不再甘心移動 ARM染指PC千億市場

就像英特爾總在努力實現移動夢想一樣，ARM也在窺視千億級別的PC市場。

在於微軟的緊密合作下，ARM染指PC已成定局。

那麼，ARM是如何實現「虎口拔牙」計劃的呢？

背景知識：ARM的歷史

ARM（英國晶片設計公司）的歷史最早可以追溯到1978元，其前身Acorn RISC MachineAcorn Computer於劍橋成立（圖1）。

1985年，當時的IT巨頭Olivetti收購了Acorn 49.3%的股份，由於理念不同所以Acorn選擇獨立。

1990年，Acorn攜手Apple、VLSI等公司共同出資創建了ARM，Acorn RISC Machine也正式更名為Advanced RISC Machine，即今天ARM公司的全稱。

2016年，日本軟銀以234億英鎊（約合310億美元）的價格收購了ARM。

當年的Acorn ARM處理器和計算機平台

迥異的商業模式

在PC時代，英特爾的「王霸之氣」無人可敵，ARM也只好避其鋒芒，轉而開始研發在當時並不被看好的RISC精簡指令集，定義產品的核心為：低成本、低功耗、高效率。

由於銷路不暢，所以ARM只好選擇了與英特爾截然迥異的商業化模式。

在半導體晶片產業鏈中，大體可以分為IP設計，IC設計，晶圓製造和封裝測試四個環節。

英特爾選擇的是親力親為，打包了包括研發、生產、測試乃至後期銷售的所有環節。

而ARM受困於資金，只能將所有精力都集中在IP設計這一個環節身上。

換句話說，ARM就是一家IP設計公司，它的工作就是每隔幾年研發一代CPU的指令集架構（如ARMv8和Cortex-A73）（圖2），並將這個指令集架構授權給IC晶片公司（比如高通、聯發科、三星、海思等）。

接下來，IC公司通過指令集架構設計出實際的晶片（如驍龍820、Helio X20、麒麟960）（圖3），再聯繫晶圓製造企業（如台積電、三星）進行生產和封裝測試，最終銷售給硬體廠商（如華為、小米）進行手機的研發和生產（圖4）。

Cortex-A73架構圖

麒麟960的結構圖

ARM的盈利來源，則在於前期的授權費用，以及IC公司在晶片銷售時收取的提成費用。

理論上講ARM授權的企業越多，利潤越大。

在2015年，ARM的營收為14.89億美元，但同期英特爾的營收則達到了516.9億美元，雖然表面上看起來差距懸殊，但ARM這種售賣智慧財產權的商業模式註定其站在了整個行業價值鏈的頂端，授權企業的盈虧都與它無關；而英特爾親力親為的商業模式固然營收巨大，但卻自負盈虧，在PC產業不景氣的今天很難止住下跌趨勢。

ARM的殺手鐧

ARM之所以能在移動領域將以英特爾為代表的X86陣營籠罩在陰雲之下，就是因為它賭對了RISC精簡指令集在嵌入式晶片的發展趨勢。

我們都是到，一顆CPU晶片的功能和性能高低強弱，都反映在電晶體數量上。

電晶體數量越多，性能功能越強，但同時也會帶來更高的功耗，需要更先進的製程工藝加以彌補。

X86架構包含很多指令集，流水線、分支預測等硬體邏輯也極為複雜，這些都需要用去更多電晶體（圖5）；ARM架構指令集數量少、邏輯簡單功能單一，所以它對電晶體的需求遠不如X86那麼多。

翻譯過來，就是ARM效率高，更省電。

對移動設備而言，「過剩」的性能就是浪費，夠用就好才是王道。

所以，ARM才能一度在手機、Pocket PC、嵌入控制、多媒體數字等處理器領域擁有絕對主導的地位。

為反擊X86積蓄力量

當移動設備步入智能時代後，更高的性能就成為了ARM的下一步發展目標。

繼ARM11（基於ARMv6指令集）之後，ARM將以後的產品全部改名為「Cortex」（基於ARMv7指令集），並細分為了「A」（高性能）、「R」（針對實時系統）和「M」（列對微控制器）三大系列（圖6）。

智慧型手機所搭載的ARM處理器，全都是Cortex-A系列，而它也從最早的Cortex-A8，一路升級到A9、A15、A17、A53、A57、A72、A73等等，每一代Cortex-A的革新，就意味著智慧型手機在性能上再度進化。

沒錯，在智慧型手機、平板電腦崛起的時代，如果ARM還一味堅持保守的「功耗至上論」，只能等待被歷史淘汰的命運，而諾基亞就曾為對新技術反應遲鈍而付出了代價：在競爭對手紛紛武裝1GHz Cortex-A8處理器時，諾基亞最新的旗艦機Nokia N8卻仍停留在680MHz主頻ARM11處理器的水平上（圖7），很尷尬吧？

很多人都覺得Nokia N8速度慢，就是被處理器拖累的

隨後，ARM還順應趨勢推出了64位架構ARMv8（也就是後來的Cortex-A53/A57），並提出了big.LITTLE技術，有效解決了多核處理器中「一核有難，多方圍觀」的問題，讓性能級核心和省電核心可以相互協同作戰，實現性能和功耗的兼顧。

和X86展開正面衝突

以智慧型手機和平板電腦為代表的新一代移動設備的興起，讓英特爾決定殺回這個原本熟悉的市場，並藉由Atom處理器對ARM「施加壓力」。

可惜，正如上個章節所述，Atom最終還是英雄末路。

面對英特爾的進攻態勢，ARM也開展了有效的反擊，而且還是直接從X86最引以為豪的性能層面入手。

以ARM於2015年發布的Cortex-A72架構為例，ARM竟然找來了比Atom還要高一個檔次的Core M（14nm的酷睿M-5Y10C）與其作比較，根據ARM官方資料顯示Cortex-A72除了單線程性能小輸以外，多線程下完勝Core M！領先幅度可達1.6倍且Cortex-A72的內存性能也快過Core M（圖8）。

最關鍵的是，此時Cortex-A72處理器的功耗只有1W，而Core M功耗高達4W，能耗比再度完勝。

如今ARM最新的Cortex-A73已經進入井噴階段，在10nm工藝的幫助下其也會表現出更為驚艷的性能。

換句話說，隨著ARM最新架構技術的不斷提升，ARM已然具備了逆襲X86陣營的資本。

攜手谷歌微軟鬧革命

PC市場是一個超千億規模的大蛋糕，既然這個市場的老大英特爾能跨界移動市場掙食，為何ARM不能去搶PC的生意？ARM除了一步步提升Cortex架構性能之餘，也找到了很多「志同道合」的夥伴，比如谷歌，比如微軟，並隨著這些夥伴一起，也在不斷向X86陣營施加壓力。

谷歌ChromeBook就是ARM揮師PC市場的先行軍，在（海外的）入門級市場受到了廣泛好評，ARM處理器可幫此類設備變得更輕更省電。

好消息是，未來Chrome OS很有可能加入對Android APP的支持，這就讓ChromeBook在與入門級PC的較量中有望取得更多競爭資本（圖9）。

三星旗下的最新款Chromebook Pro，搭載了ARM處理器

微軟對ARM的支持同樣給力。

雖然經歷了Windows Mobile和Windows Phone的失敗，但微軟始終沒有放棄與iOS和Android競爭的希望，全新的Windows 10 Mobile就將正式加入對ARM處理器的支持，並可以運行X86程序！至此，ARM和X86之間的隔閡被正式打破。

有關這部分內容，我們會在下一個章節做詳細介紹。

英雄再度所見略同

前文說過，ARM已被軟銀收購。

而軟銀此次收購ARM的最大目標則是進一步發展其物聯網業務。

是不是很熟悉？沒錯，英特爾之所以取消SoFIA 4G及Broxton處理器，放棄移動市場，就是為了集中精力迎接物聯網時代，而ARM（即軟銀）也將未來賭在了物聯網身上（圖10）。

ARM針對物聯網低功耗設備的作業系統mbed OS示意圖

有數據顯示，到了2018年物聯網設備的數量將會超過移動設備，到了2021年，我們將會擁有18億台PC，86億台移動設備，157億台物聯網設備。

也許，ARM和X86還沒能在移動市場分出勝負，戰火就將全面蔓延到物聯網市場。