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      Arm 芯片的下一站

      作者:時間:2023-07-17來源:半導體產業縱橫收藏

      ????????????隨著 架構在移動設備、嵌入式設備中的普及,憑借算力、功耗、生態上的快速發展, 架構正大舉進攻高性能計算市場。

      本文引用地址:http://www.connhp.com/article/202307/448683.htm

      此芯科技創始人曾表示「 技術的發展已經到了能夠搶奪 x86 市場這樣一個時間點上?!褂绕涫翘O果 M1 用不到一年時間就開始撬動 x86 陣營在傳統 PC 芯片市場上數十年的主導地位。調研機構 Counterpoint 也曾給出預測,在 2027 年基于 Arm 的 pc 市場份額將增長一倍。

      Arm 芯片已然征服了移動市場,那么它的下一站是否是 PC 市場呢?

      Arm 芯片的筆記本電腦已經崛起

      基于 Arm 的硬件運行 Mac 操作系統的能力使蘋果占據了基于 Arm 的筆記本電腦市場的 90%。正如開篇所說,蘋果正在以一己之力帶動 Arm 架構芯片在筆記本電腦的征途。得益于 ARM 架構低功耗的特點,搭載 M1 芯片的蘋果 MacBook 系列筆記本電腦,電池續航達到了 20 小時,相比搭載 X86 架構處理器的筆記本有著成倍提升。同時 M1 集成的 8 核心 GPU 甚至超過 X86 架構英特爾的集顯,堪稱移動端最強集成顯卡。

      在筆記本領域,其實不止蘋果在使用 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,全時在線的產品大受歡迎。在京東上,一臺 Chrombook 筆記本電腦預估的到手價格不到 1800 元??梢钥吹?,搭載 Arm 架構 CPU 的筆記本電腦當前主要集中在最極端的兩個市場;傳統 x86 架構仍牢牢把持著中高端市場。

      Arm 的 PC SoC 與 x86 CPU 之爭

      Arm 芯片的特性決定了搭載 Arm 芯片筆記本廠商的市場戰略。

      在高端市場上,基于 Arm 的 SoC 可以針對特定用例進行定制。這意味著 SoC 可以設計有更多數量的高性能 CPU 內核和高度集成的內存,使其能夠與 x86 CPU 競爭。他們的定制內核可以實現現成處理器內核無法實現的更高級功能,并且可以更好地與硬件和操作系統集成。此外,基于 Arm 的 SoC 可以集成高度集成的內存,從而實現更快、更高效的內存訪問。這可以通過在 CPU 和 GPU 之間實現更快的數據訪問和共享來提高圖形密集型任務的性能。因此搭載蘋果自研的 M 系列芯片開始成為創作者的「標配」。

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

      在這樣的兩種選擇之中,也暴露出 Arm 架構的 PC 的弱點,即 x86 發展多年積累的生態一時之間難以打破。Counterpoint 指出,對 Windows 和 Office365 的全面支持以及基于 Arm 的原生應用程序的采用速度是決定 Arm SoC 在 PC 中滲透率的關鍵因素。當這些因素得到解決,基于 Arm 的 PC 才更有可能成為日常用戶和企業的可行選擇。畢竟,對于一半打工人來說,相對于架構,大家還是更關心能不能使用微軟的一套系統。好在,微軟已經在開放對 arm 芯片的授權。微軟甚至在 2022 年宣布推出 Windows Dev Kit 2023,即一款為 Windows 開發人員構建的 Arm 驅動設備。隨著搭載 Arm 架構的 PC 越來越多,生態將只是一個時間問題。

      于是,Arm PC 芯片的戰爭打響了。

      Arm PC 芯片市場:三強爭霸

      不同于 x86 芯片市場的一家獨大(雖然 AMD 近年市場份額也有所增長,但英特爾的領先優勢還是相當明顯),正處于萌芽狀態的 Arm PC 芯片市場正處于一個人人都有機會的市場新生期,目前最有代表性的三個玩家是:蘋果、高通、聯發科。值得注意的是,有消息指出 ARM 公司也在計劃研發 Arm 架構的 PC 芯片。那么接下來我們就來看看這四家的產品情況。

      蘋果 M 系列帶頭沖鋒

      作為 Arm PC 最有代表性的產品,蘋果的 M 系列芯片可以說是打響了 Arm 芯片的名片。2020 年,蘋果的 M1 芯片 Geekbench 5 單線程的跑分超過了 i9,曾被稱為「Arm 架構的勝利」。

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

      高通緊隨其后

      據報道,微軟與高通達成獨家協議,Snapdragon 8cx Gen 3 將成為未來 Windows 筆記本電腦中唯一基于 Arm 的高端芯片產品。如果這筆交易確實,市場有望看到更多 Windows on Arm 產品。

      前文提到的微軟的 Windows Dev Kit 2023 就是搭載了高通 Snapdragon? 8cx Gen 3 計算平臺的 PC。作為蘋果的老對手,高通的 Arm PC 也瞄準了高端市場。據報道,高通最新的 Arm PC 處理器為驍龍 8cx Gen4,型號 SC8380,研發代號「Hamoa」,CPU 內核不再是以往的 Kryo 而是全新打造的 Oryon CPU,來自高通花費百億巨資收購的 Nuvia 團隊,基于 ARM 指令集完全自研。

      驍龍 8cx Gen4 采用 12 核設計,8 大核 3.4GHz+4 小核 2.4GHz,支持獨顯/PCIe 4.0 外圍設備等,測試設備包括一款 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,這款處理器最終會在 2023 年 9 到 10 月份發布,終端產品則會在 2024 年初上市。首發驍龍 8cx Gen4 的是微軟新一代 Surface,使用 Win11 系統,整體對標蘋果的 M1/M2 筆記本。

      在 CPU 性能方面,高通的 Snapdragon 8cx Gen 2 與超極本級芯片(例如低功耗 15W 版本的英特爾 i5 處理器)旗鼓相當。通過高通內部參考設計(QRD)測試產品提交的基準測試顯示,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。相對于 x86 仍有一定競爭力。

      不過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 單核成績為 1,000 分,與 M1 領先的 1,700 分仍有很大差距。雖然多核分數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。

      事實上,基準測試顯示,即使在 Windows 虛擬機中運行,Apple M1 也能擊敗 8cx Gen 3 的單核分數。盡管虛擬化和運行額外的操作系統會產生額外的開銷,但 M1 的多核得分與新的高通芯片相差無幾。

      M1 Pro 和 M1 Max SoC 的領先優勢就更加明顯了。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 競爭。最后,Apple 最近宣布了加速 ProRes 視頻編碼和 ML 訓練功能,讓專業用戶感到滿意。

      在價格方面,8cx Gen 2 比 Apple M1 更便宜,但它在相似的價格范圍內進行競爭 Galaxy Book Go 是最便宜的 8cx Gen 2 設備,售價 799 美元,但配備 4GB RAM——對于現代 Windows 設備來說顯然不夠。與此同時,Surface Pro X 使用了 8cx Gen 2 的改進版本,但起價遠高于 1,000 美元。在這樣的定價來看,用戶或許更傾向于選擇一臺蘋果筆記本,而不是一臺有著 Windows 系統的驍龍芯片筆記本。除了價格之外,迄今為止發布的基于 Snapdragon 的 Windows 設備的 I/O 表現不佳。例如,上述設備均不提供 Thunderbolt。

      聯發科走自己的路

      另一家也在 Arm 芯片深有積累的芯片公司聯發科選擇了 PC 市場。聯發科副總曾表示,PC 是規模 400 億美元的巨大市場,聯發科計劃涉足高功耗市場,將不少已經應用于手機的移動技術如 5G、藍牙、Wi-Fi、顯示 IC 等帶到 PC 平臺上,和高通驍龍爭高低。

      聯發科目前的 Arm PC 芯片多用于中低端 Chromebook。2022 年 1 月,聯發科發布迅鯤 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 Arm Cortex-A78 核心,配備 5 核心 Arm Mali-G57 GPU。今年 5 月,聯發科和英偉達還將合作開發用于筆記本應用的 WOA(Windows on Arm)平臺產品。同時,消息人士補充說,由英偉達 GPU 和 AI 技術提供支持的 WOA 平臺產品將幫助兩家公司打入筆記本電腦市場。不同于高通,搭載聯發科芯片的 PC 更加「親民」。兩家手機 SoC 巨頭在 PC 市場的上的路線也基本與原本市場定位相似。

      觀望中的 ARM、微軟

      除了已經有產品問世的三家公司,還有一些公司的糧草已經先行。

      有報道指出,ARM 公司組建了一個新的 "解決方案工程 "團隊,將領導這些用于移動設備、筆記本電腦和其他電子產品的原型芯片的開發。此外,微軟也在招募半導體相關人才,比如 SOC 架構師、芯片設計工程師等等。團隊的目標就是為了自研一款 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。

      越來越多的智能設備成為新應用市場

      隨著 PC 的普及,PC 市場已經逐漸成熟。因此,對于更加架構靈活的 Arm 芯片來說,去擴展更多智能設備也是 Arm PC 級 SoC 的新思路。例如,在 VR 耳機中使用基于 Arm 的 PC 級 SoC,它們可以讓 VR 耳機提供類似 PC 的性能,并能夠處理更復雜和要求更高的 VR 應用。

      在國內,智能家居成為了有潛力的新場景。通過利用新一代的通信信息技術,智能家居可以實現系統平臺和家居產品之間的互聯互通,滿足用戶對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、遠程功能控制、場景互聯互通、自主學習迭代等。這些功能可以構建出智能化的家居生活場景,提升家居生活的舒適性、安全性和便捷性。

      根據 IDC 及 CSHIA 的數據,2016~2020 年間,中國智能家居市場規模由 2608.5 億元增長至 5144.7 億元,年均復合增長率達到 18.51%。2021 年中國智能家居設備市場出貨量超過 2.2 億臺,同比增長 9.2%,規模達到 5800 億元。2022~2026 年,中國智能家居設備市場出貨量將以 21.4% 的復合增長率快速增長,到 2026 年市場出貨量有望接近 5.4 億臺,規模將達到 8000 億元,并在有望在不久的將來突破萬億元。近期比較火的百度的閨蜜機添添就搭載了聯發科的 MTK8768 芯片。如同前文所說,聯發科主打的是一種「農村包圍城市」路線。

      在硬件創新來到瓶頸的時候,不如在概念上尋找突破。

      回到開篇的問題,在占領了手機芯片市場之后,Arm 芯片的下一站是 PC 市場嗎?答案是肯定,但要補充的是,Arm 芯片的下一站不止是 PC 市場。



      關鍵詞: Arm 芯片

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