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PC处理器芯片挑战不断,X86架构遭围猎,国内厂家何时能突围?
2022-11-15 来源:IT之家&互联网乱侃秀
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关键词: 英特尔 AMD ARM 芯片

过去20年时间,PC CPU市场一直被X86架构主导,英特尔长期占据着这个市场一半以上的份额。

不过近几年来,英特尔在PC处理器市场的王者地位日渐动摇,导致其领先优势被削弱。

前段时间,英特尔发布了第二季度的亏损报告,但另一边的 AMD 二季度营收同比增长了 70%,其在移动笔记本、台式机、服务器以及整个 x86 市场的份额,也都是持续增长的情况。从 x86 处理器市场份额来看,AMD 的市场份额已经提高到了 31.4%,环比增加 3.7%,同比增加 8.9%,而英特尔在该市场份额中首次跌破 7 成,两家公司的竞争愈显激烈。

在细分领域,AMD 在桌面 PC 处理器的份额在二季度提升到 20.6%,环比增加 2.3%,同比增加 3.5%。

移动笔记本市场,AMD 份额提升到 24.8%,环比增加 2.3%,同比增加 4.8%。

在服务器市场,AMD 的份额达到 13.9%,环比增加 2.3%,同比增加 4.4%。

虽然目前英特尔还是占据着主导优势,但近几年AMD追赶幅度过于凶猛,隐隐有着和英特尔并驾齐驱之势。

因为AMD与英特尔之争,尚且还属于X86阵营之争。而Arm和RISC-V架构在PC处理器领域的试探,或许才是X86面临的真正挑战。




Arm阵营发起冲击

二十多年前,微软的Windows操作系统和英特尔的X86芯片,“双雄合并”横扫整片电脑市场,直到他们遇上了苹果公司。

苹果的异军突起,让这个曾经牢不可破的W英特尔阵营出现了裂缝,“macOS+ X86”的出现使得“Windows+ X86”不再是唯一的选择。而到了2020年,M1芯片的发布将Arm架构也拉入了这场战局,X86迎来了新的竞争对手。



苹果“异军突起”

2020年11月,随着苹果首款基于Arm架构的自研处理器M1问世,一石激起千层浪。

Arm架构芯片在PC端的应用,成为了芯片产业,尤其是通用CPU芯片产业关注的焦点。

在M1芯片发布之后的各种测评中,用户看到了令人期待的结果:M1芯片跑分比肩高端X86处理器,性能方面已与11代酷睿i7接近,打破了Arm架构的低功耗低性能的桎梏,M系处理器在性能接近X86处理器的同时却依然保持了低功耗,功耗大约只有英特尔处理器的一半,由此搭载M系处理器的Mac可以设计得更轻薄,续航力也更强。

这是Arm架构处理器首次在性能方面追近英特尔,搭载M系处理器的Mac大受市场欢迎。

M1芯片的腾空出世不仅意味着苹果与英特尔 长达15年的“恋爱长跑”以“分手”告终,也让大家看到了Arm架构在PC端的巨大潜力。

在2022年苹果WWDC上,苹果M2芯片登场。据介绍,M2芯片采用新一代5nm工艺,相比上一代M1芯片拥有18%的CPU性能提升,以及35%的GPU性能提升。

对比10核心X86笔记本处理器,同等功耗下(15W)性能领先90%,而同样性能下,M2的功耗是对方的四分之一。对比12核心笔记本处理器,25%的功耗即可带来87%的性能。

M2芯片估计还会走M1的老路,后续会有M2 Pro、M2 Max、M2 Ultra等等芯片出来,然后再更换在自己的Mac系列产品上,实现全系升级。

Extreme消息属实,明年苹果PC处理器效能将可追上英特尔脚步,成为Arm架构处理器市场霸主。 Pro/Max/Extreme等系列处理器均采用台积电3纳米制程量产,且若M2 Extreme处理器,搭载48核CPU及152核GPU。业者指出,苹果M2 Max整合的M2 由于小芯片(chiplet)设计趋于成熟及台积电先进封装技术推进顺利,市场传出苹果可能会在明年推出将2颗M2

据爆料,苹果正在开发面对专业市场的大屏幕iMac机型,并且将搭载M3系列芯片,可能是M3 Pro或M3 Max。这些产品搭载的M3系列芯片预计将基于台积电的3nm技术制造,对比采用5nm工艺的M1和M2芯片,将在性能、功耗以及兼容性方面全面提升。

自从M系列芯片诞生以来,苹果打破了用户对于Arm芯片性能的认知,甚至重构了自己的所有业务线,以全力支持M系列芯片的上市。

苹果对Arm的影响有多大,在兼容Arm的M1 Mac开售之前,2020年第三季度Arm在PC芯片中的市场份额仅为2%。一年多后,根据Mercury Research的2022第一季度数据,对Arm PC客户端份额的估计为11.3%,几乎比一年前的5.9%翻了一番。

随着苹果 Mac产品线全面投奔Arm架构芯片,曾经只占个人电脑芯片市场很小部分的Arm芯片市场份额迅速增长。

星星之火,逐渐燎原。




高通前来“搅局”

苹果M系处理器的成功,鼓舞了移动芯片市场的芯片企业,特别是高通公司。

其实,在基于Arm架构的笔记本芯片领域,高通比苹果更有经验。此前,高通分别于2018和2020年推出了一代和二代PC端骁龙8CX处理器,至今已经发展了3代。但遗憾的是,这些处理器都没有掀起太大的水花。

尽管已经做了数年的尝试,但高通对Windows on Arm依然看好,且不遗余力的发展。

近日,高通CEO安蒙在财报分析会上表示,预计2024年,搭载骁龙芯片的Windows PC将在市场上迎来拐点。

这一前瞻的立足点在于,微软正在做很多优化工作,改善Arm WinPC的使用体验,同时更多OEM厂商愿意采购骁龙芯片。

当然,更重要的是,在收购Nuvia后,高通将效仿苹果M系列芯片,完全推倒Arm公版架构,从头研制一款高性能的PC处理器,甚至要叫板英特尔和AMD。

据悉,这款CPU基于Nuvia Phoenix为原型开发,代号Hamoa,采用8颗大核+4颗小核大小核的异构形态。内存和缓存的设计和苹果M1类似,同时支持独立显卡,性能可期。

据了解,Nuvia的Phoenix原型产品仅在2020年8月的时候低调秀过肌肉,当时在GeekBench 5中,单核远超骁龙865、苹果A12X和苹果A13,功耗不足4.5瓦。

值得一提的是,Nuvia公司的主要创办人Gerard Williams III曾领导了苹果A7(Cyclone核心)到A14(Firestorm核心)芯片的开发,早年在Arm公司还参与了Cortex-A8/A15的定义。

高通表示新一代处理器旨在为Windows PC设定性能基准,除了要和苹果的M系列处理器竞争之外,还要在持久的性能和更低的功耗方面达到行业领先水平。同时,高通将大力发展Adreno GPU,目标是为其未来的PC产品提供桌面级游戏功能。

高通希望这款处理器达到的就是类似苹果M系芯片对于PC市场的“搅局”效果。

行业知名分析师郭明錤指出,在呛声挑战苹果或者X86处理器之前,高通要想想如何说服PC品牌采用该处理器,而非过往习惯的X86架构处理器。




国产厂家现在如何?

国产一共有6大CPU,分别是华为鲲鹏、龙芯、兆芯、海光、申威、飞腾。

其中华为鲲鹏、飞腾采用ARM架构,龙芯采用MIPS架构,申威是alhpa架构,而海光、兆芯使用的是X86架构。兆芯的X86架构来自于威盛(VIA),而海光CPU的X86授权来自于AMD。

其中海光主要发展服务器CPU方面,而兆芯更多的还是桌面CPU方面。这两大厂商都研发了很多牛了,比如兆芯2013年就成立了,至今都快10年了。

按照Mercury的统计,整个X86 CPU市场,intel的份额为74.4%,剩余的25.6%的市场,全被AMD占领了。

至于VIA(威盛)的份额,一直为0,也就是说意味着来自于威盛授权的兆芯的CPU,市场份额为0。至于海光,则没有列出来,也意味着等于0。

当然,这个为0,并不是指绝对的为0,只是说这个数值实在太小,连0.1%的份额都不到,所以无限接近于0。

事实上,不管是海光,还是兆芯,都推出了自己的几款芯片,并且也出现在零售市场,也有一定的用户,但从结果来看,说明基本就没有太多存在感。

至于为什么,海光获得的只是AMD 14nm Zen架构的IP授权,而不是完整的技术转让,海光只能在高级层面根据自己的需要进行修改、定制,所以推出的芯片性能有限。

而兆芯来自威盛的x86技术,架构技术相对Intel、AMD差了很多,所以推出的CPU,性能也较intel、AMD差了些。

可见,想借鸡生蛋,基于别人的成熟的X86技术,借windows的成熟生态,推出自己的CPU,绕开生态的问题,其实还是很难的,对方没这么大方,关键还得靠自己自研,你觉得呢?



写在最后

从AMD CPU性能迅速接近英特尔,以及苹果M系列处理器的崛起和RISC-V芯片的推出,可以看到优秀的CPU微架构,以及微架构的精细优化能够带来的性能飞跃。

实际上,学术界早有定论,指令集对性能和功耗没有直接影响。龙芯总裁胡伟武此前也表示:“其实指令系统更多关系到的是软件生态,比如X86支撑Windows生态、Arm支撑Android生态。”

之所以会有X86 CPU性能更高,Arm CPU功耗更有优势的认知,主要还是两者此前目标的不同。X86把资源都用去提升性能,芯片性能高,功耗也高,但英特尔也有低功耗的芯片Atom;Arm原来的目标是做低功耗处理器,现在也有许多高性能的Arm服务器CPU,性能高了,功耗也相应的提升。

也就是说,无论是Arm架构还是RISC-V设计出性能比X86高端CPU更好的产品,指令集并非挑战,核心在于设计目标。要是在一定边界内做取舍,包括缓存的策略、替换算法、分支策略等等,可以通过精细化调整来优化CPU的优势。

当前,X86、Arm、RISC-V在嵌入式、桌面、高性能CPU市场的混战已经开启,谁好谁坏,无法做出比较,因为每款处理器架构都有着各自的优点和缺点。

但不可否认的是,X86已经不再是唯一选择,在苹果、高通、微软、阿里平头哥等大厂的发力下,Arm和RISC-V或将成为PC芯片领域不可忽视的存在。



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