טל ענבר, מנהל בכיר להנדסת שבבים באפל ישראל, הציג בכנס ChipEx הצצה נדירה יחסית לאופן שבו אפל מתכננת את משפחות השבבים שלה. אפל ידועה כחברה שאינה מרבה לחשוף את פרטי תהליכי הפיתוח שלה בכנסים מקצועיים, ולכן ההרצאה סיפקה מבט מעניין על הדרך שבה החברה מצליחה להרחיב את אותה תפיסת תכנון ממכשירים קטנים כמו שעונים ואוזניות ועד מחשבי Mac עתירי ביצועים.

ענבר הזכיר כי אפל החלה את מסע השבבים שלה עם שבבי האייפון הראשונים, ובהמשך הרחיבה את הפורטפוליו לשבבים לאייפד, לשעון, לאוזניות ולבסוף גם למחשבי Mac. נקודת המפנה המרכזית הייתה בשנת 2020, עם הצגת M1, השבב הראשון של אפל למחשבי מק. מאז התפתחה משפחת ה־M לדורות מתקדמים יותר, וכיום היא כוללת את שבבי M5 Pro ו־M5 Max, שמבוססים על ארכיטקטורה חדשה בשם Fusion Architecture. אפל עצמה מתארת את M5 Pro ו־M5 Max כשבבים שנבנו מהיסוד לעומסי AI ומשלבים שני dies למערכת אחת על שבב.

המסר המרכזי של ענבר היה שההצלחה של אפל אינה נשענת רק על הגדלת מספר הליבות או על מעבר לתהליך ייצור מתקדם יותר. לדבריו, האתגר האמיתי הוא יצירת ארכיטקטורה שיכולה לגדול בצורה מבוקרת בין מוצרים שונים. אותה מערכת צריכה לתמוך במספר שונה של ליבות CPU ו־GPU, ברמות שונות של זיכרון, במעטפות הספק שונות ובדרישות שונות של השהיה ורוחב פס. מחשב שמריץ משחק, עיבוד גרפי, שמע ותקשורת חיצונית במקביל, למשל, צריך לתעדף את זרימת המידע כך שלא ייפלו פריימים, שלא יהיו ניתוקים בשמע ושכל רכיב יקבל את המשאבים הדרושים בזמן.

אחד העקרונות המרכזיים שעליהם דיבר ענבר הוא ארכיטקטורת הזיכרון האחוד של אפל. במקום שכל רכיב במערכת ינהל מרחב זיכרון נפרד, המעבד המרכזי, המעבד הגרפי ורכיבים נוספים רואים מרחב זיכרון משותף. מבחינת התוכנה, המשמעות היא פישוט גדול: פחות העתקות מיותרות, פחות תיאום בין אזורי זיכרון שונים ויכולת להעביר משימות בין רכיבים בצורה יעילה יותר. לפי ענבר, מימוש עיקרון כזה בשבבים קטנים יחסית הוא מורכב, אך ככל שעולים לשבבים גדולים יותר הוא הופך לאתגר הנדסי משמעותי הרבה יותר.

העיקרון השני הוא שימוש חוזר בבלוקים הנדסיים. אפל אינה מתכננת כל שבב כפרויקט נפרד לחלוטין. במקום זאת, היא משתפת רכיבי IP, ממשקי תוכנה, מנגנוני בקרה ובלוקים פיזיים בין מוצרים שונים. כך ניתן לקצר את זמן הפיתוח, לצמצם סיכונים ולהבטיח שהתוכנה תזהה דפוסים מוכרים גם כאשר החומרה גדולה או קטנה יותר. ענבר הזכיר כדוגמה את הצורך בממשקי חומרה־תוכנה ברורים, בקרי פסיקות ומנגנוני ניהול ביצועים והספק שפועלים באופן דומה בין משפחות מוצרים שונות.

בדור החדש של שבבי M5 Pro ו־M5 Max מודגש גם המעבר לאריזה מתקדמת. אפל מתארת את Fusion Architecture כדרך לחבר שני dies למערכת אחת על שבב. לפי הנתונים הרשמיים, M5 Pro תומך בעד 64 גיגה־בייט זיכרון אחוד וברוחב פס של עד 307 גיגה־בייט לשנייה, בעוד M5 Max תומך בעד 128 גיגה־בייט וברוחב פס של עד 614 גיגה־בייט לשנייה. הנתונים האלה ממחישים את הקשר בין תכנון הזיכרון, רוחב הפס והיכולת להריץ עומסי AI ועיבוד גרפי כבדים במחשב נייד.

ההרצאה הדגישה כי מבחינת אפל, שבב אינו רכיב מבודד. הוא חלק ממערכת שלמה הכוללת חומרה, מערכת הפעלה, תוכנה, ניהול אנרגיה וממשקי משתמש. זו אחת הסיבות לכך שהחברה יכולה להתאים את אותה פילוסופיית תכנון למוצרים שונים מאוד: משעון עם מעטפת הספק מצומצמת ועד מחשב מקצועי. במובן זה, הדור החדש של שבבי M אינו רק עוד קפיצה בביצועים, אלא המחשה לאופן שבו אפל הופכת ארכיטקטורה פנימית משותפת למנוע פיתוח רב־שנתי.

הפוסט אפל חשפה ב־ChipEx2026 את עקרונות התכנון של שבבי M הופיע לראשונה ב-Chiportal.

אחת ההרצאות המרתקות בכנס ChipEx2023 סיפקה הצצה לתהליך פיתוח השבבים באפל ישראל ולעקרונות הכללים שאפל אימצה. טל ענבר, מנהל בכיר להנדסת שבבים באפל ישראל הסביר בהרצאתו כיצד מסוגלת אפל לפתח מוצרים מובילים חזקים ויעילים אנרגטית, שיטה שמוליכה את החברה מימיה הראשונים.

"הסיפור מתחיל בשנת 2007 כשאפל מכריזה על האייפון הראשון. אחד הדברים המרכזיים שחשבנו עליהם זה שהטלפון צריך שבב. היו חשובות לנו תכונות מסוימות. ראשית תגובה מיידית ללחיצה על המסך. כלומר רצינו ביצועים מהירים. תכונה שניה היא שהטלפון יהיה קל ושהסוללה תחזיק לאורך זמן. לצורך זה הוא צריך להיות יעיל אנרגטית. זה אומר שהוא לא צריך לצרוך יותר מדי זרם."

"בסופו של דבר העקרונות האלה שהובילו אותנו בארכיטקטורה של השבב הטלפון הראשון משרתים אותנו עד היום שאנחנו עובדים על  שבבים עבור מוצרים נוספים. ב-2020 הציגה אפל את M1-  /השבב הראשון (הישיר של אפל) למק שהיה בעל ביצועים חשרי פשרות בצריכת אנרגיה יעילה.  אפל המשיכה לפתח את השבבים האלה, והציגה את M1 פרו, את M1 מקס ואת האולטרה, שברובם פתחו בישראל בהציגה דור שני של מעבדיםM2 , ותמיד תוך כדי התמקדות ביעילות ביצועים. זה אומר שאנחנו תמיד רוצים לדאוג, שהביצועים יהיו גבוהים מאוד, אבל יחד עם זאת, אנחנו נהיה מאוד יעילים אנרגטית."

 בהמשך תיאר ענבר את דרך הפעולה לפיתוח שבבים באפל. "תכנון השבבים נעשה בלוח זמנים צפוי מראש לקראת ההכרזה. התכנון הכולל שלנו מאפשר לנו לפתח סט של שבבים למטרות שונות, כך למשל הארכיטקטורה שלנו מאפשרת לבנות שבב עבור שעון שיהיה בעל צריכה נמוכה. לקחנו את אותה ארכיטקטורה ובנינו באמצעותה שבב עבור מק בעל הביצועים מאוד גבוהים. היופי הוא שאם אנחנו משתמשים באותם יתרונות, גם המק עם הביצועים הם מאוד מאוד גבוהים. יהיה מאוד יעיל אנרגטית."

"הדבר השני שאנו משתמשים בו הוא אינטגרציה רוחבית. בסופו של דבר, אפל מוכרת מוצר הכולל שבב אבל בנוסף לשבב יש לנו גם תוכנה.  בכל מוצר יש רכיבים כגון מסך מצלמה וכו'. מערכת ההפעלה יודעת לנהל את הרכיבים האלה אך יש דברים שנעשים בחומרה כגון כיבוי רכיבים כשאינם פעילים. מערכת ההפעלה רואה לפניה את אותם מרכיבים כמעבדים וזכרונות בשבבים השונים ורק מספרם ועוצמתם משתנים."

"המעבר בין נקודות העבודה השונות צריך להיות יעיל .מאחר ואנחנו באפל מוכרים מוצר שלם יש לנו ידע "אינטימי" איפה כל רכיב צריך להיות. בדרך זו הצלחנו ב-M1 אולטרה להגיע לשיפור של 90% ביעילות הביצוע. כל העקרונות האלה משמשים אותנו בעבודת הפיתוח שלנו, מאפשרים לנו להגיע ליעילות בכל השבבים החל משבב של שעון ועד לשבבים המתקדמים ביותר למק. העקרונות הללו מאפשרים לנו לספק מגוון רחב מאד רחב של  שבבים עבור כל המוצרים שלנו."

הפוסט ChipEx2023: הצצה לתהליך פיתוח השבבים באפל ישראל הופיע לראשונה ב-Chiportal.