Arm架构芯片的下一件大事

从相关数据看来，全球领先的IP巨头Arm，其多元化战略成果正在显著发酵中。
 
根据公司在今年11月发布截至2023年9月30日的2024财年第二季度财报显示，Arm本季度营收较去年同期增长 28%，达到 8.06 亿美元。其中，授权许可营收为3.88亿美元，比去年同期增长106%，这部分的大幅增长表明了科技产业正在积极储备新技术，以掌握AI带来的强劲市场机遇。从搭载Arm架构芯片的出货量看，Arm的前途也一片光明。相关统计显示，Arm 的IP几乎存在于每部智能手机、许多个人电脑和其他各种芯片中。目前，基于Arm架构的芯片总出货量已超过 2700 亿颗。
 

 
当中，中国合作伙伴的表现更是惊人。Arm 高级副总裁兼基础设施事业部总经理 Mohamed Awad在早前举办的Arm Tech Symposia 年度技术大会上表示，截止现在，Arm在中国有近 400 家技术授权客户，这些客户基于Arm架构的芯片总出货量累计达 300 亿颗。换而言之，仅Arm的中国客户，就能平均为地球上的每个人出货近四颗Arm架构的芯片。
 
但Arm并不止步于此。
 
Arm 技术，全球技术的基石
 
Arm的历史可以追溯到1978年。当时，Chris Curry 和 Hermann Hauser 联合创立了一家名为Acorn Computers的公司，并成功获得了 BBC Micro 的制造和生产权。作为该计划的一部分，Steve Furber 教授和 Sophie Wilson 设计了第一个 Arm 处理器 ARM1，能高效执行 Acorn 计算机上运行的程序指令（例如文字处理、电子表格计算和图形渲染）。这为 Arm 的现代处理器奠定了基础。
 
到了1990年，Acorn Computers联手Apple Computer（现为 Apple Inc.）和 VLSI Technology（现为 NXP Semiconductors N.V）联手成立了一家合资企业，这就是后来名誉天下的Arm公司。1993年，基于Arm架构的Apple Newton推出，但市场销量并不理想，这就促使担任Arm CEO的Robin Saxby开拓了Arm IP授权业务模式，并在当年与芯片供应商德州仪器 (Texas Instruments) 签署了一项协议。自此以后，Arm逐渐成为了行业巨头，并开辟了一个新赛道。
 
在产品方面，从早期的Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M，发展到后来增加Mali GPU。再加上近年推出的Cortex-X以及Immortalis GPU，Arm已经打造起了一个丰富且充足的“锦囊袋”。通过与生态伙伴的合作，Arm打造出了专用解决方案，将软硬件相结合，使客户能够在物联网 (IoT)、个人设备、汽车和数据中心等领域实现专用化。
 
首先看物联网方面，凭借 Arm Cortex-M55、Cortex-M85 以及新推出的 Cortex-M52，Arm能够持续提供合作伙伴所需的各种性能，从而满足 AI 时代人们对物联网日渐增长的需求。这些产品还可与增加 150 条新标量和矢量指令的 Arm Helium 搭配使用，获得性能大增的AI 性能；来到个人设备方面，Arm在Cortex-A、Cortex-X和旗舰级 GPU——Immortalis方面的实力也不用多言，公司也凭借这些领先产品，获得了全球领先厂商的认可。
 
在汽车方面，Arm 的Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M CPU；Mali GPU；Mali ISP和CoreLink Interconnect 等系统IP能够提供广泛的支持。当中，AE IP（Automotive Enhanced，汽车增强）可针对汽车应用最为关键的功能安全，带来解决方案。让你无论是在规划设计下一款电动汽车，还是正在努力实现 Level 5 的自动驾驶，都能从Arm IP 以及全球最大的开发者生态系统中获得全方位的安全和性能。
 

 
至于近年来大热的基础设施方面，Arm 为此推出了 Arm Neoverse 平台。如Arm所说，全球基础设施的变化日新月异，为的就是因应持续成长的工作负载和不断增加的效能需求。而Arm Neoverse 系列可针对云端、边缘和5G 网络进行最佳化，提供出色的速度、节能、效能功耗比及效能成本比，因应未来基础设施及其客户的需求。
 
Arm强调，公司将一如既往地致力于 IP 授权业务，希望能为合作伙伴提供更高的灵活性，让他们选择最适合的方式进行产品开发。但与此同时，公司也看到了行业正在发生的转变。于是他们从仅为一个IP供应商，转型为一家计算平台公司。Arm直言，之所以会有这样的决定，是因为公司管理团队从约10年前开始，就意识到要想帮助合作伙伴在各个应用领域实现专用化，还需要做得更多。
 

 
据介绍，Arm当前提供的解决方案包括了Arm 全面计算解决方案 (Arm Total Compute Solutions)、Arm Neoverse平台、Arm Corstone、SOAFEE 等计算平台。在Arm看来，通过提供一个完整的解决方案，不但可以帮助客户快速地将产品推向市场。同时，客户也可以选用个别的 Arm IP，按自己的需求自行配置，这正是 Arm 的独特之处。
 
Arm 强调，公司计算平台由计算、性能和软件这三大支柱所驱动。作为全球最普及的计算平台，Arm 平台的问世得益于计算和软件相结合所实现的出色性能与能效表现。该平台离不开硬件和软件的紧密集成，而这正是Arm在过去十年里大力投资的领域。
 
正是得益于这些持之以恒的投入，Arm成为了技术世界当之无愧的基石。以近年来火热的AI为例。据Arm透露，目前有 70% 的机器学习应用已经运行在 Arm 平台之上。随着更多具备 AI 功能的设备面向市场，这一比例还将持续攀升。
 
在与笔者的交流中，Arm多次强调了基础设施业务在公司未来发展的重要性。从整个行业的发展现状看来，这也是一个必然。
 
基础设施，下一件大事
 
纵观当前的科技行业，数据中心无疑是其中毫无争议风口浪尖。
 
其实自早些年的大数据浪潮开始，数据中心就走向了舆论的中心。但在进入近年，人工智能的火热，叠加去年以来的大模型热潮，数据中心正在以前所未有的速度席卷全球。这给服务器供应商带来了大笔的生意。
 
根据IDC预测，服务器出货量将在未来几年保持稳定增长态势。如下图所示，在传统服务器需求高企之余，AI服务器也正在高速增长，这主要受惠于人工智能对GPU的需求所带来的服务器需求的转变。与此同时，服务器架构同时还在发生一些显著的改变。
 

 
Mohamed Awad以英伟达为例告诉半导体行业观察，如下图所示，传统的服务器系统架构中左边是内存，然后内存连接到一个通用的现成CPU，这个 CPU 又负责管理多个加速器。在过去，这样的传统架构是市场上唯一可用的架构。但这个架构有一个问题，那就是CPU 以及加速器之间的接口直接限制了产品最终的性能水平。
 
 
“因为所有的加速器都必须要通过一个 CPU 访问额外的内存，这样就无法达到内存的一致性，也就意味着加速器的性能无法被充分利用，也就无法很好地支持生成式 AI 时代的需求。”Mohamed Awad解析说。
 


有见及此，市场正在推动一种现代的系统架构，让每一个定制 CPU 都可以单独和一个加速器相连，使其拥有较强的内存一致性。借助这样的架构，设计方才能更好地根据用户的实际场景和用例进行 CPU 设计，从而将加速器的使用效率提到最高。
 
Mohamed Awad强调，英伟达在其NVIDIA GH200 Grace Hopper 超级芯片上对此架构做了实践。测试数据显示，在这样的架构当中，72 颗 Arm Neoverse 核心，加上来自 NVIDIA GPU的组合所达成的AI 性能较基于x86架构的系统可提升 10 倍。
 

 
由此可见，这是一个非常成功的尝试。事实上，Arm Neoverse在过去多年里已经获得了多家芯片公司的青睐。例如美国的Ampere computing就是其中一家。至于国内，更是专注者众多，包括但不限于遇贤微电子、鸿钧微电子等厂商已经成为产业的重要参与者，其他如云豹智能等做DPU的厂商，也看上了Arm Neoverse的计算能力和Arm的生态。
 
除此以外，包括亚马逊、微软和阿里巴巴在内的云厂商也瞄向了Arm Neoverse。在Mohamed Awad看来，之所以他们会做出这样的决定，是因为他们能够通过和 Arm 的合作，根据自己的用例和基础设施来打造并优化解决方案。
 
为了方便开发者基于 Arm Neoverse 做产品开发，Arm还推出了能够提供完整子系统的Arm Neoverse 计算子系统 (CSS) 。基于此，合作伙伴可以通过直接采用或者按需选用的方式，加速产品的上市进程。
 
“总而言之，Neoverse CSS 能够帮助我们的合作伙伴进一步降低投资，加速整个生态系统对我们解决方案的可访问性，同时加速合作伙伴产品的上市时间。”Mohamed Awad总结说，他进一步指出，有合作伙伴的反馈，通过使用 Neoverse CSS，可以节省了长达 80 人/年的工程师时间；另一个客户则表示，通过使用Arm的 Neoverse CSS，让项目从概念到流片时间缩短至13 个月。
 
Mohamed Awad告诉半导体行业观察，从基础设施的角度来说，Arm 希望从更加广义的角度来界定 AI。“传统意义上，大家所提到的 AI 都是服务器当中的 AI 或生成式 AI，但是我们相信，未来当我们在讨论 AI 时，它还可以存在于边缘，存在于网络当中，从传统的数据端，一直到存储，到服务器，将融入每一个过程当中。”Mohamed Awad表示。在他看来，正是由于本身所具备的非常开放的合作模式，让公司能够帮助初创公司以及行业中的成熟企业去创新，创造非常独特的解决方案。当然，这些企业还可以借助于 Arm 所提供的强有力的软件生态系统，将这些创新真正地融入到基础设施当中。
 
对于Arm来说，和其他芯片公司一样，他们也需要面对地缘政治的困扰。但Arm中国区业务全球副总裁邹挺重申，公司将一如既往地在合规的情况下支持每一位合作伙伴和生态系统。“Arm 也积极参与数据中心、云计算等本土的生态、开源软件社区，包括龙蜥社区等，帮助这些社区能更好地融入Arm全球生态系统中。”邹挺告诉半导体行业观察。