纵观全球芯片产业链公司,除了威名赫赫的英特尔、台积电、高通等巨头外,有一家公司虽然在台前露脸的机会不多,却一直深处幕后深藏功与名但依然死死的卡住了绝大多数芯片领域大佬们的脖子,这家公司就是发源自英国、如今属于日本软银麾下,正处于被收购的风口浪尖之上的半导体IP供应商ARM(Advanced RISC Machine)。

 

要说Arm有多NB,看几组数据就知道了:2020年,基于Arm架构的芯片出货量同比增长12.7%到250 亿颗;迄今为止,全球已诞生1800亿颗基于Arm 架构的芯片;仅在2020年第4季,全球基于Arm架构的芯片出货达到了创纪录的67亿颗,超越了x86、ARC、Power 和MIPS 等其他架构芯片出货的总和。

 

 

总而言之,Arm公司自己本身虽然没有设计制造任何一颗芯片,但基于Arm底层架构的芯片,却统治了几乎全球全部智能手机、平板电脑以及部分PC市场,并正逐渐侵蚀服务器芯片、网络设备芯片、工业机器人芯片和自动驾驶芯片领域。

 

 


也正因如此,当美国芯片设计巨头英伟达宣布要以540亿美元的天价收购Arm时,全球芯片领域企业都紧张起来,各国政府都针对性开展细致审查,唯恐这么强大的一家公司的所有权变动导致本国芯片企业受损。

 

为什么Arm芯片架构这么重要,乃至可以卡住全球智能手机芯片的脖子?

 

Arm架构是一种采用Arm指令集系统、并且根据不同适用范围开发的处理器芯片体系结构。对于高端芯片这种人类能接触到最复杂的技术产品,芯片厂商在得到Arm授权后可以在Arm盖好的楼体结构(Arm指令集+芯片设计方案)上加以完善就能建起属于自己的芯片大厦,不需要重新从地基开始打起,不但大大降低了芯片设计难度,同时还能受益于Arm多年的积累使得设计出的芯片具备低功耗、低成本、高性能等优点。

 

但这并不是芯片设计厂商们不能抛开Arm另起炉灶的唯一原因。之所以Arm在移动终端芯片上有统治级的地位,还因为Arm指令集在移动设备上已经形成了完整的生态链,全球移动设备从操作系统到上层应用软件几乎都是基于Arm架构开发的。就算芯片厂商有从零开始的芯片设计能力,但如果得不到产业链上下游的支持,依然只是闭门造车。

 

 


所以,Arm的地位有点类似于Windows在操作系统中的位置。就算苹果、三星、高通、亚马逊等全球顶尖的芯片公司或科技公司,也都全部投入Arm的怀抱,采用Arm授权的Arm架构进行芯片研发。

 

而在这样的背景下,我国芯片设计公司也纷纷加入Arm阵营,基于Arm架构开展芯片自研。不过,长期以来在普通民众眼中,其中最出名的还要数华为海思基于Arm架构研发的麒麟系列手机芯片,目前该系列芯片已被广泛应用于华为旗下包括Mate、P系列的各型号高中端手机中。

 

而阿里旗下的芯片公司平头哥,则是继华为海思之后另一家在Arm芯片自研上取得重要突破的芯片设计公司。

 

 


在10月19日的云栖大会上,平头哥正式发布了自研“倚天710”芯片。

 

 


与华为海思的麒麟芯片主要应用于智能手机上不同,这次阿里平头哥推出的“倚天”芯片是一款基于Arm的通用服务器芯片。而目前全球能设计通用服务器芯片的厂家无非也就是英特尔、AMD等屈指可数的几家顶尖芯片设计公司,整个市场完全被美系企业占据。

 

 

 

全球服务器芯片市场份额,英特尔一家独大

 

 因此,“倚天”推出的意义不亚于当初麒麟芯片在高端智能手机芯片领域代表国产高端芯片突围的意义。
“倚天”到底实力怎样?

 

芯片最关键的参数就是芯片制程。“倚天”的制程达到了目前业界最顶端的5nm,与高通、苹果最高端手机芯片制程相同,甚至领先于英特尔与AMD目前最先进的7nm服务器芯片产品。难能可贵的是,倚天是全球第一颗采用5nm工艺的服务器芯片。

 

而正是由于采用了5nm制程,单颗“倚天”芯片内集成了128核、可容纳600亿根晶体管。天量的晶体管数量代表着芯片恐怖的运算能力,在标准测试集SpecInt2017(SPEC成立于1988年,由斯坦福大学、清华大学、微软、等全球几十所知名大学、研究机构、IT企业组成,是一个全球性的、权威的第三方应用性能测试组织,它旨在确立、修改以及认定一系列服务器应用性能评估的标准,其最新的CPU基准测试工具即为SPEC CPU 2017)上,倚天芯片的性能分数超过440,这一成绩甚至领先亚马逊的Arm服务器芯片产品。

 

 

最后来说说“倚天”的意义。对于阿里来说,“倚天”的问世意味着每时每秒都面对海量并发计算的阿里可以提升云计算的效率、降低成本。据估算,倚天710芯片比现在标杆芯片能耗比提升50%以上。

 

 

当然,自研的“倚天”也让阿里云不再受制于人,被“卡脖子”的风险大大降低。

 

而对于中国芯片产业界来说,“倚天”同样意义重大,因为这意味着除了华为外,中国又出现了一家在高端芯片领域可以与欧美芯片巨头们掰手腕的芯片企业,让世人看到了阿里真的不再仅仅是一家“没有技术含量”卖货的电子商务企业。

 

不过,值得注意的是,就算“倚天”是自研芯片,但毕竟其终究是基于Arm公司知识产权的Arm架构,就算Arm公司已经明确发布声明称“Arm既有源于美国的IP,也有非源于美国的IP。经过全面的审查,Arm确定其Armv9架构不受美国出口管理条例(EAR)的约束”,但当初华为遭到美国断供时曾经一度出现Arm公司停止授权的危机依然历历在目。

 

因此,若想真正在芯片设计领域摆脱“卡脖子”困境,根本还是要在芯片底层架构上有所突破。

 

好在开源的RISC-V芯片架构目前已成气候,而中国芯片企业也开始逐步尝试基于RISC-V架构开展芯片自研。兆易创新在全球首个推出基于RISC-V的32位通用MCU、泰凌微电子推出全球首款通过PSA认证(芯片信息安全保护能力方面的国际认证)的RISC-V架构芯片、中科蓝讯发布其首款自主RISC-V内核MCU芯片、汇顶科技推出采用RISC-V内核的物联网解决方案专用MCU产品等。我国芯片军团已经成为推动RISC-V前进的一股重要力量。

 


而在RISC-V商业化道路上阿里平头哥同样走的很激进。平头哥相继推出基于RISC-V架构的玄铁902、906、907及910多款处理器产品,2021年3月,平头哥成功将Android 10移植到玄铁910处理器上,标志着其性能达到旗舰智能手机级别。截至目前,玄铁系列嵌入式处理器已量产超20亿颗,应用在机器视觉、工业控制、车载终端、移动通信、多媒体、无线接入和信息安全等各个领域。

 

总之,“倚天”的面世让人看到了阿里平头哥在芯片技术上的硬实力,而平头哥在RISC-V架构芯片自研上的努力则更加彰显了其攻坚芯片自研的决心。希望“倚天”不只是昙花一现,而是能成为平头哥乃至中国芯片企业进入高端芯片自研领域的排头兵,拭目以待吧。