Trụ sở chính của Apple tại Thung lũng Silicon có một căn phòng đặc biệt gồm hàng trăm cỗ máy và các kỹ sư. Đây là nơi Táo khuyết phát triển những con chip quan trọng, cung cấp sức mạnh xử lý cho iPhone, iPad, Apple Watch...
Chip tự phát triển đầu tiên của Apple là A4, được trang bị trên iPhone 4 vào năm 2010. Đến nay, mọi máy tính Mac đang sử dụng chip xử lý "cây nhà lá vườn", chấm dứt hơn 15 năm phụ thuộc vào Intel. Để đạt được điều này, Táo khuyết đã trải qua giai đoạn lên kế hoạch, thiết kế và thay đổi từng ngày.
"Một trong những thay đổi sâu rộng, nếu không muốn nói là lớn nhất, trong các sản phẩm Apple suốt 20 năm qua là cách chúng tôi tự phát triển nhiều công nghệ. Và tất nhiên, đứng đầu danh sách là chất bán dẫn silicon", John Ternus, Phó chủ tịch Kỹ thuật Phần cứng của Apple, chia sẻ.
Một trong những bước tiến lớn của Apple
"Chúng tôi có hàng nghìn kỹ sư. Nhưng nếu nhìn vào danh mục chip, bạn sẽ thấy sự tinh gọn và rất hiệu quả", Johny Srouji, Phó chủ tịch Công nghệ Phần cứng, chia sẻ với phóng viên trong buổi tham quan cơ sở phát triển chip của Apple.
Theo Srouji, Apple không sản xuất chip cho công ty khác. Điều đó giúp hãng thoải mái tối ưu, mở rộng kiến trúc để sử dụng trong nhiều sản phẩm.
 |
| Một kỹ sư làm việc tại cơ sở nghiên cứu chip của Apple. Ảnh: CNBC. |
Srouji gia nhập Apple vào năm 2008 để dẫn dắt nhóm kỹ sư thiết kế chip cho iPhone, gồm 40-50 người. Một tháng sau, Táo khuyết mua lại startup bán dẫn P.A. Semiconductor với giá 278 triệu USD.
"Họ bắt tay phát triển chip ngay sau khi thâu tóm P.A. Semi", Ben Bajarin, CEO hãng phân tích Creative Strategies, cho biết. Chỉ 2 năm sau, Apple ra mắt iPhone 4 và iPad với A4, chip xử lý đầu tiên do hãng tự phát triển.
"Chúng tôi xây dựng kiến trúc bộ nhớ thống nhất, có khả năng mở rộng trên nhiều sản phẩm. Chúng tôi tạo nên kiến trúc ban đầu cho iPhone, nhưng đã mở rộng sang iPad, đồng hồ và cuối cùng là máy tính Mac", Srouji nhấn mạnh.
Theo CNBC, đội ngũ phát triển chip của Apple giờ đây có hàng nghìn kỹ sư tại các cơ sở trên khắp thế giới, bao gồm Israel, Đức, Áo, Anh và Nhật Bản. Tại Mỹ, Táo khuyết vận hành các cơ sở tại Thung lũng Silicon, San Diego và Austin.
Loại chip chủ đạo của Apple thuộc loại SoC (System-on-Chip) - vi mạch với bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ xử lý đồ họa (GPU) và một số thành phần khác, ví dụ như bộ xử lý nơ-ron (NPU).
Sau 13 năm, SoC của Apple đã phát triển từ A4 lên A17 Pro. Chip A cũng xuất hiện trên iPad, Apple TV và HomePod. Trong khi đó, dòng SoC mang tên M được ra mắt lần đầu vào năm 2020 cho máy Mac, đã trải qua 3 thế hệ.
 |
| Những thành phần trên hệ thống SoC M3 của Apple. Ảnh: CNBC. |
Một loại chip khác là SiP (System-in-Package) trang bị cho Apple Watch từ năm 2015. Trong khi đó, chip H và W có mặt trên tai nghe AirPods, còn chip U được dùng để hỗ trợ liên lạc giữa các thiết bị Apple.
Con chip mới nhất của Táo khuyết, mang tên R1 sẽ xuất xưởng vào đầu năm 2024 cho kính thực tế Vision Pro. Dùng để xử lý tín hiệu camera, cảm biến và micro, Apple cho biết R1 có thể truyền dữ liệu hình ảnh đến màn hình với độ trễ chỉ 12 ms.
Thay thế Intel trên máy Mac
Chip A17 Pro được công bố vào tháng 9 sở hữu loạt cải tiến về thuật toán chụp ảnh và xử lý đồ họa. Theo Apple, A17 Pro cũng là chip 3 nm đầu tiên được sản xuất hàng loạt.
Dòng chip M3 cho máy tính Mac cũng có quy trình sản xuất 3 nm. Tương tự A17 Pro, M3 sở hữu khả năng xử lý đồ họa, thời lượng pin tốt hơn thế hệ trước.
"Mọi thứ vẫn chỉ nằm trong giai đoạn đầu. Chúng tôi còn rất nhiều việc phải làm nhưng hiện tại, tôi nghĩ hầu hết máy Mac có khả năng chơi game AAA, điều rất khác so với 5 năm trước", Ternus, người làm việc tại Apple được 22 năm, chia sẻ.
 |
| Chip xử lý M3. Ảnh: CNBC. |
Dùng chip M thay cho Intel là động thái gây tiếng vang của Apple. Theo Ternus, điều đó giúp công ty tối ưu thiết bị tốt hơn.
"Gần giống việc các định luật vật lý thay đổi. Đột nhiên chúng tôi có thể thiết kế chiếc MacBook Air cực mỏng và nhẹ, không có quạt, thời lượng pin 18 tiếng", Ternus chia sẻ.
Đột nhiên chúng tôi có thể thiết kế chiếc MacBook Air cực mỏng và nhẹ, không có quạt, thời lượng pin 18 tiếng
John Ternus, Phó chủ tịch Kỹ thuật Phần cứng của Apple
Ông nói thêm rằng dòng MacBook Pro với chip xử lý M3 Max "nhanh hơn 11 lần so với chiếc MacBook Pro Intel nhanh nhất mà chúng tôi từng sản xuất".
"Chúng tôi phải thiết kế chip từ sớm để xây dựng chính xác mục đích sử dụng cho sản phẩm đó, và chỉ dành cho model ấy", Srouji chia sẻ.
Dù tự phát triển nhiều bộ phận, Apple vẫn chưa thể kiểm soát toàn bộ phần cứng trong sản phẩm, trong đó có modem kết nối mạng.
Hiện tại, Táo khuyết phụ thuộc vào Qualcomm để tích hợp modem mạng. Năm 2019, công ty mua lại phần lớn bộ phận kinh doanh modem 5G của Intel với giá 1 tỷ USD, nhưng mới đây vẫn ký hợp đồng mua modem của Qualcomm đến năm 2026.
 |
| Một con chip của Apple được kiểm tra hiệu năng trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt. Ảnh: CNBC. |
Apple cũng được cho đang phát triển chip Wi-Fi và Bluetooth. Công ty có thỏa thuận hàng tỷ USD với Broadcom để mua chip không dây, trong khi chip nhớ hợp tác với Samsung và Micron
"Khát vọng của chúng tôi là sản phẩm. Chúng tôi muốn xây dựng các sản phẩm tốt nhất hành tinh. Với tư cách đội ngũ công nghệ, bao gồm phát triển chip, chúng tôi muốn tạo ra công nghệ tốt nhất cho tầm nhìn ấy", Srouji cho biết khi được hỏi liệu Apple có kế hoạch phát triển mọi con chip hay không.
Đối mặt nhiều thách thức
Sự thay đổi cũng ẩn chứa rủi ro. Tiếp tục mua chip từ đối tác khiến Apple đối mặt nhiều vấn đề như phụ thuộc nguồn cung và thiếu lao động. Đó là lý do khiến TSMC chưa thể vận hành nhà máy mới tại Arizona đến năm 2025.
Theo Scrouji, việc tăng hiệu năng và tiết kiệm năng lượng cũng là thách thức lớn qua từng thế hệ chip. Tuy nhiên, ông khẳng định Apple có lợi thế bởi "chúng tôi không phải lo sẽ gửi chip đi đâu, hay làm sao để nhắm vào lượng khách hàng lớn hơn".
Sự cạnh tranh cũng là vấn đề Apple đang đối mặt. Năm 2019, Giám đốc Thiết kế chip di động Gerard Williams rời công ty để thành lập Nuvia, startup thiết kế chip cho trung tâm dữ liệu. Táo khuyết từng đâm đơn kiện Williams vì lo ngại vi phạm sở hữu trí tuệ, nhưng đã từ bỏ vụ kiện vào tháng 5.
"Thật sự tôi không thể nói về vấn đề pháp lý, nhưng chúng tôi rất quan tâm đến bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Khi một số người rời đi với những lý do nhất định, đó là lựa chọn của họ", Scrouji chia sẻ.
 |
| Hiệu năng chip A17 Pro đủ để chơi các game như Resident Evil: Village. Ảnh: Android Authority. |
Apple còn gặp thách thức vĩ mô trong các hoạt động kinh doanh cốt lõi, đặc biệt khi doanh số smartphone chỉ mới phục hồi trong thời gian ngắn. Ngoài ra, thị trường chip bán dẫn ngày càng sôi động do nhu cầu về xử lý AI, các công ty như Google hay Microsoft cũng tập trung hơn vào lĩnh vực này.
Theo Scrouji, Apple đã làm việc với hệ thống máy học Neural Engine trong nhiều năm trước khi ra mắt vào 2017. Công cụ này chủ yếu phục vụ các tính năng như Face ID hay Animoji.
Hồi tháng 7, Bloomberg đưa tin Táo khuyết đang xây dựng mô hình ngôn ngữ lớn mang tên Ajax và chatbot Apple GPT. Tuy nhiên, phát ngôn viên của công ty không bình luận về thông tin này.
Khi được hỏi liệu Apple có đang tụt hậu trong lĩnh vực AI hay không, Srouji trả lời thẳng thắn: "Tôi không nghĩ vậy". Trong khi đó, Bajarin lại chia sẻ dài hơn.
"Điều đó khả thi trên con chip năm ngoái của Apple, và càng phù hợp hơn với chip M3. Tuy nhiên, phần mềm phải bắt kịp chúng để lập trình viên tận dụng và viết ứng dụng AI trên Apple Silicon.
Apple có cơ hội nắm bắt điều đó từ ngày đầu. Nhưng tôi cho rằng những cải tiến lớn hơn sẽ đến vào năm sau", CEO hãng phân tích Creative Strategies nhận định.
