《芯片世界觀》系列

ARM最初僅涉足于小型，低功耗CPU內核的設計，但隨著時間的推移，基于這些內核的CPU可與英特爾和AMD的CPU性能相媲美;

ARM架構的芯片無處不在。英特爾和AMD已完全錯過了如此大的市場;

ARM將擊中他們的要害-電腦和服務器領域;

如果ARM能夠克服信任和第三方開發(fā)人員這兩個障礙，它的發(fā)展前景將無可限量。英特爾和AMD將重蹈20世紀80年代IBM覆轍。

UnARMed

在其富有遠見的領導者史蒂夫·鮑爾默(SteveBallmer)的帶領下，微軟從一家操作系統(tǒng)占全球90%的計算設備的公司運營成為，額，不是那個。他只專注于保護Windows和Office的壟斷，并打擊源代碼的泄露，當大多數(shù)設備運行谷歌或蘋果操作系統(tǒng)時，已經為時已晚?，F(xiàn)在，微軟仍然是一個龐然大物，但它們再也回不到1982-2007年的巔峰時刻。

英特爾和AMD大約已經完成了自己規(guī)劃的一半。他們甚至沒有意識到來自下面這位玩家的威脅，那就是ARM架構的處理器已經遍布手機，平板電腦，手表，電視盒，智能揚聲器，冰箱，烤面包機，電視機中，很快就會出現(xiàn)在筆記本電腦中，甚至人們身邊的數(shù)據(jù)中心。留給英特爾或AMD的時間遠比他們想象的少，這是因為他們一心只想著互相爭斗。

亞馬遜剛剛宣布他們將使用ARM架構的芯片來構建服務器，這將使并行工作負載的用戶成本降低45%，并且按照目前的速度，不久之后所有工作負載都是如此。他們也會繼續(xù)使用客戶需求的英特爾和AMD的服務器，但ARM節(jié)省的成本太大，令人無法抗拒。

Apple剛發(fā)布了兩款新設備-采用Intel i5移動CPU的全新MacBook Air和采用Apple ARMA-12X的iPad Pro。令人奇怪的是：平板電腦CPU比筆記本電腦芯片更快，功耗和成本更低。MacBook Air可能是內置英特爾的最后一款MacBook。最終，所有Mac都將轉向Apple ARM架構的定制芯片。與此同時，在Redmond，Windows for ARM于今年發(fā)布。

ARM推行的最大障礙就是信任和第三方開發(fā)商，但蘋果、亞馬遜和微軟都是這個領域的領導者。他們成功了，其他人自會跟隨。

下面，讓我們回顧下ARM公司的歷史以及它們是如何不覺間上升到CPU的主導地位。ARM不僅主導著芯片巨頭錯過的新市場，而且將擊中他們的要害：計算機和服務器CPU。我們將預測這對英特爾和ADM會造成什么影響。

快速技術說明

這里將著重討論ARM架構的CPU功效和物理尺寸。功率、子窗口、散熱是所有硬件設計的難點。運行速度越快，產生熱量越多，高熱量會使硅片融化。對于移動設備，電池壽命是一個問題，高熱量會損壞鋰離子電池。因此，降低芯片的物理尺寸和功耗好處極大。

延長移動設備的電池壽命。

芯片可以更快地計時并且不會熔化，從而提高性能。

芯片尺寸越小，散熱越少，這可使有更多的空間來添加其他硬件，或增加電池的尺寸，或使設備更小。

在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，服務器機箱越小，perrack越多，A/C越少，并且一般會提高設施的效率。

自首次在硅晶圓上放置一個晶體管以來，人們致力于在更小的空間內放置更多的晶體管，不斷降低功耗及產生的熱量。Steve Wozniak通過帶有Apple][主板的終端用戶產品進一步推動了這一進程，這就是真正的藝術品，它將多個芯片的功能組合到一個芯片中，并執(zhí)行一系列人們認為難以想象的任務，這一切都是在如此小有低功率的芯片上進行。到目前為止，所有的硬件設計都遵循Fairchild和Woz，這也是現(xiàn)在ARM芯片占盡優(yōu)勢的主要原因。

ARM簡史

2001年的光明節(jié)，我給自己買了第一代5GB iPod。2002年的某一天晚上，我一直在擺弄這個小玩意，當電池電量耗盡時，我意識到如果誰能生產更小，更便宜，更節(jié)能的電池，存儲和芯片，一定會大賺一筆。

所以我開始研究手中這個小魔盒里面到底有什么東西，當我找到CPU時，我發(fā)現(xiàn)：“Portal Player PP5002系統(tǒng)，內置雙嵌入式90MHz ARM 7TDMI處理器?！盇RM到底是什么?

早在1990年，Apple正在開發(fā)Newton，他們需要一個低功耗的CPU來運行它。問題是當時沒有這樣的CPU。因此，Apple與Acorn1和VLSI成立了一家設計這種芯片的合資企業(yè)也就是Acorn RISC Machine(ARM)。這開啟了ARM架構芯片的模式-它們不僅擁有尺寸和功耗優(yōu)勢，還可以針對特定設備進行定制。

最初的ARM Newton CPU

ARM實際上并不設計或制造芯片。他們設計的內核或CPU的核心，并將IP許可給其他公司設計和制造芯片。他們的客戶認為這是一個優(yōu)勢，而不是缺點。從Intel或AMD購買的CPU是通用的。但ARM是為您的設備專門定制的CPU，而不是通用CPU。

ARM架構的芯片增長速度迅速，到2018年第二季度已經有1300億顆出貨(僅限全年圖表)：

資料來源：ARM10-Ks和10-Qs

2007年iPhone的推出大力促進了ARM的發(fā)展。目前的增長趨勢主要靠智能手機的增長來推動。并且主要使用ARM架構的硬件的物聯(lián)網設備將成為未來10年增長的巨大推動力。

ARM公司于2016年被SoftBank以320億美元收購，真是便宜他們了。我開了一瓶香檳，哭了，就像電影中的女主角一樣。

ARM的戰(zhàn)斗：數(shù)據(jù)中心

ARM架構的硬件將入駐Chromebook，MacBooks和Windows筆記本電腦幾乎已成定局。下一個就是桌面。但真正的目標是數(shù)據(jù)中心，其中架構搭建和基礎服務的固定成本占主導地位，因此主要目標就每立方米獲得最大的計算能力，并且功耗最小。這種高端芯片的利潤非常大，而且需求量極大，因為每立方米可以處理多少數(shù)據(jù)才是重要的指標。

從下面這張表我們可以看出Intel和AMD的處境是多么危險，這危險性又有多大?我們不猜測未來會怎樣，而是比較當前的產品。今年9月，Ampere發(fā)布了具有一系列優(yōu)異性能的eMAG服務器CPU。接下來讓我們來看看它是如何在價格和性能上與英特爾和AMD目前的CPU相媲美的。

很明顯，ARM架構的芯片在這種規(guī)格水平上，其性能完全可以與英特爾和AMD競爭。再看看尺寸，功耗和價格，簡直沒有可比性。這只是目前硬件的情況。隨著時間的推移，英特爾和AMD的競爭力會越來越弱。

ARM架構筆記本電腦

AMD并沒有公布筆記本電腦和臺式機方面的收入，并且通過將PC CPU和GPU組合成一個細分市場來進一步混淆我們的分析。雖然市場份額現(xiàn)在處于不穩(wěn)定狀態(tài)，但英特爾仍然占據(jù)主導地位。對于我們的分析來說，AMD最近從1%的份額上升到2%的份額是無關緊要的。

查看2017年全年的數(shù)據(jù)，我們可以看到英特爾的CPU(“平臺”)收入來自哪里：

資料來源：英特爾201710-K

首先從筆記本電腦開始，可以發(fā)現(xiàn)去年筆記本CPU占據(jù)了英特爾頂級產品的31%。

在估計ARM CPU對Intel的影響時，我們將使用以下公式：

MAL=筆記本電腦中的ARM細分市場份額，以小數(shù)表示

RL=英特爾2017筆記本電腦收入

英特爾收入損失=RL*(1-MAL2)

我們假設ARM將從低端，低成本，低利潤芯片進軍筆記本電腦市場，然后逐步提升性能。通過占據(jù)市場份額的平方值，我們模擬了英特爾收入損失的增長情況，其將呈指數(shù)型增長。例如，10%的ARM市場份額將對英特爾的分部收入造成1%的打擊，但20%的份額將受到4%的打擊，50%的份額將受到25%的打擊。而且，這對于英特爾來說還算比較好的情況。

ARM桌面市場份額對英特爾收入產生的影響

在臺式機中利用ARM的CPU得到的收益并不像在筆記本電腦中的那么好，考慮到電池續(xù)航沒有問題，我認為它不會像筆記本電腦一樣被快速采用。但是它們依然更高效、更便宜，而且總是適用于計算機行業(yè)。

資料來源：英特爾201710-K;

ARMing數(shù)據(jù)中心

對于數(shù)據(jù)中心：

ARM數(shù)據(jù)中心市場份額對英特爾收入產生的影響

資料來源：英特爾201710-K

數(shù)據(jù)中心將成為ARM最難解決的問題。在擁有巨大收益的同時，客戶之間的信任在這一領域也十分重要。由于信任和可靠度的重要性超過AMD的CPU的性能優(yōu)勢，英特爾得以保持98%的市場份額，這可以從英特爾對類似AMD芯片的巨大定價優(yōu)勢中看出。

因此，盡管數(shù)據(jù)中心在不久的將來會轉變?yōu)榛贏RM的服務器，但這可能不會很快就發(fā)生，因為它可能需要很長的時間來得到買家的信任。

總結：英特爾DisARMed

現(xiàn)在讓我們來看一些情景，看看它們是如何影響英特爾收入的。

場景1：關閉Mat

筆記本電腦：25%的ARM市場份額;

桌面：10%的ARM市場份額;

數(shù)據(jù)中心：無法獲得客戶的信任——0%;

場景2：BodyBlow

筆記本電腦：50%的ARM市場份額;

桌面：25%的ARM市場份額;

數(shù)據(jù)中心：10%的ARM市場份額;

情景3：保持8計數(shù)

筆記本電腦：75%的ARM市場份額;

桌面：33%的ARM市場份額;

數(shù)據(jù)中心：25%的ARM市場份額;

雖然情景很樂觀，但是在芯片業(yè)務中，這依舊被稱為“不那么理想”。

客戶采用ARM的障礙

客戶采用ARM的最大障礙是信任。有分析師曾說過：“魔鬼有史以來最大的詭計就是英特爾的內幕”。但嚴肅地說，這也是有史以來最偉大的營銷活動之一，可以帶來極大的好處。人們有充分的理由相信英特爾，因為英特爾能夠確保每個人都知道他們的電腦內部都存儲了什么。

因此，早期采用的客戶將給予極大的信任。使用300美元購買Chrome筆記本的客戶可能不會關心英特爾的內部存儲，但更昂貴的CPU的消費者可能更關心。這就是基于ARM的CPU制造商和PC制造商必須獲得信任的地方。

客戶采用ARM的另一大障礙來自于第三方應用程序開發(fā)人員。Chrome OS以ARM為基礎，所以沒有這樣的問題，可以在此處購買ARM Windows。如果你不知道蘋果公司已經在內部運行了多年的ARM版本的macOS，你就不夠了解它，那里有很多免費的開發(fā)軟件。

更令人信服的是，第三方開發(fā)人員從x86架構中移植他們的軟件，這個架構在我們很小的時候就開始伴隨著我們。在許多情況下，移植非常簡單——蘋果和微軟都在努力地使它變得簡單——但它仍然很耗費時間與資源。開發(fā)商必須保證那里有可行的市場。

所以它可能成為新平臺的經典Catch-22——消費者不想購買硬件，除非它能夠運行他們需要的軟件，并且開發(fā)人員不希望在有市場之前花時間做某件事。需要一部分人先行動，也因此可能會由于某些因素而停滯不前。

ARM的重點

下面開始劃重點!

ARM最初源于小型低功耗CPU內核的設計，但是隨著時間的推移，基于這些內核的芯片已經可以與英特爾和AMD的CPU的性能相媲美;

基于ARM的芯片可以在您的手機、平板電腦、手表、電視機、智能揚聲器、冰箱、烤面包機中使用——無處不在。這是一個巨大的市場，完全被英特爾和AMD占有;

現(xiàn)在ARM正在為他們帶來真正切實有效的方向——電腦和服務器;

如果ARM能夠克服信任與第三方開發(fā)人員這兩重障礙，那么上限將不可估量。20世紀80年代在IBM發(fā)生的事情現(xiàn)在可能發(fā)生在英特爾和AMD上。

結論：ARM時代與危機

我一直認為ARM會接管世界，這一天的到來遠比我預期的要快得多。Apple A-12X和AmpereeMag的規(guī)格和性能讓我知道ARM現(xiàn)在已準備好迎接黃金時代的到來。亞馬遜的聲明證實了這一點。

有些人對此表示懷疑，但是現(xiàn)在應該很清楚了。我的結論是，ARM將在其收入上擊敗英特爾和AMD，并不需要ARM直接占領數(shù)據(jù)中心，只需轉入專門的工作流程，并從那里進行更新?lián)Q代，這也是ARM所擅長的。

現(xiàn)在危機最大的是英特爾(由于AMD并沒有公布相關數(shù)據(jù)，我們無法對其下定論)，筆記本電腦的CPU在2017年占其收入的31%。忽略這點，這屆看最后一張表，可以發(fā)現(xiàn)英特爾的主要損失是在筆記本電腦方面。數(shù)據(jù)中心不太確定，但危機也很大。

我也不是說英特爾和AMD從此停滯不前。但是看看過去8年中ARM芯片的進展情況，例如Apple在A系列上取得的進展。

現(xiàn)在想想未來的八年吧。