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被“边缘化”多年后,Arm想要在PC市场称王?
2023-02-28 来源:半导体行业观察
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关键词: ARM 苹果 芯片

近几年,Arm向PC及服务器市场的渗透率在不断的提高。据Counterpoint Research发布的最新市场调查显示,虽然PC市场在2022年的出货量比上一年下降了15%,但Arm笔记本电脑的销量却仍然有所增长。


苹果公司的M系列产品于2020年一经推出,就依靠低功耗、高性能以及超长续航等表现,受到市场和消费者的好评。据报道,目前苹果在售的个人电脑,几乎100%都是搭载Arm架构的M系列处理器,到2022年三季度,苹果已经占据了13.5%的PC市场,预计到2023年将提升至15%。目前,基于Arm架构的个人电脑已经获得了相当大一块PC市场。

一些分析师预测,Arm PC的销量将在未来几年得到快速的增长。据DigiTimes报道,Canalys公司的CEO兼总裁Steve Brazier表示,到2026年,一半的云处理器将基于Arm芯片,30%的PC将运行Arm处理器,未来整个行业格局可能会被改变。

如此潜力巨大的市场,让很多厂商纷纷加速布局。联发科和高通都加大了对Windows on Arm的投入,国内芯片厂商也在加速入局,有分析认为,未来Arm PC或将整体走强,而这也将是国产芯片借势弯道超车的机遇所在。


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。”


ARM For PC,真的有搞头吗?

先简单科普一下,目前电脑的CPU主要分为X86和ARM两种架构,指令集方面x86架构的单条指令更长,表达的意义更多,功能更强,但各指令使用频率相差大,硬件要求更复杂,后来发展起来的ARM架构单条指令更短,表达的意义更少,但使用频率更高,硬件要求更简单。

因此在功耗方面ARM相比于x86具有独特优势,ARM的设计从低功耗出发,节能效果更明显,这也意味着ARM架构的产品具有系统稳定性高、产品体积小、电源成本低等优势。再加上如今用户对笔记本要求的越来越高,很多用户希望厂商可以提供一台性能足够强劲同时功耗够低的笔记本产品。采用ARM架构打造而成的芯片恰好满足这一需求,这也成为如今笔记本开始ARM化的重要原因之一。

不过从目前的基数来看,基于ARM架构的PC产品相比主流的X86架构依然是远远落后的,不过也受益于此,在增长速度方面,ARM架构产品在短短两年内的市场份额增长了近9倍,不管之前的基数到底有多小,这都是一个恐怖的数据。

不过目前ARM的崛起很大一部分要归功于苹果,毕竟从2020年开始,苹果的Mac系列产品就全部从X86转向ARM架构,不但在性能方面几乎持平甚至超越同期的X86处理器,而且还发挥出ARM芯片低功耗长续航的优点,得到了不少消费者和市场的认可,变相使得ARM的市场占有率迅速增长。也因此Canalys的分析师表示,假设在2026年ARM架构处理器真的在整个市场中的份额达到了30%,占大头的依旧会是苹果。

虽说在苹果之前,高通就已经在努力开拓着PC市场了,并推出了多代面向PC的骁龙8C平台,但或许是技术上的差异,又或许是生态系统不够完善,从市场的反馈来看,结果却并不理想。

奉承着“打不过就叫人”的道理,高通在去年1月份以14亿美元的高价收购了Nuvia这家全员来自苹果、谷歌、Arm等科技巨头的公司,其首款产品Nuvia Phoenix从性能表现、功耗控制上完全压制了目前的旗舰移动平台SoC,而这正是高通目前所缺少的。

而高通最新发布的自研架构芯片Phoenix或许就是高通洗刷“耻辱”的开始,根据官方给出的参数来看,Phoenix是一颗基于ARM架构打造的PC端芯片,在性能方面相比AMD Zen 2要强上50%,但功耗方面只有其30%左右。再结合之前高通发布的骁龙8cx Gen 3来看,高通的ARM PC级处理器确实已经达到了及格线水平,也有了与X86处理器一战的资本。

然而熟悉ARM For PC的用户们都知道,ARM For PC最重要的并非其性能表现,也并非卓越的续航表现,而是软件及生态。苹果之所以能快速从X86阵营中跳到ARM阵营并取得出色的表现,很大一部分要归功于苹果那完善的生态,从iPhone到iPad,再到Mac,苹果的每一款产品都是牢牢抓在自己手中,而高通这边就略显尴尬,其产品几乎没有任何联动性,这也是高通之前几次进军PC市场没得到好结果的原因之一。



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。



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