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Apples Chip-Genie

Johny Srouji oder Intels personifizierter Albtraum

13. Oktober 2020, 12:45 Uhr   |  Frank Riemenschneider

Johny Srouji oder Intels personifizierter Albtraum
© Apple

Apples Leiter der Chip-Entwicklung Johny Srouji.

Er ist einer der wichtigsten Apple-Manager und bleibt doch fast immer im Hintergrund: Der Israeli Johny Srouji leitet Apples Chip-Entwicklung, welche die mittlerweile schnellsten und energieeffizientesten CPUs, GPUs und bald auch 5G-Modems hervorbringt. Der neue Apple-A14-Chip ist ein Meisterstück.

Wenn Intel und AMD etwas an Apples Chip-Entwicklung gutfinden, dann vermutlich die Tatsache, dass die Produkte exklusiv in Apple-Geräten verbaut werden und nicht auf dem freien Markt als Konkurrenzprodukte zu Core-i- oder Ryzen-CPUs erhältlich sind. Nachdem in der Keynote zum neuen iPhone 12 das neue A14-SoC enthüllt wurde, darf man davon ausgehen, dass es die Rechenleistung der schnellsten Intel- und AMD-CPUs übertrifft und statt einer TDP von 65, 95 order sogar 125 W ungefähr im Bereich von 6 W angesiedelt sein wird – was eine konkurrenzlose Energieeffizienz bedeutet.

Die Nachricht, dass Apple zukünftig Mac-Computer statt mit Intel-Prozessoren mit eigenen SoCs ausstatten wird, war ja für den Chip-Riesen aus Santa Clara auch schon schlimm genug. Nicht auszudenken, wenn die Laptops zukünftig die gesamte Konkurrenz von Lenovo, Acer & Co. nicht nur outperformen, sondern auch noch mit Batterielaufzeiten glänzen werden, an welche kein anderes Produkt herankommt.

Johny Srouji ist als Leiter von Apples Chip-Entwickler damit zweifellos einer der einflussreichsten Männer des Silicon Valley, erstmals trat der 56-Jährige im Rahmen der diesjährigen Eröffnungs-Keynote der Apple-Entwicklerkonferenz WWDC öffentlich in Erscheinung, als er laut CEO Tim Cook „den Beginn einer neuen Ära" erläutern durfte. Cook war es, der den Prozessor-Guru 2015 zum Senior-VP beförderte zusammen mit einem Paket Aktienoptionen im Wert von 10 Millionen Dollar, um ein Abwerben der Konkurrenz – bis heute erfolgreich – zu verhindern. Srouji berichtet seitdem direkt an Cook, ob er die Wünsche eines der wichtigsten Pferde im Stall Apple immer erfüllt, ist nicht überliefert, dass er alles tun wird, ihn bei Laune zu halten, sehr wahrscheinlich: Srouji sei "die wichtigste Apple-Führungskraft, von der Sie noch nie gehört haben", schrieb das US-Wirtschaftsportal "Bloomberg".

Apples Chip-Guru

Srouji wurde 1964 in Israel in der Stadt Haifa geboren, dort, wo auch Intels Ex-Legende David „Dadi“ Perlmutter mit seinem Team den ersten Multicore-Prozessor designte und Intel damit seines legendären Pentium-Leckstrom-Problems entledigte. Am Technion, dem Israel Institute of Technology, erwarb er einen Bachelor und Master in Informatik.

Seine erste Station führte Srouji zu IBM, dass ebenfalls in Haifa eine große Entwicklungs-Niederlassung betreibt. Dort arbeitete er an verteilten Systemen, bei denen Computer an verschiedenen Standorten miteinander vernetzt werden, um rechenintensive Aufgaben zu erledigen und dafür den Workload über mehrere Standorte zu distribuieren.

1993 wurde er von Intel abgeworben, wo er dann unter Dadi Perlmutter in Intels Entwicklungszentrum arbeitete. Im Jahr 2005 ging es kurzzeitig zurück zu IBM und dann zu Apple. Abgeworben hatte ihn kein geringerer als Bob Mansfield, damals einer der engsten Berater von Steve Jobs. Mansfield eröffnete Srouji, den einfache Probleme nach eigener Aussage langweilen – was ihn übrigens mit dem exzentrischen Nvidia-CEO Jensen Huang verbindet - die Möglichkeit, eine eigene Chip-Entwicklung aufzubauen. Im wunderschönen israelischen Badeort Herzliya nördlich von Tel Aviv arbeitet mittlerweile Apples größtes  Entwicklungszentrum außerhalb des Silicon Valley.

Im Jahr 2007 kam bekanntlich das erste iPhone auf den Markt, mit einem schwachen Samsung-SoC (ARM1176-Prozessor mit 412 MHz Taktfrequenz), geringer Akkulaufzeit und einem 2G-GSM-Funk-Chip von Infineon (es war der M1817A11). Auch alle weiteren Chips kamen logischerweise allesamt von Fremdherstellern:

 

Ein Wolfson Audio-Chip M8758BG, ein Linear Technology 4066 USB Power Li-Ion Battery Charger, ein Marvell W8686B13 für WLAN 802.11b/g, ein Skyworks GSM/Edge Leistungsverstärker (SKY77340), ein Skyworks CSR 41814 3A06U K715FB (Sende- und Baseband IC für Bluetooth 2+DER), ein Intel Wireless Flash 32 Mb NOR + 16 Mb SRAM und eine Infineon PMB8876 S-Gold 2 Multimedia Engine.

Als Srouji bei Apple anfing, arbeiteten 40 Ingenieure folgerichtig nur daran, Chips von diesen verschiedenen Zulieferern ins iPhone zu integrieren. Im April 2008 vervielfachte sich die Zahl auf 150, nachdem Apple P.A. Semi gekauft hatte. Sroujis erste große Aufgabe war die Entwicklung des Apple A4-SoCs für das iPhone 4.

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© Apple

Johny Srouji (2.v.l.) mit Apples CEO Tim Cook (rechts) und zwei Apple-Mitarbeitern in Apples Entwicklungszentrum in Herzliya nördlich von tel Aviv.

Der Intel- und AMD-Killer

Seit 2008 ist viel passiert. Die Grafikleistung des iPads habe sich innerhalb eines Jahrzehnts vertausendfacht, erklärte Srouji während seiner WWDC-Keynote. Schon für das im iPhone 11 verbaute A13-SoC ist die Konkurrenz somit kein Qualcomm Snapdragon, kein Huawei Kirin und kein Samsung-M3 mehr, welche die Android-Smartphones antreiben, sondern man muss schon die schnellsten x86-Chips von Intel und AMD bemühen, um bei den entsprechenden Benchmarks vergleichbare Werte zu erzielen. Das neue in 5 nm bei TSMC gefertigte A14-SoC mit seinen 11,8 Mrd. Transitoren steigert die CPU-Rechenleistung gegenüber dem A13 um weitere ca. 16 %, ebenfalls um rund 10 % die GPU-Leistung, was das Spielen auf Konsolen-Niveau ermöglicht. Die NPU rechnet jetzt mit bis zu 11 TOPs, der A13 kam “nur” auf 6 TOPs. Zum Vergleich: Googles eigenentwickelte TPUs der 2. Generation liefern 46 TOPs  – bei 485 W Leistungsaufnahme.

Diese Werte werden möglich, da Apple neben den leistungsstärksten und energieeffizientesten CPUs mittlerweile auch seine GPUs selbst baut und  Ex-Lieferanten Imagination damit in die Zerschlagung trieb. Eigene NPUs für KI-Workloads, eigene Sensoren und Verschlüsslungs-Blöcke ergänzen Apples Eigenentwicklungen, es wird immer weniger IP zugekauft. Neuerdings werden auch 5G-Modems selbst entwickelt statt von Qualcomm zuzukaufen. Damit wird Apple auf Chip-Ebene immer unabhängiger, um Eigenschaften wie z.B. Face-ID liefern zu können.

"Wenn Apple Gesichts-IDs liefert, liefern wir sie auf dem schnellsten, intelligentesten und sichersten Weg", sagt Srouji. "Wenn ich eine 3D-Modellmaske Ihres Gesichts fälschen und erstellen möchte - das sollte nicht funktionieren. Wenn Apple dies tut, wissen Sie, dass es die sicherste, zuverlässigste und schnellste Methode ist, und wenn es nicht funktioniert, gibt es einen Grund dafür. Die andere Sache bei Face ID ist, dass wir tatsächlich lernen. Wir lernen, uns anzupassen - wenn Sie sich einen Bart wachsen lassen, wenn Sie eine Sonnenbrille tragen, wenn Sie eine Brille haben, wenn Sie einen Hut tragen - es funktioniert.“ Um sich da notwendige Know-How ins Haus zu holen, kauft Apple entsprechend zu.

Im Jahr 2013 erwarb man PrimeSense, ein israelisches Unternehmen, das Hardware für die 3D-Erfassung entwickelt. Laut Srouji war das Team von PrimeSense an der Entwicklung von Face-ID sowie anderen neuen Funktionen für Apple-Geräte beteiligt.

Bald nach der Gründung einer Niederlassung in Israel erwarb Apple Anobit-Technologies, ein Startup-Unternehmen, das Flash-Speicher-Hardware entwickelt. Srouji schließt weitere Übernahmen von israelischen Unternehmen nicht aus.

"Wir sind offen für weitere Übernahmen in Israel", sagte er in einem seiner seltenen Interviews mit einer israelischen Tageszeitung, jedoch dass jede Investition in ein israelisches Unternehmen im Einklang mit Apples globalem Ansatz für Fusionen und Übernahmen stehen müsse.

"So gehen wir an M&A im Allgemeinen und speziell auch für Israel heran, was ähnlich ist", sagte er. „Wenn wir ein Unternehmen übernehmen, muss es über eine großartige Technologie verfügen, die sich von der Konkurrenz abhebt, und es muss ein großartiges Team und eine großartige Führung haben. Wenn all diese Bedingungen erfüllt sind, machen wir die Übernahme."

Wie es an Sroujis Arbeitsplatz aussieht, kann man nur vermuten. Als ich auf einer Israel-Reise um eine Audienz nachfragte, wurde mir natürlich nicht ernst gemeint mitgeteilt, dass man mich „selbstverständlich erschießen müsse“, wenn ich zuvor Einblick in Apples Chipentwicklung genommen hätte. Sein virtueller WWDC-Auftritt zeigte ihn in schwarzer Jeans und grauem Hemd in Mitte von diversen Computern und Messgeräten, Details waren natürlich nicht erkennbar.

"Das iPhone verlangte Leistung und Fähigkeiten, die in einem so kleinen Gerät als unmöglich angesehen wurden", erklärte er. Somit musste sich die Entwicklung auf das beste Verhältnis von Leistung pro W konzentrieren. Srouji ist überzeugt, der Umstieg von Intel- zu hausgemachten Prozessoren werde den Mac auf "ein völlig neues Leistungsniveau" heben – eine grauenvolle Vorstellung für Intel, AMD und deren Kunden. Dass ein Apple-A-SoC für den Mac auf Grund höherer thermischer Belastbarkeit und größerer Batterie auch eine viel höhere TDP als in einem iPhone verträgt, macht die Aussichten nicht besser.

Silizium verzeiht keine Fehler

Mit dem Umstieg auf eigene Chips gewinnt Apple zusammen mit dem hauseigenen Betriebssystem iOS immer mehr die Kontrolle über Innovationen in seinen Geräten. Das bietet Chancen, aber auch Risiken.

"Es gibt ein feines Gleichgewicht zwischen 'Sie wollen alles selbst machen' und 'Sie wollen sicherstellen, dass alles, was Sie in das Produkt liefern, so gut wie möglich ist', sagte Srouji. "Bei Apple geht es um Konzentration. Wir konzentrieren uns auf die Dinge, bei denen wir die größten Effekte sehen".

In Zukunft werde Apple in einigen Fällen "noch immer mit Lieferanten zusammenarbeiten". In anderen Fällen wird Apple Dinge intern entwickeln. "Wir tun immer mehr und mehr, und wir denken sorgfältig darüber nach, was wir tun wollen und was wir nicht kaufen wollen", sagte er.

Das Design der Chips liegt Jahre vor dem Datum der Markteinführung der Geräte, die sie betreiben werden. In diesem Zeitrahmen müssen Wetten auf die nächsten Bereiche abgeschlossen werden, von denen Apple glaubt, dass sie für die Nutzer am wichtigsten sind. Apple, sagte Srouji, habe bei solchen Wetten einen Vorteil gegenüber den Chipdesignern von Qualcomm & Co.

"Sie schließen Wetten ab. Wir haben das System und die Software. Wir haben im Vergleich zu externen Chipherstellern bessere Kenntnisse darüber, wo die Dinge enden werden. Da wir das Silizium besitzen, besitzen wir die Software, das Betriebssystem und alles andere, was wir liefern. Wir liefern für die genaue Spezifikation von iOS und nichts anderes. Wir müssen uns nicht um andere Betriebssysteme kümmern".

Fehler, die behoben werden müssen, sind ein großes Problem, das das Chip-Geschäft riskant macht. Apple hat es auf Top-Ingenieur-Talente abgesehen, "um so viele Fehler wie möglich zu vermeiden", sagte er. "Wenn Sie beim Silizium einen Fehler machen, wird Sie das viel kosten. Wenn es im Feld ist - das ist ziemlich schlimm."

Um Fehler zu minimieren, testet Apple in speziellen Testlaboren jedes Bauteil wochen- oder gar monatelang unter widrigsten Umständen. So werden die Chips etwa starken Temperaturschwankungen von -40 bis +110 Grad ausgesetzt, was ein einem Konsumer-Gerät in der Realität vollkommen unrealistisch ist.

Die Entwicklung eigener Chips für den Mac war übrigens ein Ziel, das der Konzern in den 80ern und 90ern schon einmal verfolgte. Am Ende wurden Milliarden Dollar verbrannt, ohne dass ein marktreifes Produkt entstand. Die Eigenentwicklung rentiert sich laut "Bloomberg" übrigens erst, solange pro Jahr mindestens 300 Mio. Geräte verkauft werden, in denen sie verbaut sind. Auf der anderen Seite sind diese Chips ein essenzielles Bauteil von Apples Gewinnen, da erst das Zusammenspiel der verschiedenen Geräte das Apple-Ökosystem attraktiv macht.

Falls Johny Srouji (und vielleicht noch ein paar Mitarbeiter) von der Konkurrenz abgeworben würden, wäre es für Apple ein Desaster. Mit seiner Beförderung und einem 10-Mio.-Dollar-Paket als „Willkommensgeschenk“ hat CEO Tim Cook somit alles richtig gemacht. Jetzt muss er seinen Chip-Guru nur noch bei Laune halten. Schaut man sich die Daten des brandneuen Apple-A14 an, ist es ihm zumindest in den letzten Jahren offenbar gut gelungen.

Apple A13
© TechInsights, Elektronik

Apples A-13-SoC - das Die-Foto kommt von TechInsights, die Erläuterungen der einzelnen Blöcke von der Elektronik.

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