Giá trị của Apple tăng vọt trong hai thập kỷ qua được thúc đẩy bởi loạt thiết bị tiêu dùng mang tính biểu tượng. Bắt đầu với iPod và iMac. Sau đó là iPhone và iPad. Và gần đây hơn là Apple Watch và AirPods.

Theo thống kê, có hơn 1 tỷ chiếc iPhone đang hoạt động trên thế giới và bí quyết đứng đằng sau sự thành công của chiếc điện thoại vĩ đại này là những kỹ sư thiên tài của Apple.

Lần đầu lộ diện

Tại trụ sở chính ở Thung lũng Silicon, trong một căn phòng có vài trăm cỗ máy hoạt động và những kỹ sư mặc áo khoác nghiên cứu, Apple đang thiết kế những con chip cung cấp sức mạnh cho những sản phẩm phổ biến nhất của hãng.

Ra mắt lần đầu tiên trên iPhone 4 vào năm 2010, cho đến thời điểm hiện tại, tất cả máy tính Mac mới đều tích hợp con chip “cây nhà lá vườn” do hãng phát triển, chấm dứt hơn 15 năm phụ thuộc vào Intel.

“Một trong những thay đổi sâu sắc nhất, nếu không muốn nói là lớn nhất ở Apple, chắc chắn là cách chúng tôi đưa các công nghệ tự phát triển vào trong các sản phẩm của mình suốt 20 năm qua. Và tất nhiên, đứng đầu danh sách chính là chip xử lý”, John Ternus, người đứng đầu mảng kỹ thuật phần cứng của Apple cho biết.

CNBC đã có chuyến thăm trụ sở làm việc của Apple ở Cupertino, California, lần đầu tiên được ghi lại hình ảnh bên những phòng nghiên cứu chip của công ty.

“Chúng tôi có hàng nghìn kỹ sư. Nhưng nếu nhìn vào danh mục chip, thực sự rất tinh gọn và hiệu quả”, Johny Srouji, trưởng bộ phận thiết kế chip của Apple chia sẻ.

Không giống như các nhà sản xuất chip truyền thống, Apple không sản xuất chip cho các công ty khác.

“Vì không bán chip ra bên ngoài nên chúng tôi tập trung vào sản phẩm. Điều đó cho phép tự do tối ưu hóa và kiến trúc có thể mở rộng để tái sử dụng các phần giữa các sản phẩm khác nhau”.

“Trái tim” làm nên sức mạnh của iPhone

Srouji đến Apple vào năm 2008 để lãnh đạo một nhóm nhỏ gồm 40 hoặc 50 kỹ sư thiết kế chip riêng cho iPhone. Một tháng sau khi anh gia nhập, Apple mua PA Semiconductor, công ty khởi nghiệp gồm 150 người, với giá 278 triệu USD.

Hai năm sau khi mua lại, Apple tung ra con chip đầu tiên, A4, tích hợp trong iPhone 4 và iPad đời đầu.

Srouji cho biết: “Chúng tôi đã xây dựng cái được gọi là kiến trúc bộ nhớ hợp nhất có thể mở rộng trên các sản phẩm. Chúng tôi xây dựng một kiến trúc mà bạn bắt đầu với iPhone, nhưng sau đó mở rộng nó sang iPad, kế tiếp là đồng hồ và cuối cùng là Mac”.

Đội ngũ phát triển chip của Apple lớn mạnh lên tới hàng nghìn kỹ sư làm việc tại các phòng nghiên cứu trên khắp thế giới, bao gồm cả ở Israel, Đức, Áo, Anh và Nhật Bản.

Loại chip chính mà Apple đang phát triển được gọi là hệ thống trên chip, hay SoC, được tích hợp bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ xử lý đồ họa (GPU) và các thành phần khác.

SoC đầu tiên của Apple là dòng A, nâng cấp từ A4 năm 2010 lên A17 Pro được công bố vào tháng 9 năm nay. Nó là bộ xử lý trung tâm trong iPhone cũng như một số iPad, Apple TV và HomePod.

SoC chính khác của Apple là dòng M, được phát hành lần đầu tiên vào năm 2020, hiện cung cấp sức mạnh cho tất cả các máy Mac mới và iPad cao cấp, như M3.

Ra mắt vào năm 2015, dòng S là hệ thống nhỏ hơn hay gọi là SiP dành cho Apple Watch. Chip H và W được sử dụng trong AirPods. Chip U cho phép liên lạc giữa các thiết bị Apple.

Và con chip mới nhất, R1, sẽ xuất xưởng vào đầu năm tới trong kính thực tế ảo hỗn hợp Vision Pro, dành riêng cho xử lý đầu vào từ camera, cảm biến và micrô của thiết bị, Apple cho biết họ sẽ truyền hình ảnh đến màn hình trong vòng 12 mili giây.

“Chúng tôi phải thiết kế chip sớm hơn thời hạn”, Srouji cho biết, những con chip được nhắm mục tiêu cho sản phẩm cụ thể một cách chính xác.

Chẳng hạn, H2 bên trong AirPods Pro thế hệ thứ 2 cho phép khử tiếng ồn tốt hơn. Bên trong Apple Watch Series 9 mới, S9 cho phép thực hiện các khả năng mới như chạm hai lần.

Trên iPhone, A11 Bionic năm 2017 có Apple Neural Engine đầu tiên, một bộ phận chuyên dụng của SoC thực hiện các tác vụ AI trên thiết bị.

A17 Pro mới nhất được công bố trên iPhone 15 Pro và Pro Max vào tháng 9 mang đến những bước nhảy vọt lớn về các tính năng như thuật toán chụp ảnh và kết xuất nâng cao để chơi game.

Kaiann Drance, người đứng đầu bộ phận tiếp thị iPhone cho biết: “Đây thực sự là cuộc thiết kế lại lớn nhất trong kiến trúc GPU và lịch sử silicon của Apple. Lần đầu tiên chúng tôi có khả năng dò tia được tăng tốc phần cứng. Và chúng tôi có khả năng tăng tốc tạo bóng lưới, cho phép các nhà phát triển trò chơi tạo ra một số hiệu ứng hình ảnh thực sự ấn tượng”.

Điều này giúp mang lại các tựa game bom tấn có thể chạy trên iPhone từ Assassin's Creed Mirage của Ubisoft, The Division Resurgence và Resident Evil 4 của   Capcom.

Apple cho biết A17 Pro là chip 3 nanomet đầu tiên được xuất xưởng với số lượng lớn.

Thứ chưa thể chinh phục

Apple vẫn chưa sản xuất được từng thành phần trong thiết bị của mình. Ví dụ, modem là thành phần lớn mà công ty vẫn chưa chinh phục được.

Apple phụ thuộc vào Qualcomm để cung cấp modem cho thiết bị. Vào năm 2019, hai công ty đã giải quyết cuộc chiến pháp lý kéo dài hai năm về sở hữu trí tuệ.

Ngay sau đó, Apple mua phần lớn hoạt động kinh doanh modem 5G của Intel với giá 1 tỷ USD, trong một động thái có thể là nhằm phát triển modem di động của riêng mình. Nhưng điều này vẫn chưa xảy ra, khi vào tháng 9, Apple đã ký hợp đồng với Qualcomm để cung cấp modem cho hãng đến năm 2026.

Apple cũng được cho là đang phát triển chip Wi-Fi và Bluetooth của riêng mình. Hiện tại, họ đang có thỏa thuận trị giá hàng tỷ USD với Broadcom về các linh kiện không dây.

“Khát vọng của chúng tôi là sản phẩm”, Srouji nói khi được hỏi liệu Apple có cố gắng thiết kế mọi bộ phận trên chip của mình hay không.

"Chúng tôi muốn tạo ra những sản phẩm tốt nhất trên hành tinh. Chúng tôi muốn tạo ra công nghệ tốt nhất có thể hỗ trợ tầm nhìn đó”.