編者按：目前，ARM指令集芯片已經(jīng)在移動設(shè)備、嵌入式設(shè)備中普及，但在高性能終端、云計算等領(lǐng)域還處于起步階段。當(dāng)蘋果M1芯片打破Wintel聯(lián)盟的局勢之后，各個廠商都看到了ARM指令集芯片進(jìn)入高性能計算市場的可能。
啟明創(chuàng)投投資企業(yè)、通用智能計算芯片初創(chuàng)企業(yè)此芯科技致力于開發(fā)兼容ARM指令集的通用智能計算體系，提供芯片產(chǎn)品和通用計算一站式解決方案。公司近日宣布完成超1億元天使++輪融資，至此，此芯科技已連續(xù)完成三輪天使期融資。融資所募資金將用于加速技術(shù)研發(fā)及市場拓展。
日前，此芯科技創(chuàng)始人、CEO孫文劍與啟明創(chuàng)投合伙人葉冠泰接受了澎湃新聞的采訪，分享了兩類CPU指令集架構(gòu)的競爭局面、此芯科技的發(fā)展前景、未來生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)計劃等。啟明創(chuàng)投微信公眾號經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。
此芯科技創(chuàng)始人、CEO孫文劍
蘋果M1芯片“帶飛”ARM架構(gòu)，撬動x86和英特爾傳統(tǒng)PC芯片市場的主導(dǎo)地位。ARM CPU芯片進(jìn)入高性能計算市場，這是給x86陣營敲響的一記警鐘，也是創(chuàng)業(yè)者的機(jī)會。
孫文劍在專訪時表示，ARM指令集越來越優(yōu)化，生態(tài)積累越來越成熟，工藝節(jié)點(diǎn)也到了7納米、5納米，基于ARM架構(gòu)的CPU性能本身得到飛速發(fā)展。ARM指令集芯片已經(jīng)在移動設(shè)備、嵌入式設(shè)備中普及，它也憑借算力、功耗、生態(tài)上的快速發(fā)展，正大舉進(jìn)攻高性能計算市場。
“ARM技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到了能夠搶奪x86市場這樣一個時間點(diǎn)上?！?/strong>尤其是蘋果M1芯片用不到一年時間就開始撬動x86陣營在傳統(tǒng)PC芯片市場上數(shù)十年的主導(dǎo)地位。2021年出走AMD（美國超威半導(dǎo)體公司），聯(lián)合創(chuàng)立此芯科技，孫文劍說，把具有能效比的ARM應(yīng)用到高性能計算這個技術(shù)變革本身，此芯科技與全球一流的芯片廠商幾乎站在一條起跑線上。
英特爾、AMD兩大巨頭領(lǐng)跑桌面與服務(wù)器CPU市場，目前中國各類芯片創(chuàng)業(yè)公司也層出不窮。葉冠泰對澎湃新聞表示，CPU的發(fā)展和操作系統(tǒng)密不可分，要平衡硬件創(chuàng)新與中國軟件生態(tài)培養(yǎng)。蘋果有自己的生態(tài)，安卓是開放式的生態(tài)，中國應(yīng)該要有一個更開放的純軟件生態(tài)系統(tǒng)。
“高端芯片行業(yè)其實(shí)是一個全球競爭非常殘酷、拼真刀真槍的行業(yè)。”葉冠泰說，中國半導(dǎo)體未來要成功，中國要成為世界級芯片強(qiáng)國，必須利用全球資源不斷學(xué)習(xí)不斷進(jìn)步。
01/
ARM架構(gòu)芯片撬動傳統(tǒng)PC市場
CPU是計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，常被稱作計算機(jī)的大腦。當(dāng)前CPU指令集架構(gòu)可以分為兩類：一類是以x86為代表的復(fù)雜指令集（CISC），占領(lǐng)了桌面計算機(jī)和服務(wù)器市場；另一類是以ARM、MIPS等為代表的精簡指令集（RISC）。
CISC通過設(shè)置一些功能復(fù)雜的指令，把一些原本由軟件實(shí)現(xiàn)的常用功能改用硬件的指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以此提高計算機(jī)的執(zhí)行速度。
不過CISC處理的是不等長指令集，造成了一些不必要的等待，對硬件集成度、工藝要求也高。CISC型CPU所包含的單元電路很多，為了將電路串聯(lián)起來，其結(jié)構(gòu)設(shè)計極為復(fù)雜，造成這類計算機(jī)的CPU面積和功耗很大。
RISC采用等長指令，可以將一條指令分割成若干個進(jìn)程或線程，交給不同處理器并行處理，效率高，硬件集成度要求不高。RISC型CPU所包含的單元電路較少，直接表現(xiàn)是CPU面積小，功耗低。
實(shí)際上，這兩類架構(gòu)競爭激烈。復(fù)雜指令集方面，微軟與英特爾上世紀(jì)形成的“Wintel聯(lián)盟”主導(dǎo)全球PC市場，推動Windows操作系統(tǒng)在基于英特爾CPU的PC機(jī)上運(yùn)行。而精簡指令集被擠壓到嵌入式市場，在智能手機(jī)興起后獲得新市場空間，ARM指令系統(tǒng)和Android操作系統(tǒng)也形成了“AA生態(tài)”。
“x86主導(dǎo)的是高性能領(lǐng)域，所以筆記本、臺式機(jī)、服務(wù)器傳統(tǒng)上都是x86的天下，低功耗領(lǐng)域的產(chǎn)品則是ARM的天下。”孫文劍表示，ARM架構(gòu)主導(dǎo)了移動互聯(lián)網(wǎng)和IoT領(lǐng)域，隨著AR/VR、智能汽車的普及，在未來數(shù)字世界，ARM架構(gòu)的CPU會扮演越來越重要的角色。
它也憑借算力、功耗、生態(tài)上的快速發(fā)展，正大舉進(jìn)攻高性能計算市場?！捌鋵?shí)過去十幾年，ARM一直試圖去搶x86的市場，但因?yàn)楫a(chǎn)品性能、工藝節(jié)點(diǎn)、生態(tài)，這些嘗試還看不到有成功的機(jī)會?！?strong>但孫文劍明顯感覺到，ARM技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到了能勝任高性能計算需求的階段，必然會與x86競爭。
ARM指令集越來越優(yōu)化，生態(tài)積累越來越成熟，工藝節(jié)點(diǎn)也到了7納米、5納米，基于ARM架構(gòu)的CPU性能本身得到飛速發(fā)展。ARM指令集芯片已經(jīng)在移動設(shè)備、嵌入式設(shè)備中普及，在高性能終端、云計算等領(lǐng)域處于起步階段，國際大廠紛紛試水自研ARM芯片，擺脫對英特爾的依賴。
在服務(wù)器領(lǐng)域，亞馬遜云計算子公司AWS已經(jīng)推出基于ARM架構(gòu)的AWS Graviton3處理器。在PC方面，蘋果公司2020年推出基于ARM架構(gòu)的M1芯片，搭載M1芯片的Mac筆記本比x86的待機(jī)時間更長，能效比更高。10W的功耗限制下，M1芯片可提供傳統(tǒng)X86筆記本處理器2倍以上的CPU性能。今年3月，蘋果發(fā)布M1 Ultra芯片，再次顛覆個人電腦行業(yè)。
蘋果用不到一年時間就開始撬動x86陣營在傳統(tǒng)PC芯片市場上數(shù)十年的主導(dǎo)地位。2021年第三季度，ARM芯片在PC市場份額約8%，而在蘋果M1芯片上市之前，2020年第三季度ARM在PC芯片中的市場份額僅為2%。市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Mercury Research首席分析師迪恩·麥卡倫（Dean McCarron）認(rèn)為，ARM架構(gòu)芯片的PC市場份額增長主要得益于M1芯片的銷售。
02/
給x86陣營敲響的警鐘也是難得的機(jī)會
“這對x86陣營是一個非常大的警鐘?！睂O文劍說，對從業(yè)者而言，這是個非常難得的機(jī)會。
葉冠泰提到，2020年蘋果發(fā)布M1芯片之前，市場上普遍認(rèn)為英特爾處理器在服務(wù)器和電腦端的統(tǒng)治地位是無可撼動的。“蘋果M1在打破Wintel聯(lián)盟的局勢之后，讓各個廠商看到了更加豐富的產(chǎn)品差異化的實(shí)現(xiàn)?！?/strong>
“我們幾個合伙人也認(rèn)可這樣的機(jī)會，所以決定跳出穩(wěn)定的工作環(huán)境去創(chuàng)業(yè)?！?021年10月，此芯科技成立，創(chuàng)業(yè)前，孫文劍是AMD中國大BU負(fù)責(zé)人。
“CPU一直是芯片所有種類里的重中之重。”葉冠泰預(yù)測，基于ARM架構(gòu)的CPU+GPU+NPU，再去適配終端特性的系統(tǒng)級芯片可能是未來市場主流，也給了CPU創(chuàng)業(yè)公司一個特別的機(jī)會?！八晕覀?nèi)ツ昊撕芏鄷r間來看有沒有這樣一個團(tuán)隊(duì)能夠做出這款芯片?！?/span>
目前此芯科技已簽約落地上海自貿(mào)區(qū)臨港新片區(qū)，其總部及CPU研發(fā)中心項(xiàng)目總投資19億元，將建設(shè)基于ARM架構(gòu)的高性能CPU芯片研發(fā)項(xiàng)目，主要應(yīng)用于桌面筆記本、數(shù)據(jù)服務(wù)器等領(lǐng)域。
此芯科技計劃聚焦終端通用智能計算，芯片可用于筆記本、臺式機(jī)、高端平板電腦、AR/VR等場景中。此后逐步在元宇宙、邊緣計算、云計算、高性能通用計算等領(lǐng)域突破現(xiàn)有解決方案瓶頸，構(gòu)建端邊云一體化的高性能、低功耗完整算力平臺。
“把ARM放到PC、服務(wù)器、元宇宙上，這是新的市場，新的應(yīng)用場景。”孫文劍說，蘋果有自己的iOS系統(tǒng)，M1芯片也已走在前面。在非iOS生態(tài)上，高通和聯(lián)發(fā)科也看到了這樣的新機(jī)會，“這是一個非常大的全球性市場機(jī)會，我們有我們的優(yōu)勢?！?/span>
“我們和系統(tǒng)的主機(jī)廠商、OEM（原始設(shè)備制造商）結(jié)合緊密，我們已經(jīng)深入和這些潛在合作伙伴溝通，了解他們的訴求是什么，把他們的訴求在我們芯片定義和設(shè)計過程當(dāng)中就反映出來，并在系統(tǒng)層面深入優(yōu)化?！?/strong>孫文劍表示，這種深入的合作關(guān)系能夠使得芯片在研發(fā)時，系統(tǒng)也同步往前開發(fā)，縮短產(chǎn)品上市時間。
“x86、ARM陣營各有不同玩家，不同大廠都積累了經(jīng)驗(yàn)，但把ARM用到高性能計算這件事本身，我們跟這些大玩家?guī)缀跏窃谝粭l起跑線上的?！睂O文劍表示，手機(jī)芯片領(lǐng)域，高通是天花板，x86芯片上，英特爾和AMD是天花板。“將來我們有機(jī)會和高通、微軟一塊兒 ‘造房子’，天花板還沒有，誰能夠到天花板還不一定?！?/strong>
03/
平衡硬件創(chuàng)新與軟件生態(tài)培養(yǎng)
縱觀全球，英特爾、AMD兩大巨頭領(lǐng)跑桌面與服務(wù)器CPU市場，國產(chǎn)CPU正奮力追趕。2002年，我國首枚擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的通用高性能微處理芯片“龍芯一號”誕生，結(jié)束了中國計算機(jī)“無芯”的歷史。2015年，“中國芯”龍芯CPU首次用于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星上天。
如今國內(nèi)正在研制的處理器所采用的指令集包羅萬象，有ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、SW64、RISC-V、x86等。但中科院計算所研究員、中國計算機(jī)學(xué)會理事包云崗曾撰文提到，繁榮的背后是分散了本已十分稀缺的基礎(chǔ)軟件開發(fā)力量，導(dǎo)致編譯、操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)軟件開發(fā)者與愛好者由于精力有限而無法兼顧所有指令集的優(yōu)化，延緩了自主生態(tài)的建設(shè)。
所謂生態(tài)，就像傳統(tǒng)PC市場上英特爾和微軟構(gòu)成的Wintel聯(lián)盟，產(chǎn)業(yè)鏈條上的企業(yè)各自分工緊密協(xié)作，英特爾領(lǐng)導(dǎo)CPU的發(fā)展，帶動一批PC硬件和制造企業(yè)為其適配，微軟及合作伙伴在操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件方面同x86芯片緊密協(xié)作。
CPU的發(fā)展和操作系統(tǒng)密不可分，葉冠泰表示，要平衡硬件創(chuàng)新與中國軟件生態(tài)培養(yǎng)。蘋果有自己的生態(tài)，安卓是開放式的生態(tài)，中國應(yīng)該要有一個更開放的純軟件生態(tài)系統(tǒng)。
“一個硬件系統(tǒng)、一個芯片不可能孤立地為消費(fèi)者提供算力，一定是要跟操作系統(tǒng)、軟件結(jié)合起來的?！睂O文劍表示，加大對操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序的投入才能形成整體解決方案，同時要以開放的心態(tài)參與全球生態(tài)建設(shè)。
“高端芯片行業(yè)是一個全球競爭非常殘酷、拼真刀真槍的行業(yè)。”葉冠泰說，中國半導(dǎo)體未來要成功，中國要成為世界級芯片強(qiáng)國，必須利用全球資源不斷學(xué)習(xí)不斷進(jìn)步。
“Wintel壟斷了整個桌面系統(tǒng)過去二三十年的發(fā)展，打造了一個強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，影響了消費(fèi)者習(xí)慣。但這個聯(lián)盟本身也遇到了巨大危機(jī)，因?yàn)橄M(fèi)者已經(jīng)感受到這個生態(tài)缺乏創(chuàng)新體驗(yàn)?！睂O文劍表示，微軟正在以更加開放的心態(tài)尋求其他合作伙伴，打造新的生態(tài)系統(tǒng)以更符合消費(fèi)者習(xí)慣。
在桌面端，微軟正在加大Window on ARM生態(tài)的打造。他表示，未來此芯科技基于ARM架構(gòu)的高性能CPU芯片將適配Windows、Android、Linux等不同操作系統(tǒng)。“我們會積極適配操作系統(tǒng)，融入到生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展中?！?/span>
來源 | 澎湃新聞
作者 | 張靜
編輯 | 李躍群
