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四年出货一千亿!Arm凭什么?

2018-10-31
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日前在深圳举办的Arm 2018年度技术研讨会上,Arm中国总裁吴雄昂先生表示,从1991年起,Arm公司用了26年才完成芯片出货量千亿颗的目标。但在物联网和人工智能的多种新兴应用的推动下,预计Arm下一个千亿芯片出货将于2020年达成,时间周期大大缩短到四年。按照这个增长速度,一万亿颗芯片出货量也将指日可待。


Arm芯片出货量回顾


按照Arm的说法,之所以能够达成这样的目标,与公司目前的市场和产品布局密不可分。


更强的CPU拓展更大的市场


CPU无疑是Arm的重要组成。以大家最常见的手机SoC为例,现在市场上99%的手机SoC都嵌入了Arm CPU,这主要得益于他们在生态建设和性能更新上面的努力。根据数据显示,自2013年以来,Arm的CPU每周期执行的指令数量增长百分比保持了每年两位数的增长。基于这些强悍的性能,基于Arm IP的芯片正在帮助其客户在始终在线PC、移动设备和可穿戴设备等市场开疆辟土,Arm也在本次技术大会上强调了他们的CPU产品线的更新。


资料显示,截止到现在,Arm CPU方面表现最优越的产品是Cortex-A76。与上一代产品相比,这个今年五月发布CPU在不影响功耗效率的情况下,实现了前所未有的35%的性能增长,华为Kirin 980就嵌入了这个CPU。Arm方面表示,这个CPU可以让消费者在智能手机上实现更多的额功能,并且能将设备性能水平提升至笔记本电脑的级别。


Arm Cortex A76与桌面级PC性能的对比


除了发布A76,Arm在今年还首次公布了其CPU路线图,首次提前对外披露其接下来的CPU发展计划。



据介绍得知,Arm将于2019年推出代号为Deimos的架构,这个基于Arm DynamIQ技术开发的产品针对最新的7nm工艺进行了优化,计算性能较之A76将至少提升15%;而2将于2020年推出的Hercules同样是基于DynamIQ技术,并将针对5nm和7nm两个节点进行优化。Arm方面表示,就算不计算来自5nm进程本身实现的效率增益,2020年推出的Hercules除了计算性能的提升外,还能将功耗效率和硅片面积效率提升10%。


此外,Arm Artisan物理IP平台和Arm POP IP还将帮助Arm的合作伙伴在其所选的任意制程节点下发挥极致性能与功耗效率。


在这些产品的推动下,除了智能手机市场,Arm还可以在移动PC上为芯片商、终端商和消费者带来更多的机会。


自动驾驶级处理器带来的无限可能


如果说在传统CPU上的更新,是Arm巩固已有势力的一种方式。那么拓展自动驾驶处理器,则是Arm面向新应用祭出的又一个杀手锏。


近年来,随着安全驾驶、辅助驾驶和自动驾驶概念的火热,汽车厂商给处理器又提出了新的需求,而Arm的Cortex A76 AE(这里AE是“汽车增强型”的意思)则是为了这个市场而生的。这里面涉及的庞大市场,也是Arm进军这个市场的重要原因,而Arm本身在这里也早就获得了不错的表现。


统计显示,在汽车辅助驾驶使用的ADAS应用芯片中,Arm IP的市场占有率高达65%,这主要得益于Arm一直以来对汽车安全的重视。在这个基础上,Arm就推出了前文提到的,专为汽车行业设计的全新产品Cortex A76 AE。



据Arm介绍,这个处理器是全球首款集成功能安全的自动驾驶级处理器,并针对7nm工艺进行了优化。作为一款颠覆性的全新处理器,Cortex A76 AE具有分核—锁步功能,结合了自动驾驶应用所需的处理性能和搞汽车安全完整性,能够实现以往锁步CPU部署中无法实现的灵活性:


首先,SoC中的CPU群集可配置成“分核模式”以实现高性能,其中群集中的两个(或四个)独立CPU可用于各种任何应用程序;其次,若果配置成“锁步模式”下,CPU将处于锁步庄爱,在群集中创建一对(或两对)锁步的CPU,以实现更高的汽车安全完整性应用。值得一提的是,这个CPU集群可在硅片生产后配置为在任一模式下混合运行。


Arm方面表示,选用了这个CPU IP的汽车主机厂可以在其原型车辆中设计仅需瓦级而非千瓦级能耗的自动驾驶系统,借助低能耗实现电动车辆的续航时间。Cortex A76 AE是Arm“汽车路线图”中的第一款产品,未来他们将会推出Helios-AE和Hercules-AE系列,继续为汽车产业保驾护航。


推全新Neoverse处理器助力基础设施构建


从产业发展来看,近年来火热的5G、大数据、人工智能和云计算也给相关的基础设施建设带来了新挑战,拥有深厚技术积累的Arm也正在积极把握当中的机会。本月中,Arm针对5G网络和下一代云端到边缘基础设施创立的全新基础设施级IP及开发路线图详细信息。据了解,这个业界首创的Arm Neoverse解决方案专为更高级别的性能、安全性和可扩展性而设计的,通过从微架构设计到芯片、软件和系统的创新,满足整个计算领域多样化且不断变化的需求。


Neoverse 主要面向大规模云数据中心、存储解决方案和5G网络而设计的,其设计的原则主要是为了为云原生和联网工作负载专门构建的一流高性能、安全IP和架构;这些针对先进制程节点优化的可扩展IP,能够实现横跨基础架构的系统。凭借Arm Neoverse专门构建的IP,将能够支持从超大规模到边缘访问的许多计算需求。


Arm Neroverse产品路线图


新的路线图专为基础设施而设计。从上图可以看到,首个基于7纳米技术的“Ares” IP平台将于2019年初推出,至2021年,每一代平台更新将带来高达30%的性能提升。从Arm的介绍我们得知,Neoverse IP路线图是专门针对独特的性能、效率和可扩展性要求而设计,从而可适应数据模式的不断变化、全新的工作负载挑战以及为支持万亿互联智能设备而不断发展的基础设施带来的持续需求增长。


Arm基础设施事业部高级副总裁兼总经理Drew Henry表示:“今天Arm发布为实现万亿互联设备的世界奠定基础的新型全球基础设施 Neoverse,这是整个云计算、网络和存储领域具有颠覆性的事件。Arm Neoverse IP将使我们广泛的生态系统合作伙伴能够将基础设施从云端向边缘转型,将计算性能推送到最需要的地方,将数据存储到最合适的位置,同时不断改进网络,将复杂的世界能够安全地互联。”


为了帮助客户更好地建设生态,在服务器方面,Arm还同期推出了基于Arm架构的服务器合规认证计划Arm Server Ready,旨在帮助看用户安全、合规地部署Arm服务器系统。与移动应用不同,在服务器和基础设施领域为每个平台修改操作系统是不可接受的,因此一个基本的标准集对于服务器和基础设施市场尤其重要。 标准允许不同产品之间在保持兼容性的同时,使各个合作伙伴能够在其中进行创新和差异化。


扩容DesignStart,加速嵌入式设计


对Arm业务模式有了解的读者应该知道,他们是依赖于其独特的授权模式生存的。在过往,芯片设计者想用Arm的IP进行设计,必须首先给Arm一笔授权费用,才能获得相应的IP。但在DesignStart推出了以后,这个模式有了新转变。


不同于ARM标准授权模式,DesignStart项目不需要在设计阶段进行授权,而是等到芯片量产后,再开始支付授权专利费用。这是Arm针对现在芯片设计新趋势做出的决定,且面向的只有Cortex M0和Cretex M3两个产品线,但今日,Arm将Cortex A5带入了这个计划,进一步助力产业发展。这也势必会给芯片产业带来新动能,帮助Arm达成四年千亿芯片出货的目标。



Cortex-A5是Arm旗下运算级的核心架构,也同时是最低功耗又同时可支持Linux的应用处理器,较原本Arm DesignStart所提供的Cortex-M系列架构能带来更进阶的设计应用,尤其可支持Linux系统,足以为应用导入中介软体与应用程式。


Arm方面表示,通过专门的网站和简易版合约,DesignStart项目能够让开发人员迅速、轻松地使用Cortex-A5处理器,从而加快产品上市速度。凭借其很小的芯片面积(以40纳米工艺为例,部署面积小于0.3平方毫米)和超高的效率(以40纳米工艺为例,有效功率可达到100uW / MHz左右),该处理器在降低制造成本的同时,还可实现Cortex-A系列CPU最低的闲置功耗。该处理器可提供Cortex-A7、Cortex-A9和Cortex-A32处理器性能的70%到80%,并可配置为具有先进SIMD数据处理功能的完全一致的四核设计,或配置为用于快速连接到机器学习或其他定制处理器的高性能加速器端口。


另外,Cortex-A5可藉由纳入Linaro 机器学习计划当中的Arm神经网路推论引擎支持机器学习应用,可为开发者的应用带来先进的机器学习功能;同时 Arm Mbed Linus OS可助采用Cortex-A的物联网装置建构Pelion物联网平台,取得安全、容易管理且迅速开发的统一环境。


通过将Cortex-A5纳入到DesignStart项目,开发人员将能够在业界最大的技术生态系统支持下完成设计。该生态系统不仅为开发人员提供丰富的资源,同时还为他们扩展其产品提供坚实的基础,从而使其能够自信地展开设计。


设立Arm中国,积极拥抱中国市场


对于Arm这家上世纪九十年代创立于英国的公司,在智能手机的十年普及之后,大家应该对其有了充分的了解。作为全球最大的IP授权公司,Arm提供了芯片设计所需的重要IP,他们开发的产品也大大降低了工程师开发芯片的难度和时间。


Arm的服务


在软银公司于2016年宣布亿320亿美元的报价将这个公司收归囊中,Arm更是声名大噪。而中国则是Arm不容忽视的一个重要市场。


据吴雄昂介绍,在过去的二十多年里,Arm在中国的合作伙伴已经超过200个,相关客户的Arm芯片出货量也超过了110亿颗。最重要的是,与2006相比,中国Arm芯片2017年的出货量提升了170倍。可见Arm对中国芯片产业的重要性,还有中国市场在Arm心目中的地位。


Arm芯片在中国的表现


在万亿物联网市场即将爆发之际,Arm针对庞大的中国市场做出了一个重要决定,帮助中国芯片产业发展,那就是成立了Arm中国。


Arm中国的业务模式


吴雄昂表示,Arm中国是由中国多家基金与Arm共同参与建立的公司,在这家新公司中,中国资本所占的股权高达51%,而Arm公司的股权份额则为49%。新成立的Arm中国将会针对中国市场,开发出本地所需的产品,更好服务当地的客户。


在Arm与Arm中国的协同下,本土的芯片产业将会上到一个新台阶。




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