觀察｜此芯科技孫文劍：ARM架構晶片如何撬動傳統PC市場

蘋果M1晶片“帶飛”ARM架構，撬動x86和英特爾傳統PC晶片市場的主導地位，ARM CPU晶片進入高性能計算市場。這是給x86陣營敲響的一記警鐘，也是創業者的機會。

通用智能計算晶片初創企業此芯科技（上海）有限公司（即“此芯科技”）創始人孫文劍日前在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）專訪時表示，ARM指令集越來越優化，生态積累越來越成熟，工藝節點也到了7納米、5納米，基于ARM架構的CPU性能本身得到飛速發展。ARM指令集晶片已經在移動裝置、嵌入式裝置中普及，它也憑借算力、功耗、生态上的快速發展，正大舉進攻高性能計算市場。“ARM技術的發展已經到了能夠搶奪x86市場這樣一個時間點上。”尤其是蘋果M1晶片用不到一年時間就開始撬動x86陣營在傳統PC晶片市場上數十年的主導地位。

2021年出走AMD（美國超威半導體公司），聯合創立此芯科技，孫文劍說，把具有能效比的ARM應用到高性能計算這個技術變革本身，我們與全球一流的晶片廠商幾乎站在一條起跑線上。

英特爾、AMD兩大巨頭領跑桌面與伺服器CPU市場，目前中國各類晶片創業公司也層出不窮。此芯科技投資方啟明創投合夥人葉冠泰對澎湃新聞（www.thepaper.cn）表示，CPU的發展和作業系統密不可分，要平衡硬體創新與中國軟體生态培養。蘋果有自己的生态，安卓是開放式的生态，中國應該要有一個更開放的純軟體生态系統。

“高端晶片行業其實是一個全球競争非常殘酷、拼真刀真槍的行業。”葉冠泰說，中國半導體未來要成功，中國要成為世界級晶片強國，必須利用全球資源不斷學習不斷進步。

ARM架構晶片撬動傳統PC市場

CPU是計算機系統的運算和控制核心，常被稱作計算機的大腦。目前CPU指令集架構可以分為兩類：一類是以x86為代表的複雜指令集（CISC），占領了桌面計算機和伺服器市場；另一類是以ARM、MIPS等為代表的精簡指令集（RISC）。

CISC通過設定一些功能複雜的指令，把一些原本由軟體實作的常用功能改用硬體的指令系統實作，以此提高計算機的執行速度。

不過CISC處理的是不等長指令集，造成了一些不必要的等待，對硬體內建度、工藝要求也高。CISC型CPU所包含的單元電路很多，為了将電路串聯起來，其結構設計極為複雜，造成這類計算機的CPU面積和功耗很大。

RISC采用等長指令，可以将一條指令分割成若幹個程序或線程，交給不同處理器并行處理，效率高，硬體內建度要求不高。RISC型CPU所包含的單元電路較少，直接表現是CPU面積小，功耗低。

實際上，這兩類架構競争激烈。複雜指令集方面，微軟與英特爾上世紀形成的“Wintel聯盟”主導全球PC市場，推動Windows作業系統在基于英特爾CPU的PC機上運作。而精簡指令集被擠壓到嵌入式市場，在智能手機興起後獲得新市場空間，ARM指令系統和Android作業系統也形成了“AA生态”。

“x86主導的是高性能領域，是以筆記本、桌上型電腦、伺服器傳統上都是x86的天下，低功耗領域的産品則是ARM的天下。”孫文劍表示，ARM架構主導了移動網際網路和IoT領域，随着AR/VR、智能汽車的普及，在未來數字世界，ARM架構的CPU會扮演越來越重要的角色。

它也憑借算力、功耗、生态上的快速發展，正大舉進攻高性能計算市場。“其實過去十幾年，ARM一直試圖去搶x86的市場，但因為産品性能、工藝節點、生态，這些嘗試還看不到有成功的機會。”但孫文劍明顯感覺到，ARM技術的發展已經到了能勝任高性能計算需求的階段，必然會與x86競争。

ARM指令集越來越優化，生态積累越來越成熟，工藝節點也到了7納米、5納米，基于ARM架構的CPU性能本身得到飛速發展。ARM指令集晶片已經在移動裝置、嵌入式裝置中普及，在高性能終端、雲計算等領域處于起步階段，國際大廠紛紛試水自研ARM晶片，擺脫對英特爾的依賴。

在伺服器領域，亞馬遜雲計算子公司AWS已經推出基于ARM架構的AWS Graviton3處理器。在PC方面，蘋果公司2020年推出基于ARM架構的M1晶片，搭載M1晶片的Mac筆記本比x86的待機時間更長，能效比更高。10W的功耗限制下，M1晶片可提供傳統X86筆記本處理器2倍以上的CPU性能。今年3月，蘋果釋出M1 Ultra晶片，再次颠覆個人電腦行業。

蘋果用不到一年時間就開始撬動x86陣營在傳統PC晶片市場上數十年的主導地位。2021年第三季度，ARM晶片在PC市場佔有率約8%，而在蘋果M1晶片上市之前，2020年第三季度ARM在PC晶片中的市場佔有率僅為2%。市場調研機構Mercury Research首席分析師迪恩·麥卡倫（Dean McCarron）認為，ARM架構晶片的PC市場佔有率增長主要得益于M1晶片的銷售。

給x86陣營敲響的警鐘也是難得的機會

“這對x86陣營是一個非常大的警鐘。”孫文劍說，對從業者而言，這是個非常難得的機會。

啟明創投合夥人葉冠泰提到，2020年蘋果釋出M1晶片之前，市場上普遍認為英特爾處理器在伺服器和電腦端的統治地位是無可撼動的。“蘋果M1在打破Wintel聯盟的局勢之後，讓各個廠商看到了更加豐富的産品差異化的實作。”

“我們幾個合夥人也認可這樣的機會，是以決定跳出穩定的工作環境去創業。”2021年10月，此芯科技成立，創業前，孫文劍是AMD中國大BU負責人。目前此芯科技已完成天使輪、天使+輪數千萬美元融資。其中，天使輪投資方為聯想創投；天使+輪領投方為啟明創投，跟投方有元禾璞華、雲九資本、雲岫資本。

“CPU一直是晶片所有種類裡的重中之重。”葉冠泰預測，基于ARM架構的CPU+GPU+NPU，再去适配終端特性的系統級晶片可能是未來市場主流，也給了CPU創業公司一個特别的機會。“是以我們去年花了很多時間來看有沒有這樣一個團隊能夠做出這款晶片。”

目前此芯科技已簽約落地上海自貿區臨港新片區，其總部及CPU研發中心項目總投資19億元，将建設基于ARM架構的高性能CPU晶片研發項目，主要應用于桌面筆記本、資料伺服器等領域。

此芯科技計劃聚焦終端通用智能計算，晶片可用于筆記本、桌上型電腦、高端平闆電腦、AR/VR等場景中。此後逐漸在元宇宙、邊緣計算、雲計算、高性能通用計算等領域突破現有解決方案瓶頸，建構端邊雲一體化的高性能、低功耗完整算力平台。

“把ARM放到PC、伺服器、元宇宙上，這是新的市場，新的應用場景。”孫文劍說，蘋果有自己的iOS系統，M1晶片也已走在前面。在非iOS生态上，高通和聯發科也看到了這樣的新機會，“這是一個非常大的全球性市場機會，我們有我們的優勢。”

“我們和系統的主機廠商、OEM（原始裝置制造商）結合緊密，我們已經深入和這些潛在合作夥伴溝通，了解他們的訴求是什麼，把他們的訴求在我們晶片定義和設計過程當中就反映出來，并在系統層面深入優化。”孫文劍表示，這種深入的合作關系能夠使得晶片在研發時，系統也同步往前開發，縮短産品上市時間。

“x86、ARM陣營各有不同玩家，不同大廠都積累了經驗，但把ARM用到高性能計算這件事本身，我們跟這些大玩家幾乎是在一條起跑線上的。”孫文劍表示，手機晶片領域，高通是天花闆，x86晶片上，英特爾和AMD是天花闆。“将來我們有機會和高通、微軟一塊兒 ‘造房子’，天花闆還沒有，誰能夠到天花闆還不一定。”

平衡硬體創新與軟體生态培養

縱觀全球，英特爾、AMD兩大巨頭領跑桌面與伺服器CPU市場，國産CPU正奮力追趕。2002年，大陸首枚擁有自主知識産權的通用高性能微處理晶片“龍芯一号”誕生，結束了中國計算機“無芯”的曆史。2015年，“中國芯”龍芯CPU首次用于北鬥導航衛星上天。

如今國内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、中國計算機學會理事包雲崗曾撰文提到，繁榮的背後是分散了本已十分稀缺的基礎軟體開發力量，導緻編譯、作業系統等基礎軟體開發者與愛好者由于精力有限而無法兼顧所有指令集的優化，延緩了自主生态的建設。

所謂生态，就像傳統PC市場上英特爾和微軟構成的Wintel聯盟，産業鍊條上的企業各自分工緊密協作，英特爾上司CPU的發展，帶動一批PC硬體和制造企業為其适配，微軟及合作夥伴在作業系統和應用軟體方面同x86晶片緊密協作。

CPU的發展和作業系統密不可分，葉冠泰表示，要平衡硬體創新與中國軟體生态培養。蘋果有自己的生态，安卓是開放式的生态，中國應該要有一個更開放的純軟體生态系統。

“一個硬體系統、一個晶片不可能孤立地為消費者提供算力，一定是要跟作業系統、軟體結合起來的。”孫文劍表示，加大對作業系統、應用程式的投入才能形成整體解決方案，同時要以開放的心态參與全球生态建設。

“高端晶片行業是一個全球競争非常殘酷、拼真刀真槍的行業。”葉冠泰說，中國半導體未來要成功，中國要成為世界級晶片強國，必須利用全球資源不斷學習不斷進步。

“Wintel壟斷了整個桌面系統過去二三十年的發展，打造了一個強大的生态系統，影響了消費者習慣。但這個聯盟本身也遇到了巨大危機，因為消費者已經感受到這個生态缺乏創新體驗。”孫文劍表示，微軟正在以更加開放的心态尋求其他合作夥伴，打造新的生态系統以更符合消費者習慣。

在桌面端，微軟正在加大Window on ARM生态的打造。他表示，未來此芯科技基于ARM架構的高性能CPU晶片将适配Windows、Android、Linux等不同作業系統。“我們會積極适配作業系統，融入到生态系統的建設和發展中。”