集微网报道 也许是因为智能手机逐渐失去光环，CPU的架构之争在新战场重新燃起。有苹果的M系列和亚马逊的Graviton系列芯片珠玉在前，Arm阵营的芯片巨头们重新抖擞，向X86固守的最后阵地发起新一轮攻势。在国内，CPU也变成一个热门赛道，多家采用Arm架构的公司纷纷涌现，力图在市场转换之际占得先机。处理器世界本来泾渭分明的格局，再次掀起波澜。
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。”
争天下要靠V9加持
仅有苹果和亚马逊冲锋在前，还不足以完全冲击X86固守多年的阵地。让Arm架构全面升级，才能赋予芯片厂商趁手的武器。
在2021年3月，Arm发布了全新的V9架构，目标直指高性能计算，意在奠定未来10年的技术基础。
V9架构保留了V8的全部功能，沿用AArch64作为基准指令集，保持了向下兼容性，增进了安全性、AI（机器学习）以及可伸缩矢量扩展和DSP的改进，扩展了应用范围。
安全性和AI的加强是升级重点。V9架构引入Arm机密计算体系（Confidential Compute Architecture, CCA）和动态创建机密领域（Realms）概念，可以保护代码和数据免被窃取或修改。同时，Armv9将会使用新一代的SVE2指令集，有效地加强处理器在机器学习和数字信号处理方面的性能。
Arm还提出全面计算（Total Compute）的设计方法。通过对系统级硬件（包含Arm的CPU、GPU、NPU）和软件优化，将全面计算的设计方法应用在汽车、用户端、基础设施和物联网等解决方案的整个IP组合中，让Armv9架构加速总体计算性能。
最为重要的是，V9架构使得下一代芯片获得30%以上的基础性能提升，再考虑到制程升级所带来的影响，整体的提升可能达到40%。
“随着Arm推出V9架构，使得Arm CPU在PC领域的商业成功成为可能。”此芯科技CEO助理任清源认为V9架构的出现意义重大。
联想集团首席研究员颜毅强认为，“升级到V9升级之后，CPU的延迟带宽以及频率等指标都得到进一步的提升，综合性能会有一个革命性的变化，得益于这种迭代升级，未来基于Arm架构的PC出货量将快速增长。”
今年，Arm正式发布了基于V9 的 CPU。其中，包括Arm Cortex-X3和Arm Cortex-A715，以及Arm Cortex-A510和 DSU-110（DynamIQ 共享单元）的重要更新。
Cortex-X3 是Arm的第三代主处理器内核。根据Arm的介绍，Cortex-X3内核实现了Arm CPU的IPC（(每时钟周期指令集、可等价同频性能)连续三年两位数的增长。在笔记本电脑领域，与最新的主流笔记本电脑相比，Cortex-X3 的单线程性能提高了34%。
全新的DSU 则能在 Cortex-X3 上支持多达12 个内核和16M L3 缓存，可实现跨笔记本电脑和台式设备、移动设备、DTV 等设备的可扩展性。
据外媒报道，Cortex-X3 CPU 在设计中参照了英特尔的主流笔记本电脑处理器之一。以此而论，Arm剑指PC领域的目标已昭然若是。
据称，苹果的M3系列除了制程升级之外，另一个重大变化就是升级V9架构。而国内的CPU初创企业也基本获得了V9架构的授权，为今后与国际大厂的同台竞技打下了牢靠的基础。
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。
（校对/Andrew）
