2020-12-30 18:02:59聖天使

自研ARM芯片,親手拆掉Wintel聯盟,微軟這次是認真的嗎?



(文/腦極體)

互聯網科技巨頭們自研芯片是近幾年出現的一股潮流,現在已蔚然成風了。

要知道,芯片行業是一個門檻高、投入大,相對來說利潤並不高的產業,掙到的可謂都是辛苦錢。但這「辛苦錢」也不是誰想掙就能掙到的,只有掌握領先技術或形成細分市場壟斷的巨頭才能拿走絕大多數行業利潤,也才能投入到更先進工藝的研發當中。


現有的芯片產業格局裡,x86架構芯片由英特爾主導,掌控90%的服務器和大部分PC市場,而AMD正成為新挑戰者;ARM架構占據了移動芯片市場,由於ARM的開放策略,高通、蘋果、三星、華為海思等成品處理器廠商成為這一架構的主要受益者,台積電、三星兩大廠商則掌控了先進芯片工藝演進的節奏;而像GPU則是英偉達一家獨大、內存芯片由三星、SK海力士、美光等把控,模擬芯片是由TI、ADI等少數幾家壟斷。


芯片產業向少數巨頭聚集的趨勢正在加強。但是隨着雲計算中心和人工智能計算的增長,雲服務廠商、互聯網巨頭以及智能硬件廠商都有了自研芯片的動力,從而可以讓自家產品發揮出最佳性能優勢,同時又能不過度依賴這些芯片巨頭。

蘋果靠着A系列芯片在iPhone、iPad的成功,無疑成為這一自研趨勢的典範,而今年蘋果為Mac電腦推出M1芯片的耀眼表現,更是把沉悶的x86芯片主導的PC市場敲開一道裂隙,無異於對英特爾的一場暴擊,更是讓躺贏在x86時代的微軟感受到陣陣寒意。


據媒體報導,微軟正在為自家的Azure雲計算服務器以及未來的Surface設備設計基於ARM的處理器芯片。這意味着,微軟已經要親自拆除那個曾經牢不可破的「Wintel聯盟」,嘗試甩開英特爾這沉重的身軀,去追求那個更輕盈、更具未來感的ARM新寵。

其實,微軟早已向ARM暗送秋波,只不過推出的ARM產品或以失敗告終,或始終不慍不火。那麼這一次,微軟自研ARM芯片要解決什麼問題,成功機會有多大?相信這才是大家比較關心的問題。


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不舍舊愛,微軟就這樣錯失移動時代的門票

眾所周知,在PC互聯網時代,英特爾不斷推出更強性能的CPU芯片,而微軟則不斷升級Windows系統來消化英特爾提升的算力,兩大巨頭通過「Wintel聯盟」建立起牢不可破的革命友誼,也奠定了兩大巨頭在PC時代的龍頭地位。

而在2010年前後,隨着移動互聯網興起,智能手機和平板電腦成為新一代的硬件終端,以ARM架構為主導的RISC指令集芯片和以iOS和Android為主導的操作系統占據移動終端的主流市場。然而由於各種歷史原因,英特爾早年間放棄了對ARM架構的投入,也自然沒有在移動芯片領域拿到半張船票。此時的微軟為了讓Windows系統在移動端複製PC端的成功,早已動了活泛的心思,開始嘗試擁抱ARM。


為應對iPad等平板電腦這一全新品類的崛起,微軟在2012年推出了自己的第一款平板電腦Surface RT,採用了基於ARM芯片架構的的Windows RT操作系統。

這一系統採用了專為移動觸摸屏體驗設計的交互界面,內置了微軟針對觸摸屏優化的Office套裝。因為是專為ARM架構定製,導致Windows RT不兼容x86架構的軟件。而Windows Store上少的可憐的應用程序和用戶不太習慣的觸摸式PC界面,讓Surface RT成為名噪一時的雞肋產品,最終以銷量慘澹、用戶稀少而告終。


但更根本的原因,就在於微軟有着過於厚重的Wintel時代的寶貴歷史遺產,使其更樂意在熟悉的賽道加強投入。而Windows RT幾乎是一次失敗之後就淺嘗輒止,不再繼續投入,更沒有把基於ARM的軟件應用生態做好。我們看到在2015年初,Win10的預覽大會上,微軟就沒有提到將Windows RT升級到win10的丁點消息了。

此後一段時間,微軟無奈表示,未來以Surface品牌推出的手機和平板電腦都只採用Intel處理器。但其實微軟並不甘心,在2016年底宣布開始和高通合作,計劃採用支持Win10的高通ARM架構處理器。


一年後,微軟推出了基於驍龍835的windows筆記本電腦,雖然續航比英特爾處理器的PC多50%,但作為試水產品的二合一本,實際體驗並不好。此後,微軟還基於高通的驍龍850和高度定製化SQ1推出了多款Surface產品,雖然在性能和續航上都得到了大幅提升,但是昂貴的價格仍然使其成為時髦但小眾的存在。

這樣的成績自然不能讓微軟滿意,一邊是PC存量市場的快速下滑,一邊是蘋果iMac的攻城略地,使得微軟必須要再進一步,也要用ARM芯片打通PC和移動端的堅壁高牆。


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雙面出擊,微軟決心拆掉「Wintel聯盟」

從這次媒體傳出的消息,微軟首先要自研的是服務器芯片。要知道,曾經一度微軟被當作PC領域的「諾基亞」來看待,似乎像比爾蓋茨說的「微軟離倒閉只有18個月」一樣,被資本市場嫌棄,然而新任CEO納德拉的上台,全力投入雲計算,才讓微軟重獲新生。目前,微軟的Azure在雲服務市場的占比僅次於亞馬遜AWS,位居第二。


在服務器芯片市場上,英特爾占據了90%的市場份額,用業內人士的話說,全世界的服務器都是給英特爾家打工。但正是英特爾在服務器芯片的統治級地位,使得需要建設大規模雲服務器數據中心的雲計算廠商都想要打破英特爾一家獨大的壟斷格局。


現在,幾乎所有雲廠商都在自研自己的ARM芯片,一方面擺脫對英特爾的依賴,一方面是為了跟自己服務器產品做適配,可以做出更多定製芯片,提高計算效率。亞馬遜在一年前推出了自己的基於ARM的Gravition2處理器芯片從而,提高AWS雲服務器的性能與成本優勢。




亞馬遜基於ARM架構的Graviton處理器

實際上,微軟在2017年就宣布與高通、Cavium在內的多家ARM供應商合作,嘗試在Windows Server上運行ARM芯片,用於微軟內部的數據中心,從而優化Azure的雲服務應用程序等有效工作負載。

最近幾年,微軟加大了對芯片工程師的引進力度,比如從英特爾、AMD、英偉達等芯片公司挖人,而高通則在2018年宣布放棄服務器芯片業務,大量人才流失,其中一些則被微軟截流。目前,微軟正在為數據中心中開發部署ARM的64位服務器,這可能將是公司在2017年宣布的ARM計劃的延續。而現在,微軟更進一步,加入了ARM架構服務器芯片的研發行列,無疑是對英特爾壟斷服務器芯片市場的一記重拳出擊。


而在PC端產品上,去年微軟就已經宣布其新的Surface Laptop 3和Surface Pro X設備不會配備英特爾處理器,而是同AMD和高通緊密合作,為其Surface系列生產定製處理器,使得Surface內置芯片更加多樣化,而不是只依賴於英特爾。


而微軟在Surface X系列上使用的基於高通驍龍8cx高度定製的SQ1、SQ2處理器芯片,則已經能夠兼顧高性能和低功耗的平衡。但是再能打的芯片也終究是別人家的,而如今蘋果用自研的M1處理器替換了合作了十五年的英特爾的x86處理器,而蘋果的成功無疑成為將微軟自研芯片推向台前的最大刺激因素。

從服務器端和PC端,微軟正在親手拆掉苦心經營的「Wintel聯盟」,擺脫對英特爾的依賴。


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自研ARM芯片,微軟要做好的準備

現在,隨着移動互聯網、IoT、AI等領域產生越來越大量的數據,雲計算正在變得越來越重要。對於這些擁有巨型數據中心的雲廠商而言,對這些龐大數據的計算和處理以及所產生的巨大功耗,亟需新的解決方案,而ARM架構芯片在節能方面的優勢就體現出來。


微軟同樣需要ARM服務器芯片提供的解決方案,為未來提供基於ARM服務器的雲服務打下基礎。根據業內人士介紹,微軟團隊在ARM服務器上對Azure的內部應用程序,如搜索和索引、存儲、數據庫、大數據和機器學習工作負載的處理都非常有效。

如果微軟真能推出自己的自研芯片,接下來微軟將可能像AWS對Gravitron的安排一樣,為自己的雲客戶提供定製ARM內核的雲服務。


當然,以英特爾為代表的x86架構服務器以開源軟件Linux為核心開發,可用行業標準件組裝,生態強大,替代不易,而基於ARM架構的芯片性能不及英特爾也是不爭事實,高通、AMD暫緩甚至放棄對ARM服務器芯片的研究,對於微軟也是前車之鑑。


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而在PC端,微軟擺脫英特爾的高性能芯片也是非常困難的。要知道,在PC和移動硬件平行發展的這幾年中,消費者建立起根深蒂固的購買認知:生產學習工具,如果買不起或不習慣用蘋果,那就買「Wintel」組合的台式機或筆記本電腦;大型遊戲主機,那必然是Wintel台式機;而如果只是音影娛樂、休閒遊戲,平板電腦和手機即可。前兩個場景對性能要求是第一位的,對能耗並不敏感,後一個場景對便攜、續航的要求是第一位的,性能其次。


因此,消費者更容易把搭載windows操作系統的硬件產品定位為生產力工具,對於性能的要求遠大於對便攜性的要求。Surface產品因為損失一定性能優勢而提高續航時長和輕薄性之後,難以贏得消費者買單的原因。

那麼,微軟想要通過自研ARM芯片,並應用到新一代的Surface電腦產品上,首先要做到的是不輸於英特爾主流的酷睿處理器的性能,其次,才是在系統的續航、穩定性上表現出更加驚艷的能力。


蘋果M1芯片之所以廣受讚譽,就在於搭載M1的Mac筆記本,不僅做到了媲美x86處理器的性能和更長的續航,而且在軟件應用兼容性上都做了充足的功課,更為關鍵的是在硬件價格上也做了很好的控制。

相對地,即使微軟在自家產品上應用了ARM處理器芯片,但如果在性能、軟件生態、價格上沒有超出消費者的預期,那麼很可能就會重蹈Surface RT的覆轍。


最後更為關鍵的一個問題是,微軟這次投入自研ARM芯片的決心有多大?是一旦再次遭遇挫折就收手,重新投入Wintel聯盟的懷抱,還是能越戰越勇,勇敢回擊蘋果可能在PC市場掀起的這場ARM架構之戰?

這是微軟接下來要用行動回答的問題。---(鈦媒體)


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