Năm 2017, Apple tích hợp bộ xử lý thần kinh (NPU) hỗ trợ tác vụ AI lên chip di động. 3 năm sau, vào cuối năm 2020, Táo khuyết thay thế CPU Intel trên máy Mac sang chip M tự phát triển.
5 năm kể từ khi Tim Cook tuyên bố từ bỏ Intel để chuyển sang sử dụng silicon tự thiết kế cho Mac, các thế hệ chip từ M1 đến M5 vẫn không ngừng thiết lập những tiêu chuẩn mới về hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.
Thương vụ lịch sử
Quyết định từ bỏ mối quan hệ đối tác kéo dài 14 năm (2006-2020) với Intel không hề dễ dàng. Tuy nhiên, thực tế Apple đã có kinh nghiệm lâu đời và thành công trong thiết kế bán dẫn, khi lần đầu sử dụng chip riêng cho iPhone và iPad từ 2010.
Điểm mấu chốt là Táo khuyết không chỉ muốn một con chip mạnh, mà còn phải cực kỳ tiết kiệm điện. Phó chủ tịch Kiến trúc Nền tảng Tim Millet chia sẻ bí mật nằm ở việc các kiến trúc sư chip được làm việc trực tiếp với đội ngũ phần mềm.
Thay vì phải đoán mò, đội ngũ thiết kế biết chính xác con chip sẽ được sử dụng như thế nào để tối ưu hóa những thứ quan trọng nhất.
 |
| Chip xử lý M giúp máy Mac mang đến hiệu năng cao và tiết kiệm năng lượng tốt hơn đối thủ. Ảnh: Tom's Guide. |
Khi các mẫu thử nghiệm đầu tiên ra đời, ngay cả đội ngũ lãnh đạo của Apple cũng phải kinh ngạc. “Cảm giác như được làm quen lại với máy Mac lần đầu tiên vậy. Tôi mở máy lên và thấy thời lượng pin không hề nhúc nhích, rồi tự hỏi liệu phần mềm có hoạt động đúng cách hay không.
Tôi sẽ không bao giờ quên cảm giác lần đầu tiên được cầm chiếc máy đó trên tay. Tôi đã rất mong chờ cả thế giới được trải nghiệm lại máy Mac", Millet kể lại.
Phó chủ tịch Kiến trúc Nền tảng đưa ra một so sánh hình ảnh đắt giá: "Giống như bạn có cả một đại dương năng lượng (viên pin lớn của laptop vốn dành cho chip Intel) để cung cấp cho một thứ vốn được thiết kế để chỉ hoạt động trong một ao nước nhỏ (chip M1 tiết kiệm điện)".
Trong quá trình nghiên cứu, đội ngũ của Apple cũng nhận ra hiệu suất trên mỗi watt của chip Intel đã bị chững lại.
Trong khi đó, với M1, Táo khuyết đã đạt được hiệu suất cao hơn, với mức xung nhịp thấp hơn đáng kể. Điều này là tiền đề quan trọng, giúp hãng hiện thực hóa giấc mơ về một chiếc MacBook Air mỏng nhẹ, không cần quạt tản nhiệt nhưng vẫn có hiệu suất mạnh mẽ.
 |
| Khả năng xuất ra nhiều màn hình độ phân giải cao cùng lúc trên MacBook Pro dùng chip M4. Ảnh: Apple. |
Đây cũng chính xác là điều mà Steve Jobs từng tưởng tượng khi rút chiếc MacBook Air đầu tiên ra khỏi phong bì.
Ngoài ra, với việc cả MacBook Air và iPhone đều sử dụng chip silicon do Apple phát triển, các nhóm phần mềm có thể dễ dàng tập trung vào một nền tảng thống nhất hơn.
Điều này cho phép các nhóm tích hợp nhiều ứng dụng mà người dùng đã quen thuộc trên iPhone của họ. Nhờ đó, mọi thứ trở nên quen thuộc hơn đối với người dùng iPhone cũng đang sử dụng máy Mac.
Kiến trúc thống nhất
Tom's Guide nhận định thứ định hình nên sức mạnh của chip M-series là kiến trúc bộ nhớ thống nhất. Trên máy tính truyền thống, CPU và GPU có bộ nhớ riêng, dữ liệu phải được sao chép qua lại thông qua cổng PCI Express, gây ra độ trễ.
Trong khi đó, với Apple Silicon, cả CPU, GPU và bộ xử lý thần kinh (Neural Engine) cùng nằm trên một đế và dùng chung một bộ nhớ. Millet giải thích sự thay đổi cốt lõi này giúp các nhà phát triển không còn phải lo lắng về việc "tạo hình ảnh ở một nơi, rồi phải đẩy qua đường truyền khác".
Tom Boger, Phó chủ tịch phụ trách marketing sản phẩm iPad và Mac của Apple, nhấn mạnh lợi ích này rất quan trọng trong kỷ nguyên AI.
"Với các mô hình ngôn ngữ lớn, chúng tôi có thể tận dụng toàn bộ bể bộ nhớ đó. Bạn có thể chạy các LLM với hàng chục, thậm chí hàng trăm tỷ tham số ngay trên MacBook Air — điều chỉ có thể thực hiện nhờ ma thuật của kiến trúc thống nhất", Boger nhận xét.
Dù cơn sốt AI mới bùng nổ gần đây với ChatGPT, Apple thực tế đã tích hợp Neural Engine từ năm 2017 trên iPhone.
Tuy nhiên, đối với chip M1, đội ngũ của Tim Millet đã thiết kế lại hoàn toàn bộ xử lý này. Nhờ đó, chip M-series đã sẵn sàng cho làn sóng AI hiện tại. M5 - phiên bản chip mới nhất trên máy Mac, được Apple gọi là “lõi CPU nhanh nhất thế giới”, hiệu năng cao hơn tối đa 20% (so với chip M4) trong các tác vụ đa luồng như biên dịch mã, làm việc đa nhiệm...
 |
| Ảnh minh họa cấu trúc của chip M5. Ảnh: Apple. |
Việc Apple chuyển từ chip Intel sang chip M-series trên máy Mac không chỉ tác động đến ngành công nghiệp máy tính, mà còn có thể nói là mang tính đột phá đối với chính công ty.
Theo nhà phân tích Avi Greengart, việc chuyển đổi này không chỉ thay đổi ngành công nghiệp mà còn "cởi trói cho chính Apple".
“Nó mang lại cho Apple quyền kiểm soát mà họ luôn mong muốn, cùng với sự linh hoạt trong việc phân bổ tài nguyên cho các phần cụ thể của chip. Có năm hãng sẽ tập trung vào CPU, trong khi có năm lại tập trung vào GPU. Bản thân kiến trúc này mang lại lợi thế khi bộ nhớ được tích hợp sẵn, cho phép chia sẻ bộ nhớ giữa cả CPU và GPU thay vì GPU phải dựa vào bộ nhớ riêng biệt”, Greengart nhận xét.
Sự linh hoạt này đã mang lại cho Apple lợi thế kép với hiệu năng kỹ thuật và sự độc lập về chiến lược. Không còn bị ràng buộc bởi lộ trình chậm chạp của Intel, nhà sản xuất máy Mac đã tạo ra sự khác biệt theo cách mà họ chưa từng làm được kể từ thời Motorola.
Bên cạnh đó, Táo khuyết còn buộc các đối thủ như Intel, AMD và Qualcomm phải thay đổi chiến lược, từ chạy đua sức mạnh thô sang cuộc chiến về hiệu quả năng lượng.
Ngoài ra, nhờ lợi thế quy mô và sự tích hợp theo chiều dọc, Apple đã kiểm soát được chi phí mà các công ty khác không thể.
“Chúng ta đang chứng kiến những chiếc máy tính cao cấp, nhưng được bán với giá dưới 1.000 USD. Mọi người thường nghĩ Apple là một thương hiệu cao cấp, do hãng chủ yếu hoạt động ở phân khúc thị trường này. Nhưng chip M-series, đặc biệt là khi bạn sử dụng các phiên bản cũ hơn như M1, cho phép Apple trang bị bộ xử lý mạnh mẽ ở một chiếc laptop bán cho học sinh trung học", Greengart nói.
Những câu chuyện bên trong Apple
Văn hóa bí mật luôn là một điểm đặc biệt của Apple. Cuộc đời Steve Jobs, Tim Cook và quá trình sáng tạo những sản phẩm quan trọng như iPhone thường chỉ được tiết lộ qua những trang sách, nơi các tác giả dành nhiều năm để mang tới những câu chuyện hấp dẫn
