基于Arm架构的芯片出货已超2000亿颗，但面临两大挑战
Arm宣布，它的生态系统合作伙伴已经出货了超过2000亿基于其架构的芯片，但由于在过去的这些年里，Arm架构主导了微控制器和智能手机市场，因此这个庞大的数据并不令人惊讶。
Arm表示，目前，基于Arm架构的芯片正以每秒近900颗的速度生产，用在全世界的各种产品里。
Arm架构已无处不在
基于Arm架构的芯片在2002年累计出货突破了10亿颗，到了2011年，一年内出货就超过了10亿颗（实际上15颗），是2010年的两倍多，之后出货量的大幅度增长就成为了常规现象了。目前累计出货的2000亿颗基于Arm架构的芯片里，有一半是在过去五年内部署的，显然出货在不断加速。考虑到未来的三大技术，人工智能、5G和物联网正在不断扩大影响力，出货仍将保持上升趋势。
在2005年Arm推出第一款Cortex-A系列产品Cortex-A8的时候，不少人仍持怀疑态度，随着2011年推出第一个64位Arm架构Armv8和big.LITTLE，以最大限度地提高性能和系统能效。Arm引领了智能手机的革命，也定义了今天所知的移动和嵌入式市场。
如今， Arm的Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M和Mali IP用于全球1600多名开发人员的无数cpu、控制器、微控制器和gpu。 无论你使用的是智能手机还是汽车，它们都有可能内置基于arm的芯片。 换而言之， 一天中不使用至少一种基于Arm的设备几乎是不可能的。
Arm首席执行官Simon Segars表示，Arm接下来有两款高性能处理器有望取得重大进展，即在不增加能耗的情况下，相比上一代产品，实现高达30%的性能上升。Arm还将安全性和对机密计算的需求放置在Armv9架构上，除了Arm TrustZone等现有技术外，附加的安全功能创建了一个更加安全的技术平台，可在任何地方实现可信的专业处理。此外，Arm还将全球数据中心使用的碳足迹减少至少45%，以满足2030年实现零碳排放的目标。
随着基于 Arm 的芯片出货量达到 2000 亿，显而易见的问题是 Arm 能以多快的速度达到 5000 亿和 1 万亿芯片。虽然我们可以大胆猜测，随着 AI、HPC、边缘计算、机器人和物联网等大趋势，Arm 的合作伙伴可能会在未来 10 年左右的时间内推出第 1 万亿个基于 Arm 的芯片，但 Arm 面临着许多挑战。
未来的挑战
Arm 面临着多重挑战。
首先，它需要在数据中心找到自己的位置，并挑战几十年来一直主导服务器的 x86ISA。其次，它需要维持现有市场并与开源免版税架构 RISC-V保持竞争力。
Arm目前已远远甩开了可用于许可的 Arc 和 MIPS CPU 架构，并成功地在GPU架构上与 Imagination Technologies 及其 PowerVR GPU 架构竞争保持领先。
但为了在财务上进一步增长，Arm 需要面向更高端应用，例如客户端 PC 和数据中心。与此同时，Arm 还必须捍卫其在传统小芯片市场的地位，例如控制器和微控制器，这些芯片价格便宜，但无处不在，销量惊人。
从架构的角度来看，Arm 的 64 位 Armv8 自 2011 年就可以解决 PC 和服务器的问题，但到目前为止只有少数公司，包括苹果、高通、Ampere 、AWS已经华为和阿里推出了可以提供不错性能的片上系统用于此类应用并与来自 AMD 和英特尔的 CPU 竞争。为了让其他供应商能够为追求性能的应用提供 SoC，Arm 在 2019 年推出了其 Neoverse 的以性能为中心的内核， 然而到目前为止，基于这种设计的成功案例相当一般。
自从 Apple 开始将其 Mac 转换为基于 Arm 的 SoC，Arm 在 PC 领域的份额不断增长也就不足为奇了。 Strategy Analytics 认为，2021 年基于 Arm 的笔记本 SoC 收入将比 2020 年增长三倍，将达到 9.49 亿美元。分析师认为，由于苹果用于 MacBook 的 M1 系列 SoC、联发科用于 Chromebook 的 SoC 和高通用于 Windows-on-Arm 机器的 SoC，今年基于 Arm 的 SoC 将占据笔记本电脑市场 10% 的份额。
不过Chromebook 主要在美国销售，而且通常面向学生销售，这个市场非常有限。与此同时，高通的Windows 平台还没有与 AMD 和英特尔的平台竞争。因此，Arm 在 PC 领域的成功将在很大程度上取决于 Apple 在该市场的成功。
StrategyAnalytics 手机组件技术服务副总监 SravanKundojjala 表示：“尽管高通与微软在 Windows 操作系统上建立了密切的合作伙伴关系，但到目前为止，它并没有在笔记本电脑市场上取得成功。” “高通通过收购 Nuvia 对计算市场进行了大量投资，我们只能在 2023 年看到结果。短期内，高通可以专注于Chromebook 以从联发科手中夺取份额。StrategyAnalytics 认为基于 Arm 的笔记本电脑处理器供应商需要加大软件投资和品牌推广力度，才能与基于 x86 的供应商英特尔和 AMD 进行有效竞争。”
除了努力进军PC端和服务器，Arm保持其在现有市场的地位与进入新市场也同样重要。这就是 Arm 将面临来自快速发展的 RISC-V 生态系统挑战的地方。就在三四年前，现有的RISC-V内核只能解决简单的微控制器，但今天它们已经可以运行丰富的操作系统，如 Linux。
RISC-V 指令集架构 (ISA) 与 Arm 相比的关键优势在于它是免版税的，而且许多设计都是开源的（而且也是免费的）。假设一家公司能够为RISC-V开发一个软件栈，它可以从Arm迁移到RISC-V芯片，以节省一些资金。例如，Arm公司最重要的客户之一苹果公司正在探索RISC-V，并期待在未来几年实现RISC-V硬件。虽然Arm可以提供软件兼容性和熟悉的设计，但该公司要与免费的东西竞争将是很棘手的。
与此同时，很难指望 RISC-V解决方案能在短期内挑战性能要求高的领域的 Arm（更不用说 x86）了。但是，由于有数十家公司为 ISA 做出了贡献，我们只能想知道第一个高性能 RISC-V设计何时会出现。虽然我们不指望Tenstorrent的以人工智能为重点的SoC采用SiFive的X280 64位RISC-V内核和512位宽的RISC-V矢量扩展，在通用工作负载中提供突破性的性能，但这些芯片肯定是RISC-V如何在新兴应用中挑战Arm和x86的一个好例子。
来源：电子技术设计
