• 收藏

  • 点赞

  • 评论

  • 微信扫一扫分享

【芯视野】追上那颗M芯片 Arm CPU狂飙突进PC市场

来源:爱集微

#芯视野#

#CPU#

#Arm#

#PC#

#架构#

06-30 21:32

集微网报道 也许是因为智能手机逐渐失去光环,CPU的架构之争在新战场重新燃起。有苹果的M系列和亚马逊的Graviton系列芯片珠玉在前,Arm阵营的芯片巨头们重新抖擞,向X86固守的最后阵地发起新一轮攻势。在国内,CPU也变成一个热门赛道,多家采用Arm架构的公司纷纷涌现,力图在市场转换之际占得先机。处理器世界本来泾渭分明的格局,再次掀起波澜。

在苹果们的感召下

6月,苹果的M2芯片如约而至。尽管这颗芯片没有再次惊艳,也不会向其他厂商出售,但M系列的整体出色表现还是扭转了Arm芯片在PC市场的颓势。

Arm CPU在PC处理器市场的份额已经达到9.5%,也许这个数字并不起眼,但在使用Arm内核的M1 Mac上市之前的2020 年第三季度,这个数字仅为2%。Mercury Research的首席分析师Dean McCarron认为,Arm的PC市场份额增长主要是由Mac的强劲销售推动,因为苹果公司转换架构的行动非常高效。

市场上一直不缺采用Arm CPU的笔电,由于平庸的性能、毫无竞争力的价格,这些产品从未真正流行过。在苹果用M1系列芯片陆续升级Mac产品线之后,凭借出色的性能和续航能力,以及极富竞争力的定价(低于采用英特尔CPU的上一代产品),稳固了忠实用户并吸引了大量新客户,一举扩大了Arm CPU在PC领域的销量和影响力。

亚马逊的Graviton芯片在数据中心也同样表现出色。这是这枚芯片为Arm架构冲击高端市场打开了局面,也引发了科技巨头的造芯热潮。如今,Graviton芯片已经遍布AWS(亚马逊云)的全球网络,以不同的方式在23个AWS服务地区和十几个不同的EC2实例类型中应用。

两家科技巨头成功之前,Arm架构对PC和数据中心的冲击都无果而终,只能退守移动终端和IoT中。而在X86的传统领域取得突破,特别是大众所熟知的PC市场,让Arm架构证明了自己同样是计算世界的多面手。

那些在Arm世界驰骋多年的芯片巨头再次行动起来。英伟达尽管在收购Arm中受挫,仍不改自己开发Arm CPU的计划,推出了拥有144核的Grace CPU,并让洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)“VENADO”超级计算机成为首批用户。

高通去年以14亿美元收购苹果前工程师团队创立的CPU设计公司Nuvia,以Nuvia技术打造的全新Arm核PC CPU将会在2023年下半年推出,正与联想、惠普等OEM厂合作打造采用新CPU的笔电。

联发科也在去年召开的Executive 峰会透露了进军PC的计划。联发科企业销售和业务发展副总裁Eric Fisher表示:“苹果已经向世界展示了这是可以做到的,持续了这么久的Wintel 合作关系必须承受一些压力,而当有压力时,像我们这样的公司就会有机会。”

在国内,以此芯、启灵芯、鸿钧微、遇贤微为代表的初创企业也开启了Arm CPU的创业之路。这些公司的创始人和骨干均来自国际和国内著名芯片企业,有着丰富的CPU研发经验,受到了投资机构的追捧。

对于国内这波CPU创业潮,一位参与投资的资深投资人指出:“苹果实际上打破了Wintel垄断PC的格局,这条路一打开,就会出现新的创业机会,国内CPU企业原来主要做信创市场,那只占20%左右的份额,现在面对更广阔的消费市场,初创企业自然会大量出现。”

争天下要靠V9加持 

仅有苹果和亚马逊冲锋在前,还不足以完全冲击X86固守多年的阵地。让Arm架构全面升级,才能赋予芯片厂商趁手的武器。

在2021年3月,Arm发布了全新的V9架构,目标直指高性能计算,意在奠定未来10年的技术基础。

V9架构保留了V8的全部功能,沿用AArch64作为基准指令集,保持了向下兼容性,增进了安全性、AI(机器学习)以及可伸缩矢量扩展和DSP的改进,扩展了应用范围。

安全性和AI的加强是升级重点。V9架构引入Arm机密计算体系(Confidential Compute Architecture, CCA)和动态创建机密领域(Realms)概念,可以保护代码和数据免被窃取或修改。同时,Armv9将会使用新一代的SVE2指令集,有效地加强处理器在机器学习和数字信号处理方面的性能。

Arm还提出全面计算(Total Compute)的设计方法。通过对系统级硬件(包含Arm的CPU、GPU、NPU)和软件优化,将全面计算的设计方法应用在汽车、用户端、基础设施和物联网等解决方案的整个IP组合中,让Armv9架构加速总体计算性能。

最为重要的是,V9架构使得下一代芯片获得30%以上的基础性能提升,再考虑到制程升级所带来的影响,整体的提升可能达到40%。

“随着Arm推出V9架构,使得Arm CPU在PC领域的商业成功成为可能。”此芯科技CEO助理任清源认为V9架构的出现意义重大。

联想集团首席研究员颜毅强认为,“升级到V9升级之后,CPU的延迟带宽以及频率等指标都得到进一步的提升,综合性能会有一个革命性的变化,得益于这种迭代升级,未来基于Arm架构的PC出货量将快速增长。”

今年,Arm正式发布了基于V9 的 CPU。其中,包括Arm Cortex-X3和Arm Cortex-A715,以及Arm Cortex-A510和 DSU-110(DynamIQ 共享单元)的重要更新。

Cortex-X3 是Arm的第三代主处理器内核。根据Arm的介绍,Cortex-X3内核实现了Arm CPU的IPC((每时钟周期指令集、可等价同频性能)连续三年两位数的增长。在笔记本电脑领域,与最新的主流笔记本电脑相比,Cortex-X3 的单线程性能提高了34%。

全新的DSU 则能在 Cortex-X3 上支持多达12 个内核和16M L3 缓存,可实现跨笔记本电脑和台式设备、移动设备、DTV 等设备的可扩展性。

据外媒报道,Cortex-X3 CPU 在设计中参照了英特尔的主流笔记本电脑处理器之一。以此而论,Arm剑指PC领域的目标已昭然若是。 

据称,苹果的M3系列除了制程升级之外,另一个重大变化就是升级V9架构。而国内的CPU初创企业也基本获得了V9架构的授权,为今后与国际大厂的同台竞技打下了牢靠的基础。

生态易主

“做CPU非常不容易”,这是很多业内人士的感慨。除了要过技术关,还有更难的生态关要跨越。开发层面要有完整的工具链,应用层面要获得操作系统的支持。

就以大众最为熟悉的操作系统而言,安卓成就了Arm在移动端的辉煌,如果要复制这份成功,Windows是绕不开的门槛。

实际上,微软也一直在尝试切入Arm体系。早在2011年,微软推出在ARM架构上运行的32位Windows RT,因为软件的兼容性而告失败。在2017年,微软卷土重来,联合高通正式推出Windows on Arm。这次,微软在ARM处理器上终于实现了运行x86代码程序的能力。此后经过多次的升级,Windows10又在2020年实现了对64位x86程序的支持。ARM架构Windows设备在软件兼容性、软件实用性上的问题基本得到解决。

高通曾与微软签署了绑定Windows的独家协议。随着这份合同在2022年结束,其他芯片供应商进入该领域的最后壁垒也完全消失了。

更有意思的是,微软最早实现了应用程序在M1芯片的Mac上的适配。联想、戴尔等x86架构的PC供应商不得不与人气颇高的Mac展开竞争。除了期待x86芯片有大幅的提升,他们也希望采用高效的Arm处理器进行反击。这或许也将促成非苹果系的Arm CPU加快问世。

近年来,Arm CPU在PC市场还开辟了一个特殊的领域,采用Chrome OS的Chromebook。在疫情期间,这种定位入门、耗电极低,全时在线的产品在海外大受欢迎。联发科因为与谷歌及笔电厂商密切合作,将旗下Arm处理器导入Chromebook而扩增了在笔电市场的份额。可以预见,Chromebook未来也将继续成为Arm CPU必争之地。

在服务器端,曾经的软件藩篱也在消失。所有大型的操作系统,如Linux、BSD、windows都可以得到Arm架构的支持。容器化,包括虚拟化工具如docker、VMware、KVM和Kubernetes都可以在Arm架构运行。编程语言,包如CUDA和Java也都可以得到Arm的支持。Arm CPU崛起的条件也完全具备了。

现在有大概有1200亿左右Arm设备在部署,主要分布在移动端、物联网以及消费电子领域中。这样的一个大规模的设备部署,使得Arm体系已经成为最大的处理器生态系统。携移动市场巨大的动量来冲击PC和服务器,Arm新生态的建立也只是时间问题了。

(校对/Andrew)

责编: 张轶群

李晓延

作者

微信:Glxy523

邮箱:lixy@lunion.com.cn

作者简介

集微网记者,关注半导体投资、晶圆制造、IC设计、AI等领域

读了这篇文章的人还读了...

关闭
加载

PDF 加载中...