二哥逆袭中国首台3纳米光刻机引领全球CPU大变局

在过去的二十年里,x86架构几乎是PC CPU市场的主导者,而英特尔长期占据了这个领域超过一半的份额。Arm则几乎成了移动CPU的代名词,高通和联发科都是移动处理器市场中的佼佼者。

不知是巧合还是必然,在2020年和2021年的第三季度,移动CPU和桌面CPU市场常年的老二相继迎来了高光时刻。根据Counterpoint报告,2020年Q3联发科首次以31%的市场份额超越高通,并成为全球最大的智能手机处理器供应商。而Mercury Research发布的2021年第三季度市场调查显示,AMD在全球x86处理器市场中取得了24.6%的份额,这是在2006年创下历史记录25.3%后的一次新高峰。

这些变化背后的关键因素之一,是性能已经到达了天花板,为多年的市场老二AMD赶超提供了绝佳机会。不过,这种局势也被苹果M1 CPU的大爆炸打破,它不仅展示了Arm架构在性能上的潜力,也迫使英特尔推出了更有竞争力的12代酷睿CPU。

随着x86、Arm、RISC-V等技术在嵌入式、桌面、高性能CPU领域进行激烈竞争,以及技术挑战、产品策略、大国竞争等因素叠加,我们可以预见的是,即将发生怎样的变革?

英特尔虽然小步慢走,但AMD借助Zen架构及台积电先进制程取得飞跃。在2016年推出Zen架构之前,AMD的情况非常困难,其CPU性能只有英特尔同级别产品的一半水平。一位资深专家评论说:“我认为目前通用CPU性能已经接近天花板,而英特尔一直停留在那里,每年的提升都很有限。”

然而,有人持不同意见,他们认为并非CPU已达到其极限,而是它早已超过应用需求,只缺乏动力去提升。这一点与芯谋研究总监宋长庚以及Omdia半导体首席分析师何晖所言相符。他们指出硬件性能冗余存在已久,最重要的是要找到能够发挥这些性能的功能。

从IPC(每个时钟周期中执行指令数量)的角度看,也有人认为当前还没有到达极限,因为这一增长基本保持线性。此外,一些观点还提到了IDM(独立设计制造)模式对于英特尔来说至关重要,但由于制程延期对其影响显著,使得Tick-Tock更新节奏被打乱,从而造成比较大的影响。

此外,与业界传统观念相反的是学术界早有的定论:指令集对性能和功耗没有直接影响。龙芯总裁胡伟武曾表示:“其实指令系统更多关系到的是软件生态,比如X86支撑Windows生态、ARM支撑Android生态。”

苹果M1通过精细化调整优化微架构设计实现显著优势,同时系统级优化带来的效果尤为突出,这也是其闭环生态协同工作的一个重要方面。此外,由于新的目标——既追求高效能又低功耗—Apple M1成为了一个强有力的挑战者,不仅对x86阵营形成压力,而且让人们认识到Arm也能设计出优秀PC CPU产品。

随着摩尔定律逐渐失效,将来计算机体系结构领域将进入“新的黄金十年”,这意味着架构创新将会更加关键。未来的竞争焦点将转移到如何利用现有工艺实现最佳表现,以及如何最大程度地提高系统整体效率。这场赛跑不仅涉及硬件,还包括软件层面的优化,以确保整个系统能够充分利用最新技术成果。如果我们继续沿着目前发展趋势前行,那么未来几十年的计算机行业发展无疑会更加令人期待。

猜你喜欢