XIAOZHONGMING

来源：老冀说科技

原创：杨智家

多年来，ARM架构早就已经成为全球移动芯片的主流架构，由苹果、高通、三星等几家芯片大厂定义了这个架构，让英特尔的X86架构铩羽而归。

近年来，除了取得全球移动芯片领导地位之外，ARM也逐渐在全球PC以及高效能计算（HPC）处理器领域显露头角，获得市场的关注。尤其值得注意的是，PC领域的品牌大厂苹果的Mac产品线将在未来两年逐步导入自研ARM架构处理器，这也成为ARM架构打进PC领域的一大指标性成就。

2020年6月底发布的TOP 500全球超级计算机排名中，登上计算速度首位的日本富岳（Fugaku），也是全球首台采用ARM架构的冠军，其运算速度明显超越排名第二位的美国橡树岭国家实验室（ORNL）Summit超级电脑。

ARM还在持续发布最新的移动处理器、图形处理器（GPU）以及人工智能（AI）加速器核心，如5月底发布了新一代Cortex-A78 CPU核心、Mali-G78 GPU核心、以及AI加速器Ethos-N78神经处理单元（NPU）等。

此外，ARM更是首次推出了采用全新定制化设计倡议「Cortex-X Custom Program」的Cortex-X1核心，提供与Cortex-A78不同的效能、功耗定位取向，借此差异化核心产品线策略，有助满足更多元的定制化移动设备的开发需求。

虽然ARM架构在全球PC、服务器和超级计算机领域的市场影响力仍然远远不及英特尔的X86架构，但随着苹果决定押宝ARM架构，未来几年ARM在PC、超级计算机等领域能否更大程度地侵蚀X86的霸权地位，值得持续关注。

微软、苹果相继出逃X86阵营

苹果在6月的全球开发者大会（WWDC 2020）上，首度披露旗下Mac产品线将以两年为期，逐步改用自研ARM架构处理器，称之为「Apple Silicon」计划。这也是高通在COMPUTEX 2018首次发布采用ARM架构PC处理器平台、结合微软Windows系统的合作战略以来，ARM阵营挑战英特尔的另一个大动作。

事实上，微软同样也在加速拥抱ARM架构。2020年，微软推出了搭载高通Snapdragon 8cx SoC的笔记本电脑Surface Pro X。微软与高通结盟，共同发布了低功耗、低成本的Snapdragon 8c、7c等SoC产品线，有助PC供应商开发低端的ARM架构PC。

这并不能够带来立竿见影的改变。不过，未来两年苹果如何将A系列移动处理器的研发经验移植到Mac产品线，将成为全球PC、半导体行业的一大看点。如果苹果新研发的处理器在整体运算效能及功耗上超越X86处理器，不仅将带动Mac产品线的销量成长、还有可能带动更多PC厂商采用ARM架构处理器。

对苹果及微软而言，拥抱ARM架构能够带来不小的效益，值得冒这个风险。ARM架构既有低功耗的优势，执行AI任务的运算速度也比X86更快。未来，我们将看到外观更轻薄、效能更强大、续航能力更佳的PC问世，苹果新MacBook产品线也许就是这样的代表性产品。

由此，未来Apple Silicon及Windows PC平台，将变成全球高端手机和平板电脑运算架构的延伸，可提供更多的功能及应用程式（App），开拓更大的生态系统。目前，苹果与微软都正在大举投入，将软件转移至以ARM为基础的PC领域，以实现AI推理、虚拟现实（VR）、即时摄影、影视内容和音频增强等功能。

ARM移动核心首次定制化转型

在移动领域，ARM持续深化核心产品线的布局，首度将高端Cortex核心产品线分为Cortex-A与Cortex-X两个系列。在5月底的发布会上，ARM既发布了Cortex-A77核心的后继新一代核心Cortex- A78，又发布了Cortex-X1定制化核心。

两款核心的市场取向截然不同。Cortex-A78诉求持续提升功耗效率、空间效率，以及维持在各类运行条件下的稳定效能表现，适合更轻薄化设计、运算效能再提升的、新一代的移动设备。

而Cortex-X1的核心设计目标，则是面向立即需要运算效能的高强度、突发性工作负载的计算需求，如短周期、单线程基准测试的专用计算需求等。

ARM架构PC预计2024年起飞

市场研究公司Wikibon预计，ARM架构PC将更具生产力，并重振苹果及微软PC平台的销售，预计2024年开始全球销量将加速。据该公司估算，2025-2030年全球ARM架构PC出货量将出现显著成长，至2030年全球出货量可达约2.31亿台。不过，这个估算的前提，是X86芯片供应商未来几年在设计和制程战略上没能取得显著突破，而且苹果及微软持续大举投资发展ARM架构PC及自有软件的生态系统。

Wikibon预估，未来几年推出的ARM架构PC各类产品，将呈现出更轻薄化的设计、更强大的运算效能、更低的热设计功耗、并支持异构计算（Heterogeneous Compute）架构的特性，进而可支持各种类型的工作负载，如虚拟现实等。与此同时，未来几年全球X86 PC的出货量将大幅下降。

研究显示，在相同运算效能表现下，ARM架构处理器的成本及功耗要求仅相当于X86处理器的25%。业界认为，造成如今ARM核心运算、功耗及成本效益超越X8的最重要原因，是产业设计、制造的分工，让台积电等聚焦于芯片制造，ARM则专注于处理器核心的设计，这有助形成更快的产品开发周期，比X86要快上约一倍。

如今，苹果、亚马逊AWS、Google、NVIDIA、微软、高通、特斯拉等大厂，均开发出了针对自有软件的ARM架构处理器。

ARM核心进入超算冠军

多年来，X86处理器和Linux主导了全球超级计算机产业硬件和操作系统，而到了2020年则首次出现了戏剧性的变化：虽然Linux仍然还是TOP 500超级计算机的操作系统霸主，但X86处理器却首度失去了TOP 500运算效能最佳超级计算机的龙头宝座，并首次由采用ARM架构的日本富岳超级计算机取而代之。

富岳搭载了约15.2万颗富士通（Fujitsu）48核心A64FX SoC，合计多达730万个CPU核心，每颗SoC配有32GB HBM2记忆体。富岳高效能Linpack（HPL）达到了415.5 petaflop，较排名第二位的IBM Summit高出了约2.8倍；峰值运算效能，富岳更是突破了1000petaflop。目前，富岳部署于日本神户理化学研究所（RIKEN）计算科学中心。

A64FX由富士通与ARM共同开发。富士通过去采用的是SPARC架构，这次转而开发以ARM架构为基础的A64FX处理器。A64FX也是首款采用ARMv8-A SVE的CPU，ARMv8-A SVE是专门针对超级计算的ARM指令集。

AMD与Cray目前也与美国能源部及橡树岭国家实验室合作打造一台Frontier超级电脑，搭载AMD Epyc处理器以及Radeon Instinct GPU，预计将在2021年突破1000petaflop大关，有望成为富岳的新劲敌。目前TOP 500排名第二、三的超级电脑分别是Summit及Sierra，均搭载了Power9 CPU及NVIDIA Tesla V100 GPU。

虽然在最新的TOP 500榜单中，搭载了X86架构的超级计算机达到了481台；不过排名前五的超级电脑中，却只有一台是基于英特尔X86架构，剩下4台包括冠军均采用了ARM架构，这显然相当有说服力。