蘋果不僅拔得 64 位 ARM 架構(gòu)頭籌，性能亦持續(xù)領(lǐng)先

我們都知道，蘋果 A 系列芯片是最早進入 64 位的 ARM 架構(gòu)，其他方案幾乎都晚了蘋果 1 年以上，其最主要的原因是前面提到的，蘋果早在 ARM 推出其官方 64 位架構(gòu)指令集前就已經(jīng)先行布局自有架構(gòu)的開發(fā)。

另外還有一個原因，除了當(dāng)時手機等移動平臺上沒有 64 位應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗，芯片廠看不到蘋果所看到的差別，擔(dān)心最終只是落得噱頭一場，投資開發(fā)新架構(gòu)可能成泡沫，且 ARM 的 64 位架構(gòu)的由來也讓各大芯片廠商不怎么放心，因此裹足不前，坐看蘋果拔得頭籌，而當(dāng)蘋果取得市場關(guān)注之后，才接連引發(fā)移動市場的 64 位革命。

A4、A5 芯片采用 ARM 官方 IP，實際效能表現(xiàn)只能說普通，若沒有 GPU 的幫助，那跟一般 ARM 架構(gòu)方案根本沒有落差。A6 雖然轉(zhuǎn)用自行開發(fā)的 swift 微架構(gòu)，但性能表現(xiàn)也僅略優(yōu)于同時其競爭產(chǎn)品，真正拉開差距的，就是首代 64 位架構(gòu)，也就是基于 Cyclone 架構(gòu)的 A7 處理器。

與其他基于標(biāo)準(zhǔn)公版 Cortex-A57 的同時期位 ARM 架構(gòu)芯片比較起來，Cyclone 架構(gòu)把指令發(fā)射寬度 （issue-width） 從標(biāo)準(zhǔn)的 3 個增加到 6 個，并且大幅增加片上緩存以及存取帶寬。而基于 A7 的終端產(chǎn)品從 2013 年底逐漸上市，反觀業(yè)界首款基于 64 位 ARM 架構(gòu) Cortex-A57 遲至 2015 年初才有產(chǎn)品上市，且因為 A57 只是在 32 位架構(gòu) A15 的基礎(chǔ)上增加 64 位指令，很多東西都是等比例放大，沒有經(jīng)過優(yōu)化，配置非常不均衡，加上芯片代工工藝跟不上，首波推出的芯片與終端方案表現(xiàn)可說是極為凄慘。

2015 年，蘋果也理所當(dāng)然的用基于 Cyclone 二代微架構(gòu)的 A8 以及 Twister 微架構(gòu)的 A9 碾壓 Android 高端產(chǎn)品陣營，其設(shè)計理念也很一致，用大規(guī)模同步指令譯碼能力取代原本的高頻設(shè)計，并且增加帶寬與緩存，讓指令集運行更有效率，而同時期的芯片廠仍持續(xù)強調(diào)運作頻率等蘋果根本看不上眼的規(guī)格。

也因此，蘋果能夠長期穩(wěn)定運作在相對高效能之下，而其他產(chǎn)品通常只能全力運作非常短的時間，然后就碰到功耗門，被強制降頻，該時期代表作驍龍 810 甚至只能在低于一半的預(yù)設(shè)頻率下才能勉強維持穩(wěn)定運作，雖然號稱 8 核心，但實際性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于蘋果的雙核產(chǎn)品。

移動領(lǐng)域雖稱霸，但意圖取代 X86 的大計并不成功

前面也提到，蘋果布局 64 位 ARM 架構(gòu)其實目的不是只為了手機等移動終端，而是要全面取代其在 Mac 計算器上的處理器，然而理想很豐滿，現(xiàn)實狀況是，即便增加了 64 位指令，ARM 的基本結(jié)構(gòu)本來就不適合大規(guī)模高頻率的運作方式，即便蘋果已經(jīng)做了很多嘗試，但仍然事倍功半。

而英特爾過去幾年在市場上毫無敵手，core 微架構(gòu)撐了十幾年仍淘汰不了，每年固定擠牙膏的作法雖然讓其包括蘋果在內(nèi)的客戶非常不滿，但也只能無奈的買單。英特爾雖然躺著賺，但也不敢忽視了蘋果的一舉一動。

只要蘋果推新架構(gòu)，英特爾就會推出性能剛好領(lǐng)先一段距離的產(chǎn)品壓陣，甚至部分小改版，或者是針對特殊市場的處理器產(chǎn)品也會優(yōu)先供應(yīng)蘋果，避免蘋果真的下了要全面替換處理器的決定。

這個策略也被證實十分有效，截至目前為止，蘋果要替換處理器架構(gòu)都還只是停留在傳言的階段而沒有成真。當(dāng)然，之前的確有某家代工廠已經(jīng)在幫蘋果設(shè)計代工基于 ARM 架構(gòu)的 NB 產(chǎn)品，只是最后因為市場策略調(diào)整，或是因為產(chǎn)品性能表現(xiàn)不佳，亦或者是因為來自英特爾的壓力，相關(guān)產(chǎn)品最終胎死腹中。

雖然蘋果相關(guān)的規(guī)劃進行狀況并不順利，但未來肯定還是會繼續(xù)嘗試替換掉來自英特爾的芯片產(chǎn)品，畢竟蘋果的最高準(zhǔn)則就是單一類型產(chǎn)品有要第二供貨來源，而英特爾已經(jīng)獨占太久了。換句話說，就是蘋果認(rèn)為英特爾實在賺太多了。

不過，在 AMD 咸魚翻身之后，或許蘋果又會有不同的決定，但一切還是要回歸市場選擇以及蘋果的策略方向。

被蘋果推向 64 位的 ARM，雖成霸主但客戶皆懷異心

ARM 雖然用了來自蘋果的架構(gòu)，卻也沒有自滿于現(xiàn)況而裹足不前，v8.0a 到 v8.1a 都是針對移動平臺跨向 64 位而設(shè)計，并且希望兼顧 PC 市場所需要的高性能表現(xiàn)，其隨后發(fā)表的 ARM v8.2a 是針對服務(wù)器所需要的半精度浮點計算、增強內(nèi)存模型，并且引入 RAS（可靠性可用性可服務(wù)性） 的支持與統(tǒng)計分析擴展，而在短短不到 3 個月的時間內(nèi)，ARM 又發(fā)表了 v8.3a，改善了處理器本身的資安特性，而 2018 年推出的 v8.4a，則是再度強化加密與內(nèi)存管理，從這邊也可看出，未來 ARM 已經(jīng)逐漸從移動處理器的 IP 供貨商角色抽離，希望能做到包含服務(wù)器等全方位市場的布局。

也因為這些架構(gòu)上的布局，服務(wù)器市場終于漸有起色，部分云服務(wù)客戶也開始采用基于 ARM 架構(gòu)的服務(wù)器芯片，而不再偏好來自英特爾的架構(gòu)。

另一方面，ARM 被軟銀收購之后，不只 NRE 及一次性技術(shù)許可費大漲 3 倍以上，每年也都大幅調(diào)升專利費的比重，但好在手機市場上還有個萬惡的高通以及微軟坐收高額技術(shù)許可費，所以看起來增加的幅度還不明顯，但是在其他 IoT 或者嵌入式領(lǐng)域中，就造成了芯片方案廠商很大的負(fù)擔(dān)。

但其實連三星都已經(jīng)有點受不了了，原本三星是采用最頂級的架構(gòu)訂閱模式，只要有推出新架構(gòu)，三星都可以直接使用，但后來也改為只簽訂有使用到的架構(gòu)授權(quán)，而非全包。

另外，ARM 當(dāng)然也知道繼續(xù)一直漲價下去，很多低端嵌入式的芯片設(shè)計廠商都會受不了，于是也提出 DesignStart 項目，包含了幾款 Cortex-M0 到 M3 等低端 MCU 核心，免除了初始專利費這個門坎，乍看之下十分優(yōu)惠。不過這些架構(gòu)其實都已經(jīng)很古老，性能有點追不上目前 IoT 所需要的性能門檻，所以客戶如果要開發(fā)新應(yīng)用，多半也不會使用 DesignStart 項目。而 ARM 每次推出新架構(gòu)，價格都會繼續(xù)往上迭加，舊方案則是每年漲價。

也因為如此，ARM 的營收也不斷成長。

市場看到 ARM 已經(jīng)逐漸走向另一個巨頭的壟斷道路，也開始有所警覺，因此包括 ANDES、RISC-V 等費用較合理、甚至免費架構(gòu)采用的人也越來越多，然而這些架構(gòu)缺乏了關(guān)鍵的非循序 （Out-Of-Order） 執(zhí)行能力，無法肩負(fù)手機等高端計算環(huán)境需求，但是在低端嵌入式環(huán)境中，已經(jīng)開始有不少應(yīng)用實例出現(xiàn)，生態(tài)也逐漸成熟，諸如聯(lián)發(fā)科、WD、華為也都成為 RISC-V 的擁護者，并開發(fā)相關(guān)方案，性能與功耗表現(xiàn)亦獲得市場肯定。

成為霸主的路上自然挑戰(zhàn)不斷，ARM 希望把自己打造成處理器 IP 界的霸主，自然也要面對各種考驗，雖然目前來看，這些考驗都還是屬于小兒科的階段，對 ARM 產(chǎn)生不了威脅，但霸主往往都會過于輕敵，并把自己的需求看得太重要，以致于忽視客戶的心聲，ARM 未來是否也會如此，值得觀察。