芯片戰(zhàn)爭：英特爾苦追ARM 聯(lián)發(fā)科挑戰(zhàn)高通

　　蘋果新一代iPhone今天將在全球10個國家和地區(qū)上市銷售。在iPhone 5s所采用的A7處理器則是第一款應用在智能手機上的64位系統(tǒng)芯片。

　　手機處理器芯片正在越來越成為一個高性能中心，提供超級動力并盡全力控制功耗。除非拆機，否則你看不見它，但它的影響無處不在……

　　除了跑分、四核、1.5Ghz這些表面數(shù)字之外，你還想多了解一些關于手機芯片的故事嗎——為什么ARM占據(jù)了這個市場90%的設計份額?為什么高通的芯片很貴依然是市場第一?

　　好吧，開始講故事了。當然，它更像是一場戰(zhàn)爭。

　　序曲：這個江湖其實是有秩序的

　　接下來會登場的角色有很多，智能手機芯片領域的各方勢力，也是有江湖座次的。

　　和笑傲江湖里的故事設定不同，芯片領域，越靠近底層的地位反而越高(但不一定最賺錢)。從直觀很容易理解，手機芯片的最基本應該是一個實體的小方塊。小方塊里面，藏著人類最閃亮的智慧結晶。

　　要讓小方塊執(zhí)行任務，需要用一種它可以聽得懂的語言，那就是指令集。小方塊就聽它的，所以，它最牛。

　　但故事里最牛的一般會有兩個，否則江湖的巔峰就太寂寞。指令集也分裂出兩大陣營，復雜的(CISC)和精簡的(RISC)。這部分似乎有些深奧了，因為出現(xiàn)了英文縮寫。其實不必理會它，我們繼續(xù)用感性的方式去理解——復雜的那個是復雜的，精簡的那個是精簡的。

　　關于復雜指令集與精簡指令集的競爭歷史可以單獨寫一本書，我們這里略過很多和今天無關的內(nèi)容，簡單的做個總結式介紹，復雜指令集今天的代表是Intel的x86系統(tǒng)，因為復雜，所以可以做很多高級的命令，但執(zhí)行的效率偏低，且不易控制功耗;精簡指令集則剛好相反，它盡量控制指令的種類數(shù)量，排除那些使用率較低的指令，甚至固定了指令的長度，因此效率高，功耗低。但在處理長指令時需要進行分割。它的代表便是ARM。

　　復雜指令集更多應用在PC、服務器上，這是Intel的主戰(zhàn)場;精簡指令集更多在手機等微型系統(tǒng)里，這是ARM的天下。當然，發(fā)展到今天，兩大陣營也在互相學習，不斷演進。

　　所以，ARM是最接近智能手機里那個小方塊的人，它是盟主，Intel、MIPS等則虎視眈眈盯著這個位置。

　　陣營：授權帶來的盟主之路

　　在指令集的上面，就是架構了。它就像是一張設計圖紙，告訴工程隊如何建造一個叫做手機處理器的大樓。ARM基本上，就是個畫圖的。

　　但三百六十行，行行出狀元。畫圖畫到極致，那也是天下無敵的。ARM憑借在精簡指令集陣營里不斷的努力，最終成為了低功耗，高效率處理器市場的設計大師。據(jù)最新的市場估算，智能手機里采用ARM架構的處理器比例可能達到90%。

　　更可怕的是，在智能手機芯片之外，ARM還為數(shù)以億計的游戲機、家電、甚至銀行卡、手機卡、公交卡提供芯片設計方案。2011年，ARM的客戶實現(xiàn)了79億處理器出貨量，占有95%的智能手機，90%的硬盤驅動器，40%的數(shù)字電視和機頂盒，15%的單片機，和20%的移動電腦市場。而2012年，采用ARM架構授權的芯片總體出貨量數(shù)據(jù)達到了87億顆。

　　有一點需要格外注意：ARM只是設計了處理器，并不自己生產(chǎn)。所以，它在智能手機市場90%的占有率，都是通過高通、蘋果、三星和聯(lián)發(fā)科等芯片解決方案商來實現(xiàn)的。ARM采用知識產(chǎn)權授權的形式，把自己每一代的芯片設計提供給合作伙伴，大家根據(jù)各自的需求進行二次開發(fā)，最終成為上市商用的產(chǎn)品。

　　ARM在產(chǎn)業(yè)里有著一種很超然的地位，但它自己卻賺的不多。2012年，ARM總收入為9.13億美元，遠低于它的那些小伙伴，甚至比不上高通一個月的收入。

　　但ARM依然是整個產(chǎn)業(yè)里最重要的一個。通過授權，它控制了智能手機芯片設計的這一源頭市場和專利技術。針對不同客戶，ARM還非常貼心地推出了各種授權套餐服務。

　　據(jù)統(tǒng)計，ARM目前共擁有300多家客戶近千份可帶來收入的有效授權，基于這些授權的處理器已經(jīng)累計出貨300多億顆。

　　說到這里，我們要把ARM的故事暫時放一放，因為另一個主角有點等不及要出場了。

　　對手：Intel的戰(zhàn)場與后花園

　　Intel在PC和服務器市場風光無限，ARM在移動設備領域獨霸江湖，其實都是各自選擇的結果。早年在PC市場的廝殺中，Intel憑借強大的處理器性能和產(chǎn)品迭代速度優(yōu)勢，將采用精簡指令集的對手打得落花流水，最終奠定了X86復雜指令集的統(tǒng)治地位。甚至在后來，人們逐漸意識到復雜指令集的各種問題，也只能呼吁Intel的優(yōu)化，而再沒有改弦易轍的可能。

　　精簡指令集在PC和服務器端的第一次戰(zhàn)役失敗了。在那個年代，精簡指令集處理器連Intel的車尾燈都看不到，只能望著對方絕塵而去。

　　但是在移動端，局面剛好反過來。Intel基于復雜指令集的處理器一直解決不好功耗的問題，在大設備上這沒什么，但放到小小的移動設備商，這一點就是致命的——你不可能給9毫米厚的手機里按一個九州風神或是酷冷至尊的風扇。

　　精簡指令集陣營終于翻身了，一路隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的浪潮，再度登上了最閃耀的舞臺。

　　但Intel并沒有放棄治療。當這位芯片產(chǎn)業(yè)巨頭卷土重來的時候，沒有再去和ARM勾搭什么精簡指令(曾經(jīng)的XScale也被賣掉了)，而是毅然地基于復雜的X86推出了Atom移動處理器，再次向ARM陣營發(fā)起挑戰(zhàn)。

　　但指令集這么基礎的東西，不是你想換就能換的。以安卓APP為例，其中一部分基于統(tǒng)一平臺開發(fā)，它們遷移到X86相對容易;另一部分對執(zhí)行效率要求高的應用，通常直接針對ARM精簡指令集的底層系統(tǒng)開發(fā)優(yōu)化，如果要切換到Intel的X86，需要做很多修改。

　　據(jù)統(tǒng)計，當前的安卓應用中，有25%是屬于針對ARM做特別優(yōu)化開發(fā)的。雖然Intel在Atom架構里內(nèi)置了一個可以將ARM應用轉化為X86的功能組件，但犧牲的依然是效率。

　　Intel一定會繼續(xù)推動和鼓勵開發(fā)者轉向X86平臺，以此來侵占ARM陣營的市場。但另一個壞消息是，經(jīng)歷過第一次戰(zhàn)役，精簡指令集陣營對PC和服務器市場明顯不甘心，ARM已經(jīng)將產(chǎn)品延伸到這兩個領域，開始侵襲Intel的后花園了。

　　ARM的對手還有一個榮光不再的MIPS，在被Imagination收購后，MIPS似乎重新提振了信心，Imagination CEO在一次采訪中宣布，MIPS在未來五年內(nèi)，將拿下芯片設計領域25%的市場份額。

　　伙伴：高通、蘋果、三星們的博弈

　　Strategy Analytics發(fā)布的報告顯示，2012年全球智能手機芯片市場中，高通以43%份額位居第一，之后是蘋果的16%和三星的11%，聯(lián)發(fā)科排行第四。

　　他們都是ARM的客戶和伙伴。ARM提供基于精簡指令集的標準芯片架構設計，然后高通、蘋果、三星這群小伙伴會對著原始版進行修改。

　　于是，你看到了各種不同的新鮮玩意。高通的驍龍，蘋果的A7，三星的Exynos，聯(lián)發(fā)科的MT系列，Nv的Tegra……每個修改后都個性鮮明，但又不會離ARM劃定的范圍太遠。

　　實際上，廠商的能力越強，對ARM原始設計的修改就會越深入，出來的產(chǎn)品也會更加有競爭力。

　　高通在這一塊走的比較遠，由于自身擁有通信DSP等大量專利，它基于Krait架構的驍龍系列，已經(jīng)有很深的自我定制影子。高通芯片的一個特點就是穩(wěn)定，第二個特點就是貴。但由于掌握了CDMA等3G和4G的標準專利，即便手機廠商選擇了其他公司的芯片，也還是要在通信模塊上給高通交一份錢——這被業(yè)內(nèi)形象的成為“高通稅”，征“稅”對象幾乎涵蓋所有的3G手機廠商，不管你用的是哪家芯片——除非你將手機取消通話功能。

　　隨著競爭對手(尤其是聯(lián)發(fā)科)的崛起和高通自己在4G專利數(shù)量和授權價格等方面的不利因素，未來，高通的日子可能不會像今天這么舒服了。

　　蘋果的修改也挺狠。ARM在服務器領域推出了v8架構的64位處理器方案，尚未完全成熟地實踐到移動端，蘋果就自力更生地改出來一個A7。而三星在48小時內(nèi)就宣布自己的64位也快搞好了。

　　蘋果處理器的一個特點是高效，得益于自己的軟硬件一體化，它的雙核常常比別人的四核還流暢。第二個特點就是GPU(圖形處理器)，別看蘋果升級CPU扭扭捏捏，在GPU路線上卻一直不吝投入，iPhone系列和iPad系列中，蘋果芯片的GPU通常都是同時代其他產(chǎn)品的超越目標。

　　三星是芯片陣營里相對特別的，它即自產(chǎn)自銷，憑借強大的手機出貨量占據(jù)了芯片市場的第三位置，同時也幫蘋果做過一系列的芯片，直到最近才傳出蘋果可能轉向與臺積電合作的消息。在經(jīng)歷了真假八核的爭論后，三星宣布將于第四季度推出Exynos 5真八核版本，還將推出64位處理器。

　　三星在芯片戰(zhàn)爭中有著自己獨特的優(yōu)勢，三星智能手機的強大出貨量可以基本保障它在芯片更新中的研發(fā)成本分攤，而不至于在芯片設計創(chuàng)新上畏首畏尾。

　　還有聯(lián)發(fā)科。在中低端市場，聯(lián)發(fā)科有著很強的號召力。其針對山寨手機開創(chuàng)的一站式“交鑰匙”服務，至今仍被視作中國山寨手機橫行世界的幕后功臣。

　　隨著在4G通信和四核甚至八核的研究積累，聯(lián)發(fā)科會在接下來對高通形成不小的挑戰(zhàn)。蘋果和三星的手機芯片客戶基本上就是自己，高通和聯(lián)發(fā)科才是市場重合的冤家對手。

　　尾聲：我是小方塊，這是我的故事

　　小方塊身邊依然是ARM的天下。

　　ARM與Intel、MIPS的芯片設計之爭，高通、蘋果、三星、聯(lián)發(fā)科、Nv、Intel的芯片解決方案之爭，最后才是各大手機廠商的產(chǎn)品之爭。

　　ARM很超然，Intel很孤單。江湖里大家一會是小伙伴，一會又成了新對手。