集微網報道 也許是因為智能手機逐漸失去光環，CPU的架構之爭在新戰場重新燃起。有蘋果的M系列和亞馬遜的Graviton系列芯片珠玉在前，Arm陣營的芯片巨頭們重新抖擻，向X86固守的最後陣地發起新一輪攻勢。在國內，CPU也變成一個熱門賽道，多家採用Arm架構的公司紛紛湧現，力圖在市場轉換之際佔得先機。處理器世界本來涇渭分明的格局，再次掀起波瀾。
在蘋果們的感召下
6月，蘋果的M2芯片如約而至。儘管這顆芯片沒有再次驚艷，也不會向其他廠商出售，但M系列的整體出色表現還是扭轉了Arm芯片在PC市場的頹勢。
Arm CPU在PC處理器市場的份額已經達到9.5%，也許這個數字並不起眼，但在使用Arm內核的M1 Mac上市之前的2020 年第三季度，這個數字僅為2%。Mercury Research的首席分析師Dean McCarron認為，Arm的PC市場份額增長主要是由Mac的強勁銷售推動，因為蘋果公司轉換架構的行動非常高效。
市場上一直不缺採用Arm CPU的筆電，由於平庸的性能、毫無競爭力的價格，這些產品從未真正流行過。在蘋果用M1系列芯片陸續升級Mac產品線之後，憑藉出色的性能和續航能力，以及極富競爭力的定價（低於採用英特爾CPU的上一代產品），穩固了忠實用戶並吸引了大量新客戶，一舉擴大了Arm CPU在PC領域的銷量和影響力。
亞馬遜的Graviton芯片在數據中心也同樣表現出色。這是這枚芯片為Arm架構衝擊高端市場打開了局面，也引發了科技巨頭的造芯熱潮。如今，Graviton芯片已經遍布AWS（亞馬遜雲）的全球網絡，以不同的方式在23個AWS服務地區和十幾個不同的EC2實例類型中應用。
兩家科技巨頭成功之前，Arm架構對PC和數據中心的衝擊都無果而終，只能退守移動終端和IoT中。而在X86的傳統領域取得突破，特別是大眾所熟知的PC市場，讓Arm架構證明了自己同樣是計算世界的多面手。
那些在Arm世界馳騁多年的芯片巨頭再次行動起來。英偉達儘管在收購Arm中受挫，仍不改自己開發Arm CPU的計劃，推出了擁有144核的Grace CPU，並讓洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL）「VENADO」超級計算機成為首批用戶。
高通去年以14億美元收購蘋果前工程師團隊創立的CPU設計公司Nuvia，以Nuvia技術打造的全新Arm核PC CPU將會在2023年下半年推出，正與聯想、惠普等OEM廠合作打造採用新CPU的筆電。
聯發科也在去年召開的Executive 峰會透露了進軍PC的計劃。聯發科企業銷售和業務發展副總裁Eric Fisher表示：「蘋果已經向世界展示了這是可以做到的，持續了這麼久的Wintel 合作關係必須承受一些壓力，而當有壓力時，像我們這樣的公司就會有機會。」
在國內，以此芯、啟靈芯、鴻鈞微、遇賢微為代表的初創企業也開啟了Arm CPU的創業之路。這些公司的創始人和骨幹均來自國際和國內著名芯片企業，有着豐富的CPU研發經驗，受到了投資機構的追捧。
對於國內這波CPU創業潮，一位參與投資的資深投資人指出：「蘋果實際上打破了Wintel壟斷PC的格局，這條路一打開，就會出現新的創業機會，國內CPU企業原來主要做信創市場，那隻佔20%左右的份額，現在面對更廣闊的消費市場，初創企業自然會大量出現。」
爭天下要靠V9加持
僅有蘋果和亞馬遜衝鋒在前，還不足以完全衝擊X86固守多年的陣地。讓Arm架構全面升級，才能賦予芯片廠商趁手的武器。
在2021年3月，Arm發佈了全新的V9架構，目標直指高性能計算，意在奠定未來10年的技術基礎。
V9架構保留了V8的全部功能，沿用AArch64作為基準指令集，保持了向下兼容性，增進了安全性、AI（機器學習）以及可伸縮矢量擴展和DSP的改進，擴展了應用範圍。
安全性和AI的加強是升級重點。V9架構引入Arm機密計算體系（Confidential Compute Architecture, CCA）和動態創建機密領域（Realms）概念，可以保護代碼和數據免被竊取或修改。同時，Armv9將會使用新一代的SVE2指令集，有效地加強處理器在機器學習和數字信號處理方面的性能。
Arm還提出全面計算（Total Compute）的設計方法。通過對系統級硬件（包含Arm的CPU、GPU、NPU）和軟件優化，將全面計算的設計方法應用在汽車、用戶端、基礎設施和物聯網等解決方案的整個IP組合中，讓Armv9架構加速總體計算性能。
最為重要的是，V9架構使得下一代芯片獲得30%以上的基礎性能提升，再考慮到製程升級所帶來的影響，整體的提升可能達到40%。
「隨着Arm推出V9架構，使得Arm CPU在PC領域的商業成功成為可能。」此芯科技CEO助理任清源認為V9架構的出現意義重大。
聯想集團首席研究員顏毅強認為，「升級到V9升級之後，CPU的延遲帶寬以及頻率等指標都得到進一步的提升，綜合性能會有一個革命性的變化，得益於這種迭代升級，未來基於Arm架構的PC出貨量將快速增長。」
今年，Arm正式發佈了基於V9 的 CPU。其中，包括Arm Cortex-X3和Arm Cortex-A715，以及Arm Cortex-A510和 DSU-110（DynamIQ 共享單元）的重要更新。
Cortex-X3 是Arm的第三代主處理器內核。根據Arm的介紹，Cortex-X3內核實現了Arm CPU的IPC（(每時鐘周期指令集、可等價同頻性能)連續三年兩位數的增長。在筆記本電腦領域，與最新的主流筆記本電腦相比，Cortex-X3 的單線程性能提高了34%。
全新的DSU 則能在 Cortex-X3 上支持多達12 個內核和16M L3 緩存，可實現跨筆記本電腦和台式設備、移動設備、DTV 等設備的可擴展性。
據外媒報道，Cortex-X3 CPU 在設計中參照了英特爾的主流筆記本電腦處理器之一。以此而論，Arm劍指PC領域的目標已昭然若是。
據稱，蘋果的M3系列除了製程升級之外，另一個重大變化就是升級V9架構。而國內的CPU初創企業也基本獲得了V9架構的授權，為今後與國際大廠的同台競技打下了牢靠的基礎。
生態易主
「做CPU非常不容易」，這是很多業內人士的感慨。除了要過技術關，還有更難的生態關要跨越。開發層面要有完整的工具鏈，應用層面要獲得操作系統的支持。
就以大眾最為熟悉的操作系統而言，安卓成就了Arm在移動端的輝煌，如果要複製這份成功，Windows是繞不開的門檻。
實際上，微軟也一直在嘗試切入Arm體系。早在2011年，微軟推出在ARM架構上運行的32位Windows RT，因為軟件的兼容性而告失敗。在2017年，微軟捲土重來，聯合高通正式推出Windows on Arm。這次，微軟在Arm處理器上終於實現了運行x86代碼程序的能力。此後經過多次的升級，Windows10又在2020年實現了對64位x86程序的支持。ARM架構Windows設備在軟件兼容性、軟件實用性上的問題基本得到解決。
高通曾與微軟簽署了綁定Windows的獨家協議。隨着這份合同在2022年結束，其他芯片供應商進入該領域的最後壁壘也完全消失了。
更有意思的是，微軟最早實現了應用程序在M1芯片的Mac上的適配。聯想、戴爾等x86架構的PC供應商不得不與人氣頗高的Mac展開競爭。除了期待x86芯片有大幅的提升，他們也希望採用高效的Arm處理器進行反擊。這或許也將促成非蘋果系的Arm CPU加快問世。
近年來，Arm CPU在PC市場還開闢了一個特殊的領域，採用Chrome OS的Chromebook。在疫情期間，這種定位入門、耗電極低，全時在線的產品在海外大受歡迎。聯發科因為與谷歌及筆電廠商密切合作，將旗下Arm處理器導入Chromebook而擴增了在筆電市場的份額。可以預見，Chromebook未來也將繼續成為Arm CPU必爭之地。
在服務器端，曾經的軟件藩籬也在消失。所有大型的操作系統，如Linux、BSD、windows都可以得到Arm架構的支持。容器化，包括虛擬化工具如docker、VMware、KVM和Kubernetes都可以在Arm架構運行。編程語言，包如CUDA和Java也都可以得到Arm的支持。Arm CPU崛起的條件也完全具備了。
現在有大概有1200億左右Arm設備在部署，主要分佈在移動端、物聯網以及消費電子領域中。這樣的一個大規模的設備部署，使得Arm體系已經成為最大的處理器生態系統。攜移動市場巨大的動量來衝擊PC和服務器，Arm新生態的建立也只是時間問題了。
（校對/Andrew）
