên rằng Apple đang có ý định giới thiệu dòng chip của riêng mình thiết kế, dựa trên ARM cho các máy Mac thuộc dòng máy tính xách tay. Mặc dù chưa được công bố chính thức, nhưng việc chuyển đổi như vậy đã bắt đầu được triển khai kể từ thời điểm đó.
Theo AppleInsider đề cập vào năm 2018, hầu hết các smartphone và thậm chí cả Microsoft lúc này đã áp dụng kiến trúc ARM. Nhưng vào năm 2019, Intel cuối cùng đã nhận được thông báo chính thức rằng chip của họ sẽ sớm không còn cần thiết cho Mac từ nhà Táo. Lúc này, Apple đang sử dụng chip A12 cho iPhone, và các điểm chuẩn cho thấy nó có hiệu năng ngang bằng máy tính để bàn.
Vào ngày 22/6/2020, CEO của Apple – Tim Cook đã tuyên bố tại WWDC rằng Apple sẽ chuyển sang chip Apple Silicon, do chính Apple thiết kế. Quá trình chuyển đổi sẽ diễn ra trong vòng hai năm tới và ông Cook nhấn mạnh rằng các thiết bị sẽ có thể chạy phần mềm Mac dựa trên Intel bằng cách sử dụng “Rosetta 2” để hỗ trợ quá trình chuyển đổi.
Những chiếc Mac M1 đầu tiên khi đó là Mac Mini, MacBook Pro 13-inch và MacBook Air 13-inch ra mắt vào tháng 11 cùng năm. Mac Pro là thiết bị cuối cùng thực hiện bước nhảy vọt, hoàn toàn bỏ qua thế hệ M1 và được ra mắt vào tháng 6 năm ngoái với chip M2 Ultra mới trên bo mạch.
Ngoài dòng Mac Pro bị trì hoãn thì phần còn lại của các sản phẩm Mac của Apple đã chuyển sang M-series trong vòng hai năm như đã hứa hẹn. Cùng với đó người dùng phản ứng rất tích cực với Mac Apple Silicon M1, ca ngợi sự gia tăng đáng kể về tốc độ và sức mạnh mà dòng sản phẩm này mang lại so với các máy tính sử dụng Intel của năm 2020.
Bí quyết duy trì lợi thế của Apple Silicon
Kể từ khi chip M1 ra đời, người dùng đã quen với những cải tiến vượt bậc theo từng năm. Điều này thể hiện rõ ràng qua việc so sánh hiệu năng của chip M3 mới nhất với thế hệ trước, giữa các phiên bản khác nhau trong cùng dòng M,….
Ưu thế then chốt của Apple Silicon nằm ở khả năng tùy chỉnh chip hoàn hảo cho phần cứng do chính Apple thiết kế. Điều này có nghĩa là các kỹ sư thiết kế chip của Apple có thể tập trung tối đa vào những lĩnh vực cần được ưu tiên. Điều này có thể sẽ được nói đến nhiều hơn trong sự kiện WWDC sắp diễn ra. Apple đã cải thiện tốc độ, sức mạnh tính toán và độ phức tạp của Neural Engine trên các chip tiếp theo nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với công nghệ học máy và AI.
Với chip Apple Silicon, các máy Mac ví dụ như MacBook có thể mang đến hiệu năng cao dù đang sử dụng pin hoặc nguồn điện cắm sạc trực tiếp. Điều này vốn đã tốt hơn so với nhiều laptop hiện nay khi phải cắm sạc mới có thể hoạt động tối đa và tất nhiên là khá ồn ào. Đơn cử là dòng MacBook Air nhận được rất nhiều đánh giá bởi tích cực bởi hiệu năng và độ ồn khi sử dụng.
Mặc dù đề cao Apple Silicon nhưng cũng cần ghi nhận những nỗ lực đáng kể của các nhà sản xuất chip khác, mặc dù chưa hoàn toàn thành công trong việc theo kịp Apple. Ví dụ, Qualcomm đã tung ra Snapdragon 8 Gen 3, nhằm cạnh tranh với chip A17 Pro được sử dụng trong iPhone 15 Pro và Pro Max.
iPhone 16 sẽ ra mắt vào tháng 9 sắp tới với những con chip mới, có khả năng tiếp tục duy trì truyền thống cải thiện hiệu năng so với thế hệ trước. Nhưng đáng chú ý là hiệu năng GPU của chip M3 đã tăng 50% so với M1 chỉ trong ba năm. Đây cũng là một lợi thế mà Apple mang đến trên các thiết bị của mình. Một lợi thế lớn khác là khả năng tiết kiệm năng lượng, dẫn đến thời lượng pin vượt trội hơn so với một số thiết bị khác.
Dù chip Snapdragon đã có cải tiến ấn tượng so với thế hệ trước, nhưng trong các bài kiểm tra hiệu năng sau khi phát hành thì điểm số của chip Qualcomm không hoàn toàn đáp ứng được kỳ vọng so với Apple. Kết quả benchmark Geekbench cho iPhone 15 Pro và các smartphone sử dụng Snapdragon 8 Gen 3 cho thấy các thiết bị mới như Nubia Red Magic 9 Pro, ASUS ROG Phone 8 Pro và Samsung Galaxy S24 Ultra đạt hiệu năng đơn nhân và đa nhân gần bằng A17 Pro.
Tương lai tươi sáng của Apple Silicon
Việc tăng thêm sức mạnh cho chip để cải thiện hiệu năng là điều không khó. Điều đáng kinh ngạc là ngay cả những chip máy tính để bàn và laptop tốt nhất dành cho người tiêu dùng của Intel, AMD và bây giờ là Qualcomm, vẫn khó có thể vượt trội so với Apple Silicon khi cùng mức tiêu thụ điện năng thấp.
Chip M3 thường vượt qua tất cả các chip đối thủ trong các bài kiểm tra đơn nhân, và chip hiện tại của Apple đã gần như sánh ngang với chip của Samsung và Qualcomm trong các bài kiểm tra AI và máy học.
Chưa kể đến bước tiến lớn về AI/máy học dự kiến sẽ có trên chip A18 Pro và M4. Điều đáng nói là Apple đạt được tất cả những điều này trong khi vẫn cung cấp thời lượng pin vượt trội, đây là yếu tố quan trọng đối với người dùng smartphone và laptop.
Mặc dù có nhiều điểm vượt trội nhưng chip của Apple chắc chắn vẫn có 1 số điểm yếu với người dùng. RAM và GPU tích hợp không thể nâng cấp sau này, và bản thân chip cũng không được thiết kế để nâng cấp trong cùng một máy có thể là điểm yếu chí mạng khi lựa chọn của 1 số người dùng.
Ngoài ra Apple dường như cũng không quan tâm đến việc tích hợp eGPU và các tùy chọn card đồ họa PCI khác, ngay cả trong mẫu máy tính để bàn Mac Pro của họ. Đây có thể không phải là ưu tiên hàng đầu của công ty, do doanh số bán máy tính để bàn chuyên dụng hiện nay thấp, nhưng nó lại gây khó khăn cho những người thực sự cần đến tính năng này và quan tâm đến máy Mac.
Gần đây, Apple đã bổ sung thêm các tính năng xử lý đồ họa cho thế hệ M3, chẳng hạn như ray tracing và mesh shading. Điều này giúp thu hẹp khoảng cách giữa các thiết bị của Apple và PC có card đồ họa rời nhưng không quá đáng kể nếu như so sánh chi tiết.
Nhiều điều hứa hẹn trên chip M4
Xét đến sự chuyển hướng của ngành công nghiệp sang lĩnh vực mà Apple gọi là máy học (còn các hãng khác gọi tắt là “AI”), chip M4 sắp tới có thể sẽ tập trung cải thiện mảng này. Ở thế hệ tiếp theo, Apple sẽ công bố các tính năng và những điểm nhấn của chúng tại WWDC sắp diễn ra vào tháng 6. Dự kiến M4 sẽ không chỉ đơn thuần là cải tiến so với M3, mà còn được thiết kế lại để chứa Neural Engine nhiều nhân hơn và nhiều nâng cấp AI khác. Ngoài ra như các thế hệ trước, sẽ có 3 phiên bản chip M4 dành cho các dòng máy Mac của Apple.
Lời kết
Quá trình chuyển đổi sang Apple Silicon là lần thứ 2 Apple chuyển mình, thay đổi thành công nhất trong lịch sử. Bắt đầu từ những thời kỳ đầu tiên như khi Steve Jobs, Tony Fadell và nhiều nhân vật khác tại Apple thấy được tiềm năng của ARM và niềm tin vào nó. Họ xứng đáng được ghi nhận.
Trong lĩnh vực mà phần đông người dùng máy tính quan tâm, Apple đã trở thành tiêu chuẩn của ngành để các hãng khác cố gắng đạt được và vượt qua. Vẫn còn một số lĩnh vực mà cả Apple và các đối thủ sản xuất chip của họ có thể cải thiện, nhưng sự cạnh tranh giữa các thương hiệu mang lại lợi ích cho tất cả mọi người. Và việc Apple Silicon thành công là không hề bàn cãi, trải qua một quãng thời gian đầy khó khăn thì bây giờ những con chip ARM đặc biệt này xứng đáng nhận được lời khen của người dùng.
