三駕馬車?yán)瓌?dòng)移動(dòng)芯片向前：ARM架構(gòu)成新興霸主

　　指令的強(qiáng)弱是衡量CPU性能的重要指標(biāo)，從現(xiàn)階段的主流體系結(jié)構(gòu)看，指令集可分為復(fù)雜指令集（CISC）和精簡(jiǎn)指令集（RISC）兩部分，代表架構(gòu)分別是X86、ARM和MIPS，其中CISC體系主要用于服務(wù)器、PC、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等高性能處理器CPU，RISC體系多用于非X86陣營(yíng)的高性能微處理器CPU。

　　ARM架構(gòu)成為新興霸主

　　隨著全球芯片消費(fèi)市場(chǎng)向移動(dòng)化遷移的趨勢(shì)愈加明顯，ARM的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)不斷增強(qiáng)并逐步成為新興霸主。近幾年來(lái)，ARM授權(quán)合作企業(yè)規(guī)模和芯片出貨量持續(xù)高速增長(zhǎng)，截至2014年第一季度，ARM授權(quán)企業(yè)規(guī)模達(dá)到1100家，單季度出貨達(dá)到30億顆，同比增長(zhǎng)20%以上，在移動(dòng)市場(chǎng)占比高達(dá)95%。當(dāng)前智能手機(jī)、平板電腦芯片的大多數(shù)供應(yīng)商，如高通、MTK、蘋果、博通、三星、全志、瑞芯微等，均基于ARM技術(shù)構(gòu)架開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。2014年第一季度，通信基帶芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到47億美元，同比增長(zhǎng)2.5%，高通以66%的份額占據(jù)主導(dǎo)地位，MTK與展訊分別以15%和5%的份額緊隨其后；應(yīng)用處理芯片出貨3.32億片，同比增長(zhǎng)25%，其中高通、蘋果、MTK分別以53%、16%和13%的份額排名前三。

　　移動(dòng)SoC整合優(yōu)勢(shì)已成為ARM陣營(yíng)芯片廠商攻城略地的利器，所有不順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)的芯片企業(yè)都將逐步被淘汰。移動(dòng)SoC 將組合芯片的整合度提升至一個(gè)新的水準(zhǔn)，使其成為一款結(jié)合移動(dòng)基頻、應(yīng)用處理器與無(wú)線連接等更多功能的單芯片，有效降低了移動(dòng)智能終端的開發(fā)成本和周期，已成為主流的芯片產(chǎn)品開發(fā)方式。移動(dòng)SoC設(shè)計(jì)是性能、功耗、穩(wěn)定性、工藝等多方面的平衡，當(dāng)前正持續(xù)向更高集成度演進(jìn)，芯片封裝調(diào)試難度也在不斷加大。高通和MTK受益于在技術(shù)和應(yīng)用上的成功“卡位”，及早實(shí)現(xiàn)了基帶、處理器、RF、PMU的SoC高度集成和套片整合，占據(jù)了生態(tài)系統(tǒng)的制高點(diǎn)。2014年第三季度，高通、MTK分別占據(jù)全球移動(dòng)SoC市場(chǎng)的42%和23%，其他移動(dòng)芯片商除三星、蘋果自給自足外，生存狀況日益惡化。隨著STE、博通等相繼退出主控芯片的競(jìng)爭(zhēng)，預(yù)計(jì)未來(lái)整個(gè)移動(dòng)芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步集中。

　　ARM借由低功耗優(yōu)勢(shì)快速切入新興可穿戴市場(chǎng)，以多設(shè)備協(xié)同加速生態(tài)圈構(gòu)建。ARM架構(gòu)處理器因其低功耗優(yōu)勢(shì)不僅廣泛根植于傳統(tǒng)嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，更是當(dāng)下國(guó)際主流知名可穿戴產(chǎn)品的首選。在傳統(tǒng)設(shè)備領(lǐng)域，ARM Cortex-M系列產(chǎn)品在全球有40多個(gè)合作伙伴，應(yīng)用場(chǎng)景包括智能測(cè)量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費(fèi)性產(chǎn)品和醫(yī)療器械等。在移動(dòng)可穿戴領(lǐng)域，ARM依舊占據(jù)主導(dǎo)，目前主要應(yīng)用場(chǎng)景包括智能眼鏡、智能手表和智能腕帶三類產(chǎn)品，且知名產(chǎn)品居多，如谷歌眼鏡、Pebble智能手表、Fitbit等。此外，ARM還積極建設(shè)開源mbed物聯(lián)網(wǎng)芯片開發(fā)平臺(tái)，助力可穿戴與智能機(jī)、云端協(xié)同工作，突破數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算瓶頸。mbed提供免費(fèi)開發(fā)工具和基礎(chǔ)開源軟硬件元件，幫助快速開發(fā)基于ARM架構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)備，同時(shí)將連接器、傳感器、云端服務(wù)軟件組件和開發(fā)工具加以整合，打造動(dòng)態(tài)合作的生態(tài)系統(tǒng)。ARM還與Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等無(wú)線通信組織密切合作，確保mbed平臺(tái)涵蓋最新的無(wú)線通信技術(shù)。

　　ARM積極聯(lián)合多方力量推動(dòng)服務(wù)器定制化、個(gè)性化發(fā)展，發(fā)力云計(jì)算低功耗服務(wù)器芯片市場(chǎng)，但受限于效能、軟件系統(tǒng)兼容、整體成本與完整解決方案等，短期內(nèi)難以突圍。英特爾由上至下進(jìn)入低功耗服務(wù)器市場(chǎng)，先后推出Atom S1200系列數(shù)據(jù)中心SoC平臺(tái)、Avoton平臺(tái)，提供更高的能效比；ARM則由下至上進(jìn)入，聯(lián)合AMD、Marvell、高通等多家廠商研發(fā)ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片，其價(jià)格、功耗分別是英特爾的10%和50%。但受制于產(chǎn)業(yè)配套差距，Calxeda由先驅(qū)變成先烈，三星、英偉達(dá)相繼放棄，高通則將戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)向整合手機(jī)、平板、PC、服務(wù)器、云端軟件及各式創(chuàng)新技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)芯片大市場(chǎng)。

　　MIPS架構(gòu)搶占可穿戴市場(chǎng)

　　MIPS長(zhǎng)期耕耘數(shù)字家庭產(chǎn)品市場(chǎng)，錯(cuò)失了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展先機(jī)。MIPS允許芯片商對(duì)架構(gòu)進(jìn)行自由更改，授權(quán)模式相較ARM更為開放靈活，但“學(xué)院派”基因使得MIPS商業(yè)化運(yùn)作能力偏弱，從而錯(cuò)過(guò)了移動(dòng)智能終端市場(chǎng)的爆發(fā)期。經(jīng)歷收購(gòu)轉(zhuǎn)型之后，MIPS憑借高端的proApTIv、多線程的interApTIv 和緊湊高效的microApTIv微處理器產(chǎn)品發(fā)力家庭娛樂(lè)、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)和嵌入式應(yīng)用市場(chǎng)。與ARMCortex-A、Cortex-R和Cortex- M系列展開直面交鋒。但事實(shí)證明，MIPS憑借其新品來(lái)撬動(dòng)ARM移動(dòng)智能手機(jī)、平板電腦市場(chǎng)龐大的生態(tài)體系面臨極大的挑戰(zhàn)，如TCL等廠商推出的MIPS架構(gòu)智能手機(jī)基本宣告失敗。

　　MIPS占據(jù)智能手表發(fā)展先機(jī)，加速向健康醫(yī)療和健身設(shè)備拓展。ImaginaTIon作為Android Wear生態(tài)唯一的IP供應(yīng)商，使得MIPS架構(gòu)在智能手表領(lǐng)域占據(jù)了主動(dòng)，隨著更多芯片商的加盟，醫(yī)療健康和健身設(shè)備也將成為發(fā)力重點(diǎn)。目前，Imagination已將旗下MIPS、PowerVR、Ensigma

　　（RPU）等核心技術(shù)產(chǎn)品列入Android Wear生態(tài)，并聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界多方力量推出基于MIPS核心的參考設(shè)計(jì)方案及各種硬體平臺(tái)，加速可穿戴產(chǎn)品上市。Newton平臺(tái)作為典型代表已成功應(yīng)用于智器和果殼智能手表，由于整合了溫濕度、心電傳感等器件，未來(lái)該平臺(tái)將廣泛應(yīng)用于各類健康醫(yī)療、健身等產(chǎn)品設(shè)計(jì)。此外，Imagination還授權(quán)印度初創(chuàng)公司Ineda研發(fā)低功耗系統(tǒng)級(jí)芯片，提供行業(yè)領(lǐng)先功率和能源效率。Ineda使用PowerVR圖像處理核心和MIPS主處理器架構(gòu)研制可穿戴處理單元芯片，其Dhanush WPU系列包括4款針對(duì)不同產(chǎn)品市場(chǎng)的型號(hào)，芯片采用自主研發(fā)的“分層計(jì)算架構(gòu)”，最低級(jí)別芯片針對(duì)的是手鐲等簡(jiǎn)單的可穿戴設(shè)備，高端芯片針對(duì)的是 Android平臺(tái)的智能手表等設(shè)備，電池續(xù)航能力可達(dá)到30天以上。2014年4月，Ineda可穿戴芯片公司獲高通三星1700萬(wàn)美元的投資，發(fā)展前景廣闊。

　　X86架構(gòu)面向新興市場(chǎng)轉(zhuǎn)型

　　英特爾是PC和企業(yè)級(jí)處理器市場(chǎng)的王者，當(dāng)前正努力向移動(dòng)智能終端市場(chǎng)延伸滲透。Intel在過(guò)去幾十年里，一直主導(dǎo)高利潤(rùn)率的個(gè)人PC及企業(yè)市場(chǎng)處理器的生產(chǎn)制造，也正是豐厚的毛利率使得Intel持續(xù)付出高昂的代價(jià)研發(fā)下一代處理器技術(shù)和生產(chǎn)線制程，從而保持領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手至少一個(gè)代際的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，一片處理器僅售幾美元，利潤(rùn)率微薄，英特爾“高研發(fā)、高毛利相互驅(qū)動(dòng)”的商業(yè)模式無(wú)法維持，布局移動(dòng)芯片缺乏核心利益驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致低功耗、低單價(jià)的 Atom處理器在技術(shù)工藝上始終比最先進(jìn)的Core處理器落后一兩代。此外，移動(dòng)SoC市場(chǎng)公司之間的合作模式也不適合Intel，為了節(jié)省制造成本和降低功耗，移動(dòng)SoC經(jīng)常需要將多廠商IP塊集成到一片上，這對(duì)英特爾架構(gòu)授權(quán)模式提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而ARM設(shè)計(jì)和生產(chǎn)是分離的，設(shè)計(jì)的IP塊可以單獨(dú)授權(quán)給各廠商自行定制整合，制造采用比較成熟的生產(chǎn)線，成本低、可選廠家多。種種原因使得英特爾X86在移動(dòng)芯片市場(chǎng)徹底失利，以至于近兩年不得不通過(guò)加大資金補(bǔ)貼和技術(shù)支持力度來(lái)維系客戶、拓展市場(chǎng)。從2013年至今，英特爾在移動(dòng)芯片市場(chǎng)累計(jì)虧損近70億美元，對(duì)大陸白牌X86平板補(bǔ)貼金額高達(dá)50美元/ 臺(tái)，預(yù)計(jì)2014年英特爾在平板電腦芯片市場(chǎng)出貨4000萬(wàn)片，占據(jù)20%的份額。

　　X86面向新興市場(chǎng)改變業(yè)務(wù)模式，支持個(gè)性化設(shè)計(jì)和第三方集成。夸克處理器主要面向智能手表、智能家居等小型可穿戴和智能物聯(lián)設(shè)備，其尺寸、功耗分別是凌動(dòng)的五分之一和十分之一，該產(chǎn)品使英特爾的觸角得以延伸，進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴等細(xì)分市場(chǎng)。此外，英特爾還推出了Edison平臺(tái)，基于高集成度全功能設(shè)計(jì)降低開發(fā)難度，配備雙核Quark SOC芯片，并集成閃存、藍(lán)牙模塊、WiFi模塊，支持各種可擴(kuò)展的I/O。商業(yè)模式方面，夸克也逐步實(shí)施開放戰(zhàn)略，通過(guò)個(gè)性化設(shè)計(jì)和定制化服務(wù)滿足電子產(chǎn)品差異化發(fā)展。首先是設(shè)計(jì)從被動(dòng)選擇到自主合成，以凌動(dòng)處理器為例，只能使用選定的圖形處理單元和片上系統(tǒng)元件，增加額外功能則需增加單獨(dú)的芯片；而夸克芯片則允許客戶集成自己的功能模塊，如整機(jī)和系統(tǒng)商可在芯片中增加加強(qiáng)通信方面的指令模塊等。其次是制造從垂直集成到第三方代工，夸克選用32nm成熟工藝設(shè)計(jì)，打破以往的設(shè)計(jì)制造一體化模式，允許客戶自主選擇第三方代工。