ARM 即將吞噬一切?

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 14 日 8:00 | 分類 IC 設計 , 晶片 , 軟體、系統 Telegram share ! follow us in feedly


「行動網路的流量紅利枯竭」,是近幾年經常被討論的話題。大意是指如今很難有一款產品能輕鬆利用行動網路的特性,低成本達到用戶指數級增長。這個觀點可能已經被業務陷入困境的網路公司們證明是對的,但它卻也在局限著人們對行動化的想像──流量可不是「行動網路」的全部。

相反的,其實在整個網路世界更為底層的硬體和基礎設施層面,行動網路的威力才剛剛彰顯。而這比流量的去向重要多了。

只要看看ARM如今的得勢就知道。這是一個最有代表性的從行動領域誕生的技術「流派」,今天已經正式開始「反噬」PC領域。

蠢蠢欲動

在PC領域,除了獨樹一幟的蘋果Mac,很少有競爭者能夠衝擊到已穩固數十年的x86+Windows系統。蘋果從去年開始逐漸將Mac的處理器晶片轉為ARM架構,這使得ARM在PC端的晶片占比突飛猛進,到今年第三季ARM已占據8%的PC端晶片占比,而在蘋果M1上市之前,這個數字僅為2%。

雖然這歸功於蘋果的號召力,但ARM正在侵蝕傳統PC領域(x86+Windows系統)的市場卻是不爭的事實。要知道ARM起勢於以智慧手機為代表的行動網路時代,蘋果、三星、高通、華為的行動設備晶片大多採用ARM架構,ARM可謂一統行動半導體IP市場。

ARM在行動端初獲成功後,也一直想開拓其他市場,而PC時代的霸主英特爾對行動市場同樣有想法。但不管是英特爾早年的StrongARM、XScale、Atom,還是ARM與微軟、Google在輕薄本上的嘗試,雙方雖在彼此地盤各有試探,卻都不算成功。因此,人們通常認為以英特爾為代表的x86和ARM僅在各自領域更有優勢。

但如今,事情發生了變化。

蘋果只是最容易被關注的那個。其他行動設備晶片廠商也開始對ARM+PC這塊蛋糕蠢蠢欲動,背後一個重要原因在於,高通與微軟之間用於Windows的特殊協議或許即將到期,這意味著在手機晶片領域頗具實力的三星、聯發科、華為等廠商具備了挑戰x86+Windows的可能。

(Source:Flickr/Kārlis Dambrāns CC BY 2.0)

高通與微軟的特殊協議何時到期將成為變局關鍵。今年9月,微軟曾表示蘋果M1晶片的電腦不能搭載Windows 11系統,只有高通旗下的ARM架構晶片才能對Windows系統提供原生支持。這雖然不是一個十分普遍的需求,但無疑也給不少用戶澆了一盆冷水。蘋果基於ARM架構的M1晶片電腦雖然性能強勁,但在相容性上仍需優化,不少x86+Windows用戶不使用Mac的原因或是不習慣Mac的系統,或是Windows環境下一些必不可少的商業軟體無法在Mac上使用。

這對於Mac似乎問題不大,但這種排他性展露無遺,而它對其他想開拓傳統PC處理器晶片市場的廠商來說,則是決定性的。即便「AMD Yes」也只能是在過去x86的遺產上來搶奪PC處理器晶片市場,既不依靠x86架構,也不使用Windows系統,來打造又一個如蘋果一樣受市場歡迎的品牌無疑是太難太難。

它們需要等待一個裂縫。因此,當國外媒體XDA-Developers在近日透露,高通與微軟在Windows on ARM上的合作排他協議或即將到期時,聯發科在發表4nm的天璣9000系列處理器之前,就已迫不及待的表示,將進軍Windows on ARM市場,甚至三星及其Exynos處理器的PC也將在市面上出現。

當Windows生態和晶片架構的底層優化沒有了使用差異後,PC晶片市場上面臨的就是真槍實劍的效能、功耗、發熱等綜合性能的硬戰。x86架構和ARM架構孰優孰劣、誰將一統市場行業內也是爭議不斷,這其中既涉及底層RISC指令集和CISC指令集方面的技術差異,也涉及伺服器、PC和智慧行動設備的不同使用場景,需要設計者在晶片性能、功效、能耗和應用場景上做出選擇。

技術在晶片市場重要,但已不是唯一衡量標準。隨著技術的進一步發展,不管是ARM還是x86,都在逐漸補齊各自的短板,不再僅採取RISC和CISC中某一種指令集,而是變成RISC和CISC你中有我、我中有你,可以說標著RISC、CISC的CPU們,很難僅透過架構來決定其優劣。

算力也青睞「流量」

最直接的爭奪即將展開,而競爭的天秤似乎早已開始傾斜。

在這場競爭中,舊體係依賴著過往的強勢以及合縱連橫形成的技術優勢,在範式轉移中顯得似乎沒那麼牢靠,反而,ARM背後聚集的一票行動市場玩家,在行動網路普及之中卻積攢了關鍵的資源。

比如在晶片產能分配上的話語權。

未來真正決定處理器們算力的關鍵變成了是否採用最新製程和各晶片設計中的微架構。晶片的先進製程很好理解,雖然晶片性能並不是簡單的晶片製程越小性能越強,但在功耗、發熱、面積、價格等多因素綜合考慮來看,可以簡單理解為10nm製程的晶片就是很難超過5nm。

晶片設計中的微架構同樣重要,例如即便是同樣是採用7nm製程、ARM架構,台積電代工的蘋果A13晶片和高通驍龍865晶片,它們的處理器單核、多核跑分性能均有差異,其原因就在於不同公司設計的晶片微架構也有高下之分。

因此,簡單來看,決定各廠商晶片算力強弱的關鍵在於是否搶占到了三星、台積電有限的先進產能和自身晶片設計實力,因為三星和台積電是唯一有能力生產5nm先進製程的晶片廠商。

現實是,行動市場中更有優勢的公司在晶片代工產業鏈中聲量更大,蘋果和高通分別包攬了台積電和三星的優先產能(當然包括三星自家產品),英特爾也意識到了這個問題,提出了IDM 2.0計畫,將不再與自家工廠作對,委託台積電製造先進製程,有媒體爆料英特爾的14代酷睿或將採用台積電的3nm製程。

三星、台積電先進製程的晶片優先供給誰非常重要,這甚至可以直接決定委託客戶的產品銷量。例如,近期小米宣布其新款機型將將首發驍龍8 Gen 1,OPPO、vivo、聯想、摩托摩拉都在搶高通晶片的首發權,原因在於數位產品買新不買舊,在客戶預算充足的情況下自然不會去買上一代的驍龍888機型,那麼誰搶占了新款處理器的首發權,誰就率先搶占市場先機。

這個道理同樣適用於高通、蘋果、聯發科等晶片設計廠商,缺晶片的大環境下,搶占三星、台積電的優先供貨權變得異常重要。過去,這種對先進製程優先產能的搶奪僅發生在行動晶片市場,自有工廠的英特爾和強大的x86加Windows生態使得領域內玩家較少,PC硬體市場的爭奪並沒有那麼嚴重,但未來隨著行動端晶片廠商的加入,PC端的大亂鬥或許也將到來。

(Source:shutterstock)

高通和蘋果能率先拿到三星、台積電的優先產能是有原因的,一是需求量大,二是出得起價。需求量大決定了晶片代工廠研發先進製程和開模建產線產生的數百億成本能被分攤;不同規格和設計的晶片決定著代工廠生產中採用的製程和流程,據傳聞高通選擇三星做為其驍龍8 Gen 1的原因與台積電的產能正專注於為蘋果定制晶片有關,但不管是高通還是蘋果,其所需代工廠提供的最新製程都需要不斷調試升級,不像車用晶片一般有一套成熟的方案,因此這也需要著大量資金。

在行動設配有足夠實力讓最強晶片代工廠嘗試新進製程的公司屈指可數──蘋果、高通、三星、聯發科和以往的華為,PC端則是AMD、輝達和終於讓台積電代工的英特爾。若排除GPU領域的輝達,從市值來看行動端陣營的整體實力確實遠超PC端,而在行動化浪潮之前這是不可想像的,過去即使是蘋果也僅僅是強盛時期英特爾的一個零頭,代工之王台積電更只是俯仰在英特爾的鼻息之下。

行動化浪潮創造了巨大的市場,也造就了行動端這些為人所熟知的公司,這些公司所賺得的錢僅需一部分繼續投入到行動端硬體和生態的成長上便能形成驚人的複利,蘋果的M1系列晶片是最好的證明之一,在以往,ARM架構的晶片用在PC領域是一件難以想像的事情。

這樣的話語權更迭,也對整個產業鏈帶來深刻影響。變化正在蔓延開來。

比如伺服器市場。x86處理器過往一直占據著主導地位,在前幾年,一直都是英特爾和AMD兩家公司瓜分著伺服器市場,其中英特爾市場占比超過90%,AMD則吃掉剩下的部分,ARM雖然眼饞於伺服器市場但一直難有進展。

但對於沒有密切關注這個領域變化的人來說,令人詫異的是,近年來各網路科技巨頭已紛紛開始自研ARM架構的伺服器晶片,包括國外的亞馬遜、Google甚至英特爾的老朋友微軟,中國的騰訊、阿里巴巴、華為等都積極參與其中。

如此重視一個市場占比看似依然很低的技術,背後原因仍歸功於行動網路浪潮。ARM伺服器和行動App雲端同構,在行動端的應用具有天然的優勢,兼容性好,指令執行效率高(不需要翻譯轉化),隨著短影音時代的到來,數據中心所需吞吐的行動端流量變大,ARM伺服器的優勢或許會進一步彰顯。

(本文由 品玩 授權轉載;首圖來源:shutterstock)

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