De kracht van Apple chips

Apple ontwerpt de chips/ processoren in eigen beheer. Doordat ze de keten van a tot z op slot hebben, zijn ze koploper in de smartphone-markt. Daarnaast volgt Apple de gebruiksdata op de voet, zodat ze de juiste prioriteiten kunnen stellen voor de ontwikkeling van opvolgende chips. Hierdoor lukt het Apple altijd weer om met een betere variant te komen.

Chipontwerp

Wie herinnert zich dit nog? De smartphones met het voorkant-vullende telefoontoetsenbord, de kleine schermen en net voldoende rekenkracht om een pixelachtig spelletje te spelen. Smartphones hebben zich in de afgelopen decennia in een sneltreinvaart ontwikkeld. Ineens was Apple daar met de meest vernieuwende devices. Toch heeft ook Apple een behoorlijk lange weg afgelegd sinds de lancering van de originele iPhone in 2007.

De eerste iPhone was traag en niet in staat om zelfs de meest simpele basistaken uit te voeren, zoals het kopiëren en plakken van tekst. Echter, de batterij ging toen nog wel verschrikkelijk lang mee. De camera wist zelfs van het mooiste supermodel een onaangenaam plaatje te maken. Multitasking bestond nog niet en de chip liep op 412 MHz. Het toestel was in elkaar gezet met een chip die ook in Dvd-spelers werd gebruikt. En toch wist deze eerste iPhone later de hele toekomst van telefoons, computers en communicatie te veranderen.

Voor Apple was één ding al heel vroeg duidelijk. Ze moesten en zouden de gehele keten gaan bouwen. Van begin tot het eind. En zeker als Apple zijn concurrenten wilde voorblijven.

De beslissing van Apple om zelf te ontwerpen en te bouwen werd ergens in 2008 genomen. Op dat moment had het bedrijf slechts 40 technici die werkten aan de integratie van chips van verschillende leveranciers. In april 2008 kocht Apple het chipbedrijf P.A. Semi voor 287 miljoen dollar. Daarmee steeg het totale aantal chipingenieurs tot zo'n 150 en werd expertise in huis gehaald op het gebied van wat in een telefoon het belangrijkst is: energiezuinigheid. De vruchten van het werk van deze groep werden voor het eerst aan de wereld getoond in de iPad 4 en de iPhone 4. Die apparaten werden aangedreven door een processor met de naam A4, een aangepaste versie van een chipontwerp van ARM Holdings. De A4 was vooral bedoeld om de Retina-beeldschermen te laten schitteren.

Wapenwedloop

Steve Jobs kwam dus al vroeg tot de conclusie dat de enige manier voor Apple om zich echt te onderscheiden en iets echt unieks en echt geweldigs te leveren, je je eigen silicium moet bezitten. Naar verluidt heeft het bedrijf een paar honderd mensen in dienst voor de chipfabricage. Echter, hierover is niet veel zeker. Wanneer Apple-managers om details worden gevraagd, houden ze natuurlijk hun lippen strak op elkaar.

Het chipvoordeel van Apple bleef niet lang onopgemerkt in de smartphone-industrie. Het gebruik van een handelssilicium was niet meer genoeg om Apple in te halen. Apple dat bleef hameren op zijn chipvoordeel, één telefoon en één tablet tegelijk. Huawei en Samsung zijn twee bedrijven die zich snel realiseerden dat de toekomst van mobiele technologie aangepaste silicium ging vereisen waarmee ze hun Android rivalen voor konden blijven en beter konden concurreren met Apple.

Deze Apple concurrenten, samen met Qualcomm, bevinden zich in een silicium-wapenwedloop, waarbij ze voortdurend van plaats wisselen. De A12 Bionic chip van de laatste generatie had een kleine voorsprong op de rivalen van Apple toen hij werd aangekondigd, en in 2019 greep Apple de gelegenheid van het iPhone 11 event aan om zijn voorsprong te versterken.

Snelle componenten

Chips van concurrenten doen zich soms krachtiger voor, doordat er snellere componenten zijn gebruikt. Hierdoor zou je dus kunnen denken dat die chips beter presteren dan die van Apple. Maar de realiteit is dat we nauwelijks de volledige capaciteit gebruiken van de chips die in onze mobiele apparaten zitten. Eén of twee krachtige kernen zijn genoeg voor het meeste wat we van onze telefoons vragen. Het zes-core ontwerp van Apple lijkt misschien achter te blijven bij de acht-core processors van de concurrentie, maar in werkelijkheid presteren de twee grote processors op de chip van Apple met gemak beter dan de ontwerpen van de concurrentie. De processors van Apple verbruiken energie efficiënter, en dat geeft ze een duidelijk voordeel ten opzichte van de concurrenten. De Mongoose-chips van Samsung bijvoorbeeld moeten oordeelkundig worden gebruikt, anders veroorzaken ze oververhitting van het apparaat waarop ze zitten. Ook de nieuw ontworpen aangepaste efficiëntie-kernen in A13 zijn beter dan hun concurrenten. We kunnen dus wel stellen dat ondanks de kernen van Apple niet de grootste zijn. Ze blijven wel toonaangevend in prestaties.

Kortom, de specificaties en benchmarks houden geen rekening met de voordelen van Apple:

• de hechte integratie in het apparaat,
• de ontwikkelingsstrategie van Apple voor een betere batterijduur,
• de prestaties van belangrijke apps verbeteren.

Presentatie van Apple chips

In de praktijk zien we dat Apple vooralsnog geen nadruk legt op de chip-spraak functie. Wat wel telt in de communicatie van Apple is de beste camera, de snelste telefoon en de beste batterij(duur). Hoe langer het toestel meegaat, des te meer men bereid is om voor een premium iPhone te betalen.

Bijvoorbeeld: Apple's iPhone 11 en iPhone 11 Pro hebben de 13 Bionic chip. Daardoor beschikken ze ook over een flinke batterijduur. De telefoons krijgen een extra batterijduur van respectievelijk vier en vijf uur ten opzichte van de X-familie die de generatie voor de 11-reeks furore gemaakt. Hoe doen ze dat?

Het antwoord op die vraag illustreert duidelijk het inherente voordeel van het feit dat Apple de hele stapel in handen heeft. Om te weten te komen hoe die verticale integratie tot uiting komt in een chip als de A13 Bionic, is gevraagd naar Schiller en Anand Shimpi, die in een vorig leven een invloedrijke halfgeleider- en systeem-georiënteerde journalist was en de website AnandTech oprichtte. Shimpi maakt nu deel uit van Apple's Platform Architecture-team.

Ieder jaar lukt het Apple weer de chip van het jaar ervoor te overtreffen. Zo overtreft de A12, met een prestatiewinst van 20 procent voor alle hoofdcomponenten: de zes CPU-kernen, de grafische processor en de neurale motor. Dat een toch al goed presterende chip zo'n flinke boost krijgt, is een beetje alsof je kijkt naar een hardloper die je zichzelf ziet verslaan in een sprint.

In de praktijk heeft men het vaak over prestaties. In de werkelijkheid zien we het als prestaties per watt. Er wordt gekeken naar energie efficiëntie. Als je namelijk een efficiënt ontwerp maakt, heb je ook een goed presterend ontwerp.

Apple heeft hierdoor een hyperfocus op energie-efficiëntie en prestaties. Het ontwikkel-team van Apple is dan ook constant aan het bestuderen hoe toepassingen op iOS worden gebruikt. Vervolgens bekijken ze hoe de gegevens kunnen worden gebruikt om toekomstige CPU-ontwerpen te optimaliseren. Op deze manier zal de volgende versie van het apparaat beter zijn in het doen van de dingen die de meeste mensen op hun iPhones doen.

Met andere woorden: voor toepassingen die geen extra prestaties nodig hebben, levert Apple dezelfde prestaties als het vorige jaar, maar dan met een veel lager vermogen.

Deze strategie geldt niet alleen voor CPU's. Dezelfde prestatie-per-watt-regels gelden voor machine-leerfuncties en grafische verwerking. Als een ontwikkelaar die aan de camerasoftware van de iPhone werkt bijvoorbeeld ziet dat de GPU veel wordt gebruikt, kan hij met een GPU-architect samenwerken om een betere manier te bedenken om dingen te doen. Dit leidt tot een efficiënter ontwerp voor toekomstige grafische chips.

Het geheim van Apple

Het geheim van Apple zit hem echter in de manier waarop al deze verschillende onderdelen van de chip samenwerken, zodat de batterij zuinig wordt gebruikt. In een typische smartphonechip worden delen van de chip ingeschakeld om bepaalde taken uit te voeren.

Met de Apple chip in iPhones en iPads, geldt dezelfde aanpak, maar gebaseerd op een enkel huis. Er gaan minder elektronen verloren. Tien jaar geleden was machine learning nog niet actief. Nu is het altijd aan het werk en doet het de meest intelligente dingen.

Uiteindelijk wordt de vooruitgang van deze technologie aangevoerd door simpele dingen die wij mensen van onze telefoons eisen. Intensieve games die net zo soepel lopen op een mobiele telefoon als op een console, of een camera die midden in de schemerige nacht schone foto's maakt.

Terwijl wij tikken en vegen, letten de technici van Apple goed op, passen ze hun ontwerpen aan en werken ze aan een chip voor volgend jaar die ons ertoe zal verleiden opnieuw te upgraden.

Refurbished iPhones

Doordat de iPhones van Apple dus al geruime tijd geoptimaliseerd worden, is er vrijwel geen slechte chip meer te bekennen. En zeker niet als je kijkt naar iPhones of iPads die in de afgelopen 5 jaar zijn gemaakt. Het verschil premium modellen zoals de iPhone XS refurbished of de iPhone 11 Pro refurbished is dan ook bijna niet waar te nemen. Het is het verschil tussen super super snel, en super super super snel. Een terechte vraag is dan ook. Wat heb je precies nodig? Hoe ben je van plan jouw iPhone of iPad te gaan gebruiken. En dan komen de meeste mensen al snel tot de conclusie dat chips (en dus Apple devices) van een paar jaar oud ook nog zeer goed functioneren. Dit is de reden dat (op het moment van schrijven april 2021) onze bestverkochte iPhones de iPhone 8 refurbished en iPhone X refurbished zijn. Deze toestellen beschikken namelijk over topspecificaties, maar zijn tot wel 60% goedkoper te verkrijgen. Als je een refurbished iPhone van Forza bestelt, krijg je er gratis nieuwe laadaccessoires en drie jaar garantie (sinds 1 juni 2023) bij. Hierdoor is een refurbished iPhone een slimme investering op de korte én lange termijn.