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就像英特尔总在努力实现移动梦想一样，ARM也在窥视千亿级别的PC市场。在于微软的紧密合作下，ARM染指PC已成定局。那么，ARM是如何实现“虎口拔牙”计划的呢？ 背景知识：ARM的历史 ARM（英国芯片设计公司）的历史最早可以追溯到1978元，其前身Acorn RISC MachineAcorn Computer于剑桥成立（图1）。1985年，当时的IT巨头Olivetti收购了Acorn 49.3%的股份，由于理念不同所以Acorn选择独立。1990年，Acorn携手Apple、VLSI等公司共同出资创建了ARM，Acorn RISC Machine也正式更名为Advanced RISC Machine，即今天ARM公司的全称。2016年，日本软银以234亿英镑（约合310亿美元）的价格收购了ARM。 当年的Acorn ARM处理器和计算机平台 迥异的商业模式 在PC时代，英特尔的“王霸之气”无人可敌，ARM也只好避其锋芒，转而开始研发在当时并不被看好的RISC精简指令集，定义产品的核心为：低成本、低功耗、高效率。由于销路不畅，所以ARM只好选择了与英特尔截然迥异的商业化模式。 在半导体芯片产业链中，大体可以分为IP设计，IC设计，晶圆制造和封装测试四个环节。英特尔选择的是亲力亲为，打包了包括研发、生产、测试乃至后期销售的所有环节。而ARM受困于资金，只能将所有精力都集中在IP设计这一个环节身上。 换句话说，ARM就是一家IP设计公司，它的工作就是每隔几年研发一代CPU的指令集架构（如ARMv8和Cortex-A73）（图2），并将这个指令集架构授权给IC芯片公司（比如高通、联发科、三星、海思等）。接下来，IC公司通过指令集架构设计出实际的芯片（如骁龙820、Helio X20、麒麟960）（图3），再联系晶圆制造企业（如台积电、三星）进行生产和封装测试，最终销售给硬件厂商（如华为、小米）进行手机的研发和生产（图4）。 Cortex-A73架构图 麒麟960的结构图 ARM的盈利来源，则在于前期的授权费用，以及IC公司在芯片销售时收取的提成费用。理论上讲ARM授权的企业越多，利润越大。在2015年，ARM的营收为14.89亿美元，但同期英特尔的营收则达到了516.9亿美元，虽然表面上看起来差距悬殊，但ARM这种售卖知识产权的商业模式注定其站在了整个行业价值链的顶端，授权企业的盈亏都与它无关；而英特尔亲力亲为的商业模式固然营收巨大，但却自负盈亏，在PC产业不景气的今天很难止住下跌趋势。 ARM的杀手锏 ARM之所以能在移动领域将以英特尔为代表的X86阵营笼罩在阴云之下，就是因为它赌对了RISC精简指令集在嵌入式芯片的发展趋势。 我们都是到，一颗CPU芯片的功能和性能高低强弱，都反映在晶体管数量上。晶体管数量越多，性能功能越强，但同时也会带来更高的功耗，需要更先进的制程工艺加以弥补。X86架构包含很多指令集，流水线、分支预测等硬件逻辑也极为复杂，这些都需要用去更多晶体管（图5）；ARM架构指令集数量少、逻辑简单功能单一，所以它对晶体管的需求远不如X86那么多。翻译过来，就是ARM效率高，更省电。 对移动设备而言，“过剩”的性能就是浪费，够用就好才是王道。所以，ARM才能一度在手机、Pocket PC、嵌入控制、多媒体数字等处理器领域拥有绝对主导的地位。 为反击X86积蓄力量 当移动设备步入智能时代后，更高的性能就成为了ARM的下一步发展目标。继ARM11（基于ARMv6指令集）之后，ARM将以后的产品全部改名为“Cortex”（基于ARMv7指令集），并细分为了“A”（高性能）、“R”（针对实时系统）和“M”（列对微控制器）三大系列（图6）。 智能手机所搭载的ARM处理器，全都是Cortex-A系列，而它也从最早的Cortex-A8，一路升级到A9、A15、A17、A53、A57、A72、A73等等，每一代Cortex-A的革新，就意味着智能手机在性能上再度进化。 没错，在智能手机、平板电脑崛起的时代，如果ARM还一味坚持保守的“功耗至上论”，只能等待被历史淘汰的命运，而诺基亚就曾为对新技术反应迟钝而付出了代价：在竞争对手纷纷武装1GHz Cortex-A8处理器时，诺基亚最新的旗舰机Nokia N8却仍停留在680MHz主频ARM11处理器的水平上（图7），很尴尬吧？ 很多人都觉得Nokia N8速度慢，就是被处理器拖累的 随后，ARM还顺应趋势推出了64位架构ARMv8（也就是后来的Cortex-A53/A57），并提出了big.LITTLE技术，有效解决了多核处理器中“一核有难，多方围观”的问题，让性能级核心和省电核心可以相互协同作战，实现性能和功耗的兼顾。 和X86展开正面冲突 以智能手机和平板电脑为代表的新一代移动设备的兴起，让英特尔决定杀回这个原本熟悉的市场，并借由Atom处理器对ARM“施加压力”。可惜，正如上个章节所述，Atom最终还是英雄末路。 面对英特尔的进攻态势，ARM也开展了有效的反击，而且还是直接从X86最引以为豪的性能层面入手。以ARM于2015年发布的Cortex-A72架构为例，ARM竟然找来了比Atom还要高一个档次的Core M（14nm的酷睿M-5Y10C）与其作比较，根据ARM官方资料显示Cortex-A72除了单线程性能小输以外，多线程下完胜Core M！领先幅度可达1.6倍且Cortex-A72的内存性能也快过Core M（图8）。最关键的是，此时Cortex-A72处理器的功耗只有1W，而Core M功耗高达4W，能耗比再度完胜。 如今ARM最新的Cortex-A73已经进入井喷阶段，在10nm工艺的帮助下其也会表现出更为惊艳的性能。换句话说，随着ARM最新架构技术的不断提升，ARM已然具备了逆袭X86阵营的资本。 携手谷歌微软闹革命 PC市场是一个超千亿规模的大蛋糕，既然这个市场的老大英特尔能跨界移动市场挣食，为何ARM不能去抢PC的生意？ARM除了一步步提升Cortex架构性能之余，也找到了很多“志同道合”的伙伴，比如谷歌，比如微软，并随着这些伙伴一起，也在不断向X86阵营施加压力。 谷歌ChromeBook就是ARM挥师PC市场的先行军，在（海外的）入门级市场受到了广泛好评，ARM处理器可帮此类设备变得更轻更省电。好消息是，未来Chrome OS很有可能加入对Android APP的支持，这就让ChromeBook在与入门级PC的较量中有望取得更多竞争资本（图9）。 三星旗下的最新款Chromebook Pro，搭载了ARM处理器 微软对ARM的支持同样给力。虽然经历了Windows Mobile和Windows Phone的失败，但微软始终没有放弃与iOS和Android竞争的希望，全新的Windows 10 Mobile就将正式加入对ARM处理器的支持，并可以运行X86程序！至此，ARM和X86之间的隔阂被正式打破。有关这部分内容，我们会在下一个章节做详细介绍。 英雄再度所见略同 前文说过，ARM已被软银收购。而软银此次收购ARM的最大目标则是进一步发展其物联网业务。是不是很熟悉？没错，英特尔之所以取消SoFIA 4G及Broxton处理器，放弃移动市场，就是为了集中精力迎接物联网时代，而ARM（即软银）也将未来赌在了物联网身上（图10）。 ARM针对物联网低功耗设备的操作系统mbed OS示意图 有数据显示，到了2018年物联网设备的数量将会超过移动设备，到了2021年，我们将会拥有18亿台PC，86亿台移动设备，157亿台物联网设备。也许，ARM和X86还没能在移动市场分出胜负，战火就将全面蔓延到物联网市场。 |
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