Arm芯片的下一站

作者：六千

隨著Arm架構(gòu)芯片在移動(dòng)設(shè)備、嵌入式設(shè)備中的普及，憑借算力、功耗、生態(tài)上的快速發(fā)展，Arm架構(gòu)芯片正大舉進(jìn)攻高性能計(jì)算市場(chǎng)。

此芯科技創(chuàng)始人曾表示“Arm技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到了能夠搶奪x86市場(chǎng)這樣一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上?！庇绕涫翘O果M1芯片用不到一年時(shí)間就開(kāi)始撬動(dòng)x86陣營(yíng)在傳統(tǒng)PC芯片市場(chǎng)上數(shù)十年的主導(dǎo)地位。調(diào)研機(jī)構(gòu)Counterpoint也曾給出預(yù)測(cè)，在2027年基于Arm的pc市場(chǎng)份額將增長(zhǎng)一倍。

Arm芯片已然征服了移動(dòng)市場(chǎng)，那么它的下一站是否是PC市場(chǎng)呢？

Arm芯片的筆記本電腦已經(jīng)崛起

基于Arm的硬件運(yùn)行Mac操作系統(tǒng)的能力使蘋果占據(jù)了基于Arm的筆記本電腦市場(chǎng)的90%。正如開(kāi)篇所說(shuō)，蘋果正在以一己之力帶動(dòng)Arm架構(gòu)芯片在筆記本電腦的征途。得益于ARM架構(gòu)低功耗的特點(diǎn)，搭載M1芯片的蘋果MacBook系列筆記本電腦，電池續(xù)航達(dá)到了20小時(shí)，相比搭載X86架構(gòu)處理器的筆記本有著成倍提升。同時(shí)M1集成的8核心GPU甚至超過(guò)X86架構(gòu)英特爾的集顯，堪稱移動(dòng)端最強(qiáng)集成顯卡。

在筆記本領(lǐng)域，其實(shí)不止蘋果在使用Arm CPU。采用Chrome OS的Chromebook也是基于Arm CPU的筆記本電腦。在疫情期間，這種定位入門、耗電極低，全時(shí)在線的產(chǎn)品大受歡迎。在京東上，一臺(tái)Chrombook筆記本電腦預(yù)估的到手價(jià)格不到1800元?？梢钥吹?，搭載Arm架構(gòu)CPU的筆記本電腦當(dāng)前主要集中在最極端的兩個(gè)市場(chǎng)；傳統(tǒng)x86架構(gòu)仍牢牢把持著中高端市場(chǎng)。

Arm 的PC SoC 與 x86 CPU之爭(zhēng)

Arm芯片的特性決定了搭載Arm芯片筆記本廠商的市場(chǎng)戰(zhàn)略。

在高端市場(chǎng)上，基于 Arm 的 SoC 可以針對(duì)特定用例進(jìn)行定制。這意味著SoC可以設(shè)計(jì)有更多數(shù)量的高性能CPU內(nèi)核和高度集成的內(nèi)存，使其能夠與x86 CPU競(jìng)爭(zhēng)。他們的定制內(nèi)核可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)成處理器內(nèi)核無(wú)法實(shí)現(xiàn)的更高級(jí)功能，并且可以更好地與硬件和操作系統(tǒng)集成。此外，基于 Arm 的 SoC 可以集成高度集成的內(nèi)存，從而實(shí)現(xiàn)更快、更高效的內(nèi)存訪問(wèn)。這可以通過(guò)在 CPU 和 GPU 之間實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和共享來(lái)提高圖形密集型任務(wù)的性能。因此搭載蘋果自研的M系列芯片開(kāi)始成為創(chuàng)作者的“標(biāo)配”。

從低端市場(chǎng)來(lái)看，基于Arm架構(gòu)的處理器不是將處理單元與其余硬件分開(kāi)，而是將各種硬件功能（如外圍組件互連等 I/O 總線控制器）位于同一物理平臺(tái)上，并且所有不同的功能都通過(guò)內(nèi)部總線集成在一起，即這稱為片上系統(tǒng)或（SOC）。隨著性能的提高，通過(guò)不同的設(shè)計(jì)， ARM處理器可以擁有極高的性價(jià)比。甚至可以為入門級(jí)、500美元以下的Chromebook和Windows PC等低端電腦提供動(dòng)力。順理成章的，既然不能用極致的性能戰(zhàn)勝x86，不如就用極致的性價(jià)比搶占市場(chǎng)。畢竟有一大部分成本敏感的低端用戶，他們對(duì)CPU的性能要求是夠用就行，不會(huì)接受過(guò)于高昂的CPU售價(jià)，價(jià)格極致便宜的Chromebook就是在搶占這部分市場(chǎng)。

在這樣的兩種選擇之中，也暴露出Arm架構(gòu)的PC的弱點(diǎn)，即x86發(fā)展多年積累的生態(tài)一時(shí)之間難以打破。Counterpoint指出，對(duì)Windows和Office365的全面支持以及基于Arm的原生應(yīng)用程序的采用速度是決定Arm SoC在PC中滲透率的關(guān)鍵因素。當(dāng)這些因素得到解決，基于 Arm 的 PC 才更有可能成為日常用戶和企業(yè)的可行選擇。畢竟，對(duì)于一半打工人來(lái)說(shuō)，相對(duì)于架構(gòu)，大家還是更關(guān)心能不能使用微軟的一套系統(tǒng)。好在，微軟已經(jīng)在開(kāi)放對(duì)arm芯片的授權(quán)。微軟甚至在2022年宣布推出Windows Dev Kit 2023，即一款為 Windows 開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建的 Arm 驅(qū)動(dòng)設(shè)備。隨著搭載Arm架構(gòu)的PC越來(lái)越多，生態(tài)將只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題。

于是，Arm PC芯片的戰(zhàn)爭(zhēng)打響了。

Arm PC芯片市場(chǎng)：三強(qiáng)爭(zhēng)霸

不同于x86芯片市場(chǎng)的一家獨(dú)大（雖然AMD近年市場(chǎng)份額也有所增長(zhǎng)，但英特爾的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)還是相當(dāng)明顯），正處于萌芽狀態(tài)的Arm PC芯片市場(chǎng)正處于一個(gè)人人都有機(jī)會(huì)的市場(chǎng)新生期，目前最有代表性的三個(gè)玩家是：蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科。值得注意的是，有消息指出ARM公司也在計(jì)劃研發(fā)Arm架構(gòu)的PC芯片。那么接下來(lái)我們就來(lái)看看這四家的產(chǎn)品情況。

蘋果M系列帶頭沖鋒

作為Arm PC最有代表性的產(chǎn)品，蘋果的M系列芯片可以說(shuō)是打響了Arm芯片的名片。2020年，蘋果的M1芯片Geekbench 5單線程的跑分超過(guò)了i9，曾被稱為“Arm架構(gòu)的勝利”。

隨著蘋果宣布將M2 Ultra用于工作站產(chǎn)品Mac Pro，徹底停用所有x86芯片。Arm芯片在PC上的實(shí)用性已經(jīng)不需要更多證明?？梢哉f(shuō)M系列芯片是Arm PC芯片的沖鋒兵。

高通緊隨其后

據(jù)報(bào)道，微軟與高通達(dá)成獨(dú)家協(xié)議，Snapdragon 8cx Gen 3 將成為未來(lái) Windows 筆記本電腦中唯一基于 Arm 的高端芯片產(chǎn)品。如果這筆交易確實(shí)，市場(chǎng)有望看到更多Windows on Arm產(chǎn)品。

前文提到的微軟的Windows Dev Kit 2023就是搭載了高通Snapdragon? 8cx Gen 3計(jì)算平臺(tái)的PC。作為蘋果的老對(duì)手，高通的Arm PC也瞄準(zhǔn)了高端市場(chǎng)。據(jù)報(bào)道，高通最新的Arm PC處理器為驍龍8cx Gen4，型號(hào)SC8380，研發(fā)代號(hào)“Hamoa”，CPU內(nèi)核不再是以往的Kryo而是全新打造的Oryon CPU，來(lái)自高通花費(fèi)百億巨資收購(gòu)的Nuvia團(tuán)隊(duì)，基于ARM指令集完全自研。

驍龍8cx Gen4采用12核設(shè)計(jì)，8大核3.4GHz+4小核2.4GHz，支持獨(dú)顯/PCIe 4.0外圍設(shè)備等，測(cè)試設(shè)備包括一款10寸二合一平板以及13寸筆記本電腦。CEO阿蒙日前在采訪中透露，這款處理器最終會(huì)在2023年9到10月份發(fā)布，終端產(chǎn)品則會(huì)在2024年初上市。首發(fā)驍龍8cx Gen4的是微軟新一代Surface，使用Win11系統(tǒng)，整體對(duì)標(biāo)蘋果的M1/M2筆記本。

在 CPU 性能方面，高通的Snapdragon 8cx Gen 2與超極本級(jí)芯片（例如低功耗 15W 版本的英特爾 i5 處理器）旗鼓相當(dāng)。通過(guò)高通內(nèi)部參考設(shè)計(jì)（QRD）測(cè)試產(chǎn)品提交的基準(zhǔn)測(cè)試顯示，Snapdragon 8cx Gen 3 的平均單核得分為 1,000；多核平均得分徘徊在 5000 分左右。相對(duì)于x86仍有一定競(jìng)爭(zhēng)力。

不過(guò)高通的芯片性能距離蘋果M系列仍有一定差距。Snapdragon 8cx Gen 3 泄露的 Geekbench 單核成績(jī)?yōu)?1,000 分，與 M1 領(lǐng)先的 1,700 分仍有很大差距。雖然多核分?jǐn)?shù)的差異并不那么明顯，但仍然存在差距。Apple M1 的平均得分約為 7,700 分，而 Snapdragon 芯片的平均得分為 5,000 分。

事實(shí)上，基準(zhǔn)測(cè)試顯示，即使在Windows 虛擬機(jī)中運(yùn)行，Apple M1 也能擊敗 8cx Gen 3 的單核分?jǐn)?shù)。盡管虛擬化和運(yùn)行額外的操作系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生額外的開(kāi)銷，但 M1 的多核得分與新的高通芯片相差無(wú)幾。
M1 Pro 和 M1 Max SoC的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)就更加明顯了。它們甚至提供足夠的圖形處理能力，可以與 NVIDIA 和 AMD 的一些附加 GPU 競(jìng)爭(zhēng)。最后，Apple 最近宣布了加速 ProRes 視頻編碼和 ML 訓(xùn)練功能，讓專業(yè)用戶感到滿意。

在價(jià)格方面， 8cx Gen 2 比Apple M1更便宜，但它在相似的價(jià)格范圍內(nèi)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)Galaxy Book Go 是最便宜的 8cx Gen 2 設(shè)備，售價(jià) 799 美元，但配備 4GB RAM——對(duì)于現(xiàn)代 Windows 設(shè)備來(lái)說(shuō)顯然不夠。與此同時(shí)，Surface Pro X 使用了 8cx Gen 2 的改進(jìn)版本，但起價(jià)遠(yuǎn)高于 1,000 美元。在這樣的定價(jià)來(lái)看，用戶或許更傾向于選擇一臺(tái)蘋果筆記本，而不是一臺(tái)有著Windows系統(tǒng)的驍龍芯片筆記本。除了價(jià)格之外，迄今為止發(fā)布的基于 Snapdragon 的 Windows 設(shè)備的 I/O 表現(xiàn)不佳。例如，上述設(shè)備均不提供 Thunderbolt。

聯(lián)發(fā)科走自己的路

另一家也在Arm芯片深有積累的芯片公司聯(lián)發(fā)科選擇了PC市場(chǎng)。聯(lián)發(fā)科副總曾表示，PC是規(guī)模400億美元的巨大市場(chǎng)，聯(lián)發(fā)科計(jì)劃涉足高功耗市場(chǎng)，將不少已經(jīng)應(yīng)用于手機(jī)的移動(dòng)技術(shù)如5G、藍(lán)牙、Wi-Fi、顯示IC等帶到PC平臺(tái)上，和高通驍龍爭(zhēng)高低。

聯(lián)發(fā)科目前的 Arm PC 芯片多用于中低端 Chromebook。2022年1月，聯(lián)發(fā)科發(fā)布迅鯤 Kompanio 1380 芯片，采用 6nm 工藝。迅鯤 1380 配備了 8 核心 CPU，其中包含 4 個(gè) Arm Cortex-A78 核心，配備 5 核心 Arm Mali-G57 GPU。今年5月，聯(lián)發(fā)科和英偉達(dá)還將合作開(kāi)發(fā)用于筆記本應(yīng)用的 WOA（Windows on Arm）平臺(tái)產(chǎn)品。同時(shí)，消息人士補(bǔ)充說(shuō)，由英偉達(dá) GPU 和 AI 技術(shù)提供支持的 WOA 平臺(tái)產(chǎn)品將幫助兩家公司打入筆記本電腦市場(chǎng)。不同于高通，搭載聯(lián)發(fā)科芯片的PC更加“親民”。兩家手機(jī)SoC巨頭在PC市場(chǎng)的上的路線也基本與原本市場(chǎng)定位相似。

觀望中的ARM、微軟

除了已經(jīng)有產(chǎn)品問(wèn)世的三家公司，還有一些公司的糧草已經(jīng)先行。

有報(bào)道指出，ARM公司組建了一個(gè)新的 "解決方案工程 "團(tuán)隊(duì)，將領(lǐng)導(dǎo)這些用于移動(dòng)設(shè)備、筆記本電腦和其他電子產(chǎn)品的原型芯片的開(kāi)發(fā)。此外，微軟也在招募半導(dǎo)體相關(guān)人才，比如SOC架構(gòu)師、芯片設(shè)計(jì)工程師等等。團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)就是為了自研一款PC用的ARM芯片，用于抗衡蘋果M系列芯片，而這款芯片也極有可能和Windows12一同亮相。

越來(lái)越多的智能設(shè)備成為新應(yīng)用市場(chǎng)

隨著PC的普及，PC市場(chǎng)已經(jīng)逐漸成熟。因此，對(duì)于更加架構(gòu)靈活的Arm芯片來(lái)說(shuō)，去擴(kuò)展更多智能設(shè)備也是Arm PC級(jí)SoC的新思路。例如，在 VR 耳機(jī)中使用基于 Arm 的 PC 級(jí) SoC，它們可以讓 VR 耳機(jī)提供類似 PC 的性能，并能夠處理更復(fù)雜和要求更高的 VR 應(yīng)用。

在國(guó)內(nèi)，智能家居成為了有潛力的新場(chǎng)景。通過(guò)利用新一代的通信信息技術(shù)，智能家居可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)和家居產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通，滿足用戶對(duì)于信息獲取和使用的需求。智能家居具有許多功能，例如集中管理、遠(yuǎn)程功能控制、場(chǎng)景互聯(lián)互通、自主學(xué)習(xí)迭代等。這些功能可以構(gòu)建出智能化的家居生活場(chǎng)景，提升家居生活的舒適性、安全性和便捷性。

根據(jù)IDC及CSHIA的數(shù)據(jù)，2016～2020年間，中國(guó)智能家居市場(chǎng)規(guī)模由2608.5億元增長(zhǎng)至5144.7億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到18.51%。2021年中國(guó)智能家居設(shè)備市場(chǎng)出貨量超過(guò)2.2億臺(tái)，同比增長(zhǎng)9.2%，規(guī)模達(dá)到5800億元。2022～2026年，中國(guó)智能家居設(shè)備市場(chǎng)出貨量將以21.4%的復(fù)合增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)，到2026年市場(chǎng)出貨量有望接近5.4億臺(tái)，規(guī)模將達(dá)到8000億元，并在有望在不久的將來(lái)突破萬(wàn)億元。近期比較火的百度的閨蜜機(jī)添添就搭載了聯(lián)發(fā)科的MTK8768芯片。如同前文所說(shuō)，聯(lián)發(fā)科主打的是一種“農(nóng)村包圍城市”路線。

在硬件創(chuàng)新來(lái)到瓶頸的時(shí)候，不如在概念上尋找突破。

回到開(kāi)篇的問(wèn)題，在占領(lǐng)了手機(jī)芯片市場(chǎng)之后，Arm芯片的下一站是PC市場(chǎng)嗎？答案是肯定，但要補(bǔ)充的是，Arm芯片的下一站不止是PC市場(chǎng)。