芯片戰(zhàn)爭(zhēng)：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(gè)國(guó)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(yīng)用在智能手機(jī)上的64位系統(tǒng)芯片。

　　手機(jī)處理器芯片正在越來(lái)越成為一個(gè)高性能中心，提供超級(jí)動(dòng)力并盡全力控制功耗。除非拆機(jī)，否則你看不見(jiàn)它，但它的影響無(wú)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(guān)于手機(jī)芯片的故事嗎——為什么ARM占據(jù)了這個(gè)市場(chǎng)90%的設(shè)計(jì)份額?為什么高通的芯片很貴依然是市場(chǎng)第一?

　　好吧，開(kāi)始講故事了。當(dāng)然，它更像是一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。

　　序曲：這個(gè)江湖其實(shí)是有秩序的

　　接下來(lái)會(huì)登場(chǎng)的角色有很多，智能手機(jī)芯片領(lǐng)域的各方勢(shì)力，也是有江湖座次的。

　　和笑傲江湖里的故事設(shè)定不同，芯片領(lǐng)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(jī)芯片的最基本應(yīng)該是一個(gè)實(shí)體的小方塊。小方塊里面，藏著人類最閃亮的智慧結(jié)晶。

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

　　但故事里最牛的一般會(huì)有兩個(gè)，否則江湖的巔峰就太寂寞。指令集也分裂出兩大陣營(yíng)，復(fù)雜的(CISC)和精簡(jiǎn)的(RISC)。這部分似乎有些深?yuàn)W了，因?yàn)槌霈F(xiàn)了英文縮寫。其實(shí)不必理會(huì)它，我們繼續(xù)用感性的方式去理解——復(fù)雜的那個(gè)是復(fù)雜的，精簡(jiǎn)的那個(gè)是精簡(jiǎn)的。

　　關(guān)于復(fù)雜指令集與精簡(jiǎn)指令集的競(jìng)爭(zhēng)歷史可以單獨(dú)寫一本書，我們這里略過(guò)很多和今天無(wú)關(guān)的內(nèi)容，簡(jiǎn)單的做個(gè)總結(jié)式介紹，復(fù)雜指令集今天的代表是Intel的x86系統(tǒng)，因?yàn)閺?fù)雜，所以可以做很多高級(jí)的命令，但執(zhí)行的效率偏低，且不易控制功耗;精簡(jiǎn)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(zhǎng)度，因此效率高，功耗低。但在處理長(zhǎng)指令時(shí)需要進(jìn)行分割。它的代表便是ARM。

　　復(fù)雜指令集更多應(yīng)用在PC、服務(wù)器上，這是Intel的主戰(zhàn)場(chǎng);精簡(jiǎn)指令集更多在手機(jī)等微型系統(tǒng)里，這是ARM的天下。當(dāng)然，發(fā)展到今天，兩大陣營(yíng)也在互相學(xué)習(xí)，不斷演進(jìn)。

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

　　陣營(yíng)：授權(quán)帶來(lái)的盟主之路

　　在指令集的上面，就是架構(gòu)了。它就像是一張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙，告訴工程隊(duì)如何建造一個(gè)叫做手機(jī)處理器的大樓。ARM基本上，就是個(gè)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(wú)敵的。ARM憑借在精簡(jiǎn)指令集陣營(yíng)里不斷的努力，最終成為了低功耗，高效率處理器市場(chǎng)的設(shè)計(jì)大師。據(jù)最新的市場(chǎng)估算，智能手機(jī)里采用ARM架構(gòu)的處理器比例可能達(dá)到90%。

　　更可怕的是，在智能手機(jī)芯片之外，ARM還為數(shù)以億計(jì)的游戲機(jī)、家電、甚至銀行卡、手機(jī)卡、公交卡提供芯片設(shè)計(jì)方案。2011年，ARM的客戶實(shí)現(xiàn)了79億處理器出貨量，占有95%的智能手機(jī)，90%的硬盤驅(qū)動(dòng)器，40%的數(shù)字電視和機(jī)頂盒，15%的單片機(jī)，和20%的移動(dòng)電腦市場(chǎng)。而2012年，采用ARM架構(gòu)授權(quán)的芯片總體出貨量數(shù)據(jù)達(dá)到了87億顆。

　　有一點(diǎn)需要格外注意：ARM只是設(shè)計(jì)了處理器，并不自己生產(chǎn)。所以，它在智能手機(jī)市場(chǎng)90%的占有率，都是通過(guò)高通、蘋果、三星和聯(lián)發(fā)科等芯片解決方案商來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ARM采用知識(shí)產(chǎn)權(quán)授權(quán)的形式，把自己每一代的芯片設(shè)計(jì)提供給合作伙伴，大家根據(jù)各自的需求進(jìn)行二次開(kāi)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(yuǎn)低于它的那些小伙伴，甚至比不上高通一個(gè)月的收入。

　　但ARM依然是整個(gè)產(chǎn)業(yè)里最重要的一個(gè)。通過(guò)授權(quán)，它控制了智能手機(jī)芯片設(shè)計(jì)的這一源頭市場(chǎng)和專利技術(shù)。針對(duì)不同客戶，ARM還非常貼心地推出了各種授權(quán)套餐服務(wù)。

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

　　說(shuō)到這里，我們要把ARM的故事暫時(shí)放一放，因?yàn)榱硪粋€(gè)主角有點(diǎn)等不及要出場(chǎng)了。

　　對(duì)手：Intel的戰(zhàn)場(chǎng)與后花園

　　Intel在PC和服務(wù)器市場(chǎng)風(fēng)光無(wú)限，ARM在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域獨(dú)霸江湖，其實(shí)都是各自選擇的結(jié)果。早年在PC市場(chǎng)的廝殺中，Intel憑借強(qiáng)大的處理器性能和產(chǎn)品迭代速度優(yōu)勢(shì)，將采用精簡(jiǎn)指令集的對(duì)手打得落花流水，最終奠定了X86復(fù)雜指令集的統(tǒng)治地位。甚至在后來(lái)，人們逐漸意識(shí)到復(fù)雜指令集的各種問(wèn)題，也只能呼吁Intel的優(yōu)化，而再?zèng)]有改弦易轍的可能。

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

　　但是在移動(dòng)端，局面剛好反過(guò)來(lái)。Intel基于復(fù)雜指令集的處理器一直解決不好功耗的問(wèn)題，在大設(shè)備上這沒(méi)什么，但放到小小的移動(dòng)設(shè)備商，這一點(diǎn)就是致命的——你不可能給9毫米厚的手機(jī)里按一個(gè)九州風(fēng)神或是酷冷至尊的風(fēng)扇。

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

　　但I(xiàn)ntel并沒(méi)有放棄治療。當(dāng)這位芯片產(chǎn)業(yè)巨頭卷土重來(lái)的時(shí)候，沒(méi)有再去和ARM勾搭什么精簡(jiǎn)指令(曾經(jīng)的XScale也被賣掉了)，而是毅然地基于復(fù)雜的X86推出了Atom移動(dòng)處理器，再次向ARM陣營(yíng)發(fā)起挑戰(zhàn)。

　　但指令集這么基礎(chǔ)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(tái)開(kāi)發(fā)，它們遷移到X86相對(duì)容易;另一部分對(duì)執(zhí)行效率要求高的應(yīng)用，通常直接針對(duì)ARM精簡(jiǎn)指令集的底層系統(tǒng)開(kāi)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(jì)，當(dāng)前的安卓應(yīng)用中，有25%是屬于針對(duì)ARM做特別優(yōu)化開(kāi)發(fā)的。雖然Intel在Atom架構(gòu)里內(nèi)置了一個(gè)可以將ARM應(yīng)用轉(zhuǎn)化為X86的功能組件，但犧牲的依然是效率。

　　Intel一定會(huì)繼續(xù)推動(dòng)和鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)者轉(zhuǎn)向X86平臺(tái)，以此來(lái)侵占ARM陣營(yíng)的市場(chǎng)。但另一個(gè)壞消息是，經(jīng)歷過(guò)第一次戰(zhàn)役，精簡(jiǎn)指令集陣營(yíng)對(duì)PC和服務(wù)器市場(chǎng)明顯不甘心，ARM已經(jīng)將產(chǎn)品延伸到這兩個(gè)領(lǐng)域，開(kāi)始侵襲Intel的后花園了。

　　ARM的對(duì)手還有一個(gè)榮光不再的MIPS，在被Imagination收購(gòu)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(lái)五年內(nèi)，將拿下芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域25%的市場(chǎng)份額。

　　伙伴：高通、蘋果、三星們的博弈

　　Strategy Analytics發(fā)布的報(bào)告顯示，2012年全球智能手機(jī)芯片市場(chǎng)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(jiǎn)指令集的標(biāo)準(zhǔn)芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)，然后高通、蘋果、三星這群小伙伴會(huì)對(duì)著原始版進(jìn)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(gè)修改后都個(gè)性鮮明，但又不會(huì)離ARM劃定的范圍太遠(yuǎn)。

　　實(shí)際上，廠商的能力越強(qiáng)，對(duì)ARM原始設(shè)計(jì)的修改就會(huì)越深入，出來(lái)的產(chǎn)品也會(huì)更加有競(jìng)爭(zhēng)力。

　　高通在這一塊走的比較遠(yuǎn)，由于自身?yè)碛型ㄐ臘SP等大量專利，它基于Krait架構(gòu)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(gè)特點(diǎn)就是穩(wěn)定，第二個(gè)特點(diǎn)就是貴。但由于掌握了CDMA等3G和4G的標(biāo)準(zhǔn)專利，即便手機(jī)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(duì)象幾乎涵蓋所有的3G手機(jī)廠商，不管你用的是哪家芯片——除非你將手機(jī)取消通話功能。

　　隨著競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(quán)價(jià)格等方面的不利因素，未來(lái)，高通的日子可能不會(huì)像今天這么舒服了。

　　蘋果的修改也挺狠。ARM在服務(wù)器領(lǐng)域推出了v8架構(gòu)的64位處理器方案，尚未完全成熟地實(shí)踐到移動(dòng)端，蘋果就自力更生地改出來(lái)一個(gè)A7。而三星在48小時(shí)內(nèi)就宣布自己的64位也快搞好了。

　　蘋果處理器的一個(gè)特點(diǎn)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(gè)特點(diǎn)就是GPU(圖形處理器)，別看蘋果升級(jí)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(shí)代其他產(chǎn)品的超越目標(biāo)。

　　三星是芯片陣營(yíng)里相對(duì)特別的，它即自產(chǎn)自銷，憑借強(qiáng)大的手機(jī)出貨量占據(jù)了芯片市場(chǎng)的第三位置，同時(shí)也幫蘋果做過(guò)一系列的芯片，直到最近才傳出蘋果可能轉(zhuǎn)向與臺(tái)積電合作的消息。在經(jīng)歷了真假八核的爭(zhēng)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(zhēng)中有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，三星智能手機(jī)的強(qiáng)大出貨量可以基本保障它在芯片更新中的研發(fā)成本分?jǐn)?，而不至于在芯片設(shè)計(jì)創(chuàng)新上畏首畏尾。

　　還有聯(lián)發(fā)科。在中低端市場(chǎng)，聯(lián)發(fā)科有著很強(qiáng)的號(hào)召力。其針對(duì)山寨手機(jī)開(kāi)創(chuàng)的一站式“交鑰匙”服務(wù)，至今仍被視作中國(guó)山寨手機(jī)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(huì)在接下來(lái)對(duì)高通形成不小的挑戰(zhàn)。蘋果和三星的手機(jī)芯片客戶基本上就是自己，高通和聯(lián)發(fā)科才是市場(chǎng)重合的冤家對(duì)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(shè)計(jì)之爭(zhēng)，高通、蘋果、三星、聯(lián)發(fā)科、Nv、Intel的芯片解決方案之爭(zhēng)，最后才是各大手機(jī)廠商的產(chǎn)品之爭(zhēng)。

　　ARM很超然，Intel很孤單。江湖里大家一會(huì)是小伙伴，一會(huì)又成了新對(duì)手。