何時(shí)Intel的處理器功耗可以與ARM相當(dāng)?

摘要：  ARM， IP授權(quán)&服務(wù)公司，1985年成立，在1985-1995年之間推出6代產(chǎn)品，都不成功，直到ARMv7被TI采用用在NOKIA手機(jī)里，終于開(kāi)啟了商業(yè)大門(mén)，現(xiàn)在如日中天。

關(guān)鍵字：  芯片設(shè)計(jì)，Intel，處理器

在比較之前，先介紹下這2家大家很熟悉公司：

ARM， IP授權(quán)&服務(wù)公司，1985年成立，在1985-1995年之間推出6代產(chǎn)品，都不成功，直到ARMv7被TI采用用在NOKIA手機(jī)里，終于開(kāi)啟了商業(yè)大門(mén)，現(xiàn)在如日中天。

Intel，芯片設(shè)計(jì)制造ODM，1968年成立，為整個(gè)集成電路和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)，創(chuàng)始人提出的摩爾定律，至今影響著電子產(chǎn)業(yè)。

先談?wù)劥蠹壹m結(jié)的幾個(gè)問(wèn)題：

1. Intel的X86架構(gòu)是CISC復(fù)雜指令，ARM采用RISC精簡(jiǎn)指令，就決定ARM功耗可以做得更低?

首先，功耗由很多因素決定，包括算法，架構(gòu)，制造工藝，芯片設(shè)計(jì)水平…很多因素，不能單純來(lái)以指令集算法來(lái)看。

其次，ARM在設(shè)計(jì)之初，在代碼里增加了“條件編碼”，這種做法的好處是，可以做緊湊高效的處理器，不適合做大型高效的處理器。所以ARM在手機(jī)應(yīng)用上占優(yōu)勢(shì)，但是隨著性能要求越來(lái)越高，這個(gè)優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越不明顯，細(xì)節(jié)后面再講。

再者，功耗與工藝水平也有很大關(guān)系，對(duì)功耗影響占比最大的應(yīng)該是工藝，占到45%。高工藝水平對(duì)降低功耗提高性能有非常重要的作用，這也是Intel和ARM都在追求高工藝的原因。

功耗=動(dòng)態(tài)功耗*主頻+靜態(tài)功耗

很多時(shí)候，我們認(rèn)為靜態(tài)功耗是很低的，相對(duì)動(dòng)態(tài)，可以忽略的。但實(shí)際上，在CPU設(shè)計(jì)中，自從90nm節(jié)點(diǎn)后，靜態(tài)功耗越來(lái)越明顯，在45nm后，已經(jīng)完全開(kāi)始跟動(dòng)態(tài)功耗差不多了。

2.功耗問(wèn)題是不是真的可以通過(guò)工藝來(lái)解決?何時(shí)Intel的處理器功耗可以與ARM相當(dāng)?

前面已經(jīng)提到，工藝確實(shí)對(duì)功耗影響大，而且是最實(shí)際的方法。ARM一直在業(yè)內(nèi)保有功耗低的優(yōu)勢(shì)，包括多核優(yōu)勢(shì)。但是他們從來(lái)就沒(méi)有在同一級(jí)別上作過(guò)比較。Intel最近也開(kāi)始正面反擊，提出性能-功耗比。

有人將單核Atom Z2460與四核A9作過(guò)跑分比較，Atom性能差一點(diǎn)，但功耗已經(jīng)很接近了。也就是說(shuō)當(dāng)CPU達(dá)到一定規(guī)模，二者指令集的影響已經(jīng)基本無(wú)差別，就看誰(shuí)能把功耗做更低。

大概從Cortex-A15開(kāi)始。A9的綜合性能功耗比勝過(guò)當(dāng)前的ATOM處理器，但到A15的規(guī)模，應(yīng)該到了一個(gè)臨界線(xiàn)。也就是說(shuō)，到了A15以后，ARM也不得不直面功耗的問(wèn)題了，而這個(gè)時(shí)候是不是Intel的機(jī)會(huì)來(lái)了，還很難說(shuō)。

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3.ARM的高明之處

借用一位專(zhuān)家一句有意思的話(huà)開(kāi)始：從學(xué)術(shù)角度來(lái)說(shuō)，X86架構(gòu)是CISC里最爛的，ARM是RISC里最爛的，但沒(méi)有阻礙他們成功的商業(yè)模式。Alpha處理器是公認(rèn)最佳架構(gòu)，MIPS是學(xué)術(shù)研究用的最多的，前者被Intel收了，后者被ARM收了，這說(shuō)明技術(shù)不是決定市場(chǎng)的主要原因。

ARM目前在市場(chǎng)上至少有5-6套指令集，用在不同產(chǎn)品和領(lǐng)域，而Intel卻一直堅(jiān)守跨平臺(tái)兼容。

Intel完全可以重新做一個(gè)移動(dòng)市場(chǎng)的64位處理器，但它堅(jiān)持保證兼容性。ARM 64位基本上是無(wú)法兼容現(xiàn)在32位，因?yàn)樗饤壡懊嫣峒暗摹皸l件編碼”的限制。

據(jù)說(shuō)ARM64位基本就是一個(gè)MIPS-like的架構(gòu)。將來(lái)ARM 64位產(chǎn)品如果要兼容32位產(chǎn)品，就必須在一個(gè)架構(gòu)中同時(shí)集成32位和64位處理器，芯片體積會(huì)比較大，而ARM之所以能這么做的原因就是目前處于壟斷地位，有足夠的話(huà)語(yǔ)權(quán)。

4.移動(dòng)平臺(tái)之爭(zhēng)

單從技術(shù)上來(lái)看，最快Intel在年底或明年推出的ATOM產(chǎn)品就可以在性能和功耗上與ARM持平。但從策略上看，Intel最掙錢(qián)的是服務(wù)器市場(chǎng)，PC是老大，如果大舉進(jìn)軍移動(dòng)市場(chǎng)，會(huì)不會(huì)給PC市場(chǎng)帶來(lái)沖擊，從而影響到現(xiàn)有市場(chǎng)。一旦Intel確定要攻克移動(dòng)市場(chǎng)，那它的策略重心可能就要放在移動(dòng)端了。Intel后勁很大，畢竟占據(jù)制造工藝高地，隨著工藝?yán)^續(xù)向22nm，14nm，7nm挺進(jìn)，Intel的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。

ARM也開(kāi)始推64位處理器，準(zhǔn)備進(jìn)軍服務(wù)器市場(chǎng)，百度、Facebook已經(jīng)開(kāi)始采用。初期，ARM處理器主要還是應(yīng)用于存儲(chǔ)型服務(wù)器，冷數(shù)據(jù)處理。很顯然，ARM在處理器市場(chǎng)也會(huì)占有一席之地，但在未來(lái)幾年ARM也會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)。

5.摩爾定律的終結(jié)

又是這幾年老生常談的話(huà)題，每年都會(huì)有一段時(shí)間會(huì)提及，但至今還未被推翻，制造工藝向22nm，14nm，7nm演進(jìn)，制造設(shè)備越來(lái)越貴，投資越來(lái)越大，也就那么2-3家會(huì)跟進(jìn)，是否依然能遵循摩爾定律?

“現(xiàn)在看來(lái)能改變摩爾定律的只能是材料上的革命，取代現(xiàn)有的硅材料，而且終結(jié)摩爾定律的公司很可能是創(chuàng)造摩爾定律的公司?！?/P>