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X86與ARM各自主導PC、伺服器與移動手機市場
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RISC-V指令集架構是第五代精簡指令集,核心設計思路是精簡的技術風格和開放的商業模式,相較於X86和ARM指令集架構,RISC-V在設計過程中充分考慮了小型、快速、低功耗的需求,運行效率大幅提升, 在成本和靈活性上的優勢更為明顯。參照採用開源模式的Android在移動終端領域的成功,RISC-V架構的特點使其同樣具備相對競爭優勢,但RISC-V並非是第一個採用開源模式的指令集架構,RISC-V架構的發展擁有之前的開源指令集所不具備的歷史機遇:一是物聯網應用興起,二是半導體國產化進程加速。從產業鏈上下游的情況來看,中國廠商在晶片IP開發環節、晶片設計環節以及終端品牌和平臺環節均已有所佈局。上下游主要廠商的佈局情況反映了產業鏈從底層到終端構建RISC-V生態的發展思路,從物聯網、AI的興起和中國晶片設計的自主性需求方面來看,RISC-V具備廣闊的發展空間和成為全球主流架構之一的基礎。

PC與伺服器市場,X86佔據主流
X86在傳統PC與伺服器領域佔據主流地位,RISC-V在短期內難以撼動。X86作為CISC指令集,指令系統較為豐富,因此基於X86設計的微處理器雖結構複雜,但擅長處理難度較大的特殊任務。此外,由於X86系統已推出近30年,由Intel及微軟構建的Wintel聯盟生態已經近乎完善,相關的應用、配套軟體、軟體發展工具等具有極高的相容性,使X86形成了難以被輕易超越的優勢。

新進入者ARM架構的綜合性能與相應的生態系統不斷完善,有望逐步拓展伺服器市場。ARM當前的處理器產品中Cortex為主流系列,其中Cortex-A系列處理器適用于具有高計算要求、運行豐富作業系統以及提供交互媒體和圖形體驗的應用領域。早在數年前,ARM就希望在伺服器市場有所作為,但幾乎無合作廠商實現重大突破,其中Applied Micro被Macom收購拆分,高通、英偉達、三星和博通都終止了相關業務。2019年,ARM在此嘗試攻佔伺服器市場。隨後,華為發佈首款基於ARM架構的伺服器晶片——鯤鵬920,亞馬遜AWS、Marvell、Ampere等也陸續推出了基於ARM架構設計出的伺服器晶片產品。經過近些年的發展,ARM架構的綜合能力逐步接近高端資料中心的性能要求,其生態系統也一定程度上完善成熟,相關的作業系統、中介軟體、應用軟體等都可以基於ARM運行。

據Hyperion Research預計,在未來五年中,ARM處理器收入的複合年增長率將達到64.7%。同時,PC端市場,ARM也在嘗試破局。穀歌旗下的chromebook筆記本大多採用ARM架構處理器,微軟在近些年相繼發佈Surface家族ARM版系列,並於去年宣佈Canary通道已經放出面向ARM平臺的Edge流覽器版本,蘋果則宣佈其首款基於ARM架構的Mac預計將於2021年面世。隨著Windows及蘋果系統對基於ARM架構的生態的構建,ARM有望在PC端佔據一定的市場地位。

在PC與伺服器領域,X86與ARM兩大陣營的生態系統優勢明顯,RISC-V市場機會小。基於Wintel的聯盟生態已基本完善,而ARM架構的生態系統也在快速建立中。若RISC-V挑戰X86的主流地位,不得不投入巨大的資金與較長的研發時間建立與自身匹配的全新生態系統,這對於因RISC-V開發門檻較低而進入市場的體量較小的企業,無疑是一個巨大的挑戰。

移動手機市場,ARM近乎壟斷
ARM在移動手機市場的地位不可撼動,RISC-V挑戰難度大。ARM架構之所以能夠在移動手機端佔據優勢,主要由於以下幾個原因:(1)ARM架構在滿足嵌入式或移動端資料處理要求的同時,相比X86能耗與熱量更低,更適用於依靠電池提供電力的應用終端。(2)不同於Intel只出售最終的處理器產品,ARM通過IP授權方式獲取收入。ARM只做底層ISA的設計,包括指令集架構、微處理器、圖形核心、互連架構等,而被授權方可以根據自身所需功能,要求ARM提供合適的開發工具,在此基礎上進行優化擴展。這使得蘋果、三星、高通、聯發科等一線品牌廠商有足夠大的空間去按照移動端的性能及特點來設計晶片,建立自身的產品線。(3)ARM的授權收費方式為一次性技術授權費用加上較低的版稅提成費用,各廠商支付的費用受實際出貨量影響較小。而Intel在PC端市場中長久以來依據產品銷量收取高額的專利費用,使各廠商的利潤空間被嚴重擠壓,從而在移動手機端的競爭中輸給了ARM。(4)只有ARM架構能夠完全支援移動手機端Android及iOS兩大主導系統。基於以上原因,ARM架構形成了極高的壁壘,幾乎壟斷整個移動端晶片市場,市場份額超過90%,因此,在移動手機市場,RISC-V想要挑戰ARM難度大。

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