移动市场战况升级：Intel欲挑战ARM的功耗和商业模式

　　备受“高功耗”煎熬的英特尔这会玩儿真的了。日前，英特尔发布Silvermont低功耗微架构，在理论上拿出了比ARM功耗还低的产品。

　　英特尔官方介绍，和上一代产品相比，Silvermont新歌能提升3倍，功耗降低5倍，而和目前ARM主流芯片相比，性能提升2倍，功耗降低4.3倍。

　　如果上述规格能完全被体现在芯片产品上，英特尔将在智能手机和平板电脑上有着非常大的优势。不过，这还需要2013年下半年相关Silvermont微架构的产品来证明。

　　22纳米和3D栅极结构是技术关键

　　在关键的数据上，Silvermont将功能的电压降到了1瓦以下的水平。英特尔中国客户端平台部经理张健表示，在拿出该架构后，英特尔在实际产品的竞争上将具有优势。

　　据相关技术介绍，要实现这样的能耗比，Silvermont主要依靠的是22纳米的制程工艺和3D栅极结构应用到微架构平台所致。

　　该架构的最大亮点在全新的乱序执行引擎、支持最高八核的内核、全新的IA指令以及高性能与低状态的快速切换。

　　英特尔芯片性能一直不被外界质疑，而功耗上的重点是电压的高低。功耗和芯片电压有着平方级的关系，Silvermont架构就是通过3D栅极技术大大降低了最低电压实现的功耗下降。

　　移动芯片架构开发提速 英特尔战略侧重

　　即使上述的技术太过生涩，但英特尔对移动市场的努力依然显著。这是英特尔首个专门面对移动设备设计的凌动架构，这也是英特尔两年后再次对微架构的升级。

　　架构的开发速度也有加快。在过去，英特尔根据钟摆的节奏每两年更新一次架构和制程工艺，而英特尔首席产品官浦大卫表宣布，英特尔未来将每年更新一次低功耗架构，以加快技术更新速度。

　　这也意味着在即将到来的14纳米工艺时代，英特尔将发布两个微架构，下一代的架构已有了命名，即为Airmont。

　　另一个转变是最先进的制程工艺部署。在第一款手机芯片发布时，英特尔一直使用着32纳米工艺做移动芯片，但现在，英特尔表示将在每一代架构上采用最新的制程工艺。

　　一家公司抗战ARM生态系统

　　向一个生态系统挑战最欠缺的是什么？不是技术和生产力，而是无孔不在的竞争对手。

　　虽然英特尔有桌面PC的酷睿，有服务器的至强，有手机端的凌动等各个阶段的产品，但面对一个生态系统的时候，产品依然显得有些单薄。在各个细分领域的各价格段更明显，英特尔的明星产品策略不变。

　　但在移动市场受到挑战后，英特尔开始逆袭，一个策略就是从底层开始。深圳为代表的华强北开始成为英特尔的合作伙伴，英特尔芯片的第一个Android平板正是产生于这里，售价只有1000元人民币。

　　面对ARM的生态系统，英特尔也越来越开放，也只有这样，在移动端才有更强的生命力。

　　Silvermont微架构大战ARM

　　五年前，英特尔首次向全世界公布了Atom处理器的存在。五年之后，一款“从头到尾”重新设计的低功耗处理器架构Silvermont问世。

　　叫板ARM

　　Silvermont微架构为一切微型服务器及嵌入式处理器打造，它适用于平板电脑、智能手机、微型服务器、网络通信设备。

　　Silvermont用途良多，在我们看来，英特尔的目标非常简单，那就是智能手机和平板电脑市场。英特尔意在移动领域向ARM发起挑战。

　　之前的英特尔Atom芯片因性能不如ARM芯片而颇受非议。ARM由于实现了芯片能效的最大化而广受赞誉。不过英特尔一直保持着良好的发展态势，近期推出的Atom芯片Medfield在能效方面已赶上了ARM。

　　英特尔公司首席产品官蒲大卫（Dadi Perlmutter）表示，Silvermont架构的Atom芯片能提供更高的性能/功耗比，打破“ARM处理器能效更高”的神话。

　　英特尔希望基于Silvermont架构的Bay Trail能吸引新的PC采购者，与ARM展开竞争，在智能手机和平板电脑市场上分一杯羹。

　　优势明显

　　毫无疑问，英特尔具有最卓越的芯片制造工艺。当多数处理器制造商还在用28nm工艺打造芯片产品时，它已掌握了22nm技术。

　　目前，英特尔用被称为“FinFET元件”的3-D三栅极晶体管制造的芯片产品出货已超过1亿。而同样的技术芯片制造领域的其它厂家要到2014年底才能投入生产之中，而届时距英特尔初次生产三栅极芯片已过去3年之久。

　　更好的处理器技术带来更快的运行速度、更少能耗和更低成本。英特尔的处理器路线图如下：今年推出22nm Silvermont Atom，明年则发力14nm Airmont Atom，加快对平板电脑和智能手机处理器领域的扩张。

　　有竞争力的芯片设计非常重要。

　　我们知道，现有的Atom处理器基于的32nm Saltwell架构，是早前45nm Bonnell架构的衍生版。Silvermont却不同，它采用的是全新的设计。

　　Silvermont采用全新的乱序执行引擎，实现了同类最佳的单线程性能，以加快操作。

　　Silvermont全新的多核架构和系统构造，可扩展至四个模块，每个模块拥有两个CPU核心和1MB共享缓存。也就是说，基于Silvermont架构的Atom处理器最多可拥有8个内核，性能也更高。

　　有趣的是，Silvermont SoC并未采用Hyper-Threading超线程技术，它能够在多个CPU、图形处理器以及芯片内的其他核之间实现能源共享。与此同时，它还支持全新的IA指令，并增强了电源管理能力。

　　据英特尔介绍，与之前的32nm Saltwell Atom Z2580（Cloverview）相比，新工艺与架构结合下的Silvermont Atom将拥有3倍的峰值性能，或在同等性能下功耗降低约5倍。

　　而实际测试结果也显示，Silvermont微架构与ARM相比，同功耗下性能可提升2倍；同性能下功耗可降低4.3倍。

　　前景

　　当然，除非搭载Silvermont Atom的设备真正上市，否则我们很难对它与ARM处理器产品的性能好坏做出评论。

　　根据英特尔的介绍，基于Silvermont架构的首个处理器产品Atom BayTrail，将会出现在今年假日期间推出的Win8和Android平板之中。另外，“BayTrail”同样也可为“入门级”笔记本电脑或台式机采用。

　　与此同时，英特尔还打算推出为Android智能手机打造的“Merrifield”，年底投入生产；为微服务器打造“Avoton”；为路由器、交换机和安全设备打造“Rangeley”。

　　还一款尚未公布的嵌入式处理器，或许将被用于英特尔电视机顶盒中。

　　不过，即使Silvermont在性能和功耗上完全能与ARM匹敌，如何将之推销给设备厂家才是英特尔需要面对的真正难题。

　　根据统计，2012年基于ARM内核的手机芯片出货量达到22亿个，占据了近90%的市场。除了苹果和三星用自己的芯片产品外，其它手机厂家常与ARM处理器制造商，如高通、联发科和展讯合作。对英特尔来说，打破这样的局面非常困难。

　　说起来，还是平板市场更有前途。这片市场被新硬件和软件平台包围，一些小型、便宜的Anndroid或其它平板开始慢慢侵袭iPad的统治地位。好像Windows 8和 Windows RT系统，尽管启动缓慢，但随着对尺寸和屏幕支持更加广泛的Windows Blue的发布，相信更多搭载微软系统的平板电脑会被推出。而这部分产品，对英特尔来说是潜在的市场。

　　华硕首席执行官沈振来（Jerry Shen）上周接受《华尔街日报》采访时说，他非常看好今年晚些时候将要面世的众多300美元以下Windows 8平板。

　　而对消费者来说，好消息是，除了iPad及“廉价”Android平板外，今年会有更多的平板电脑供我们选择。

　　功耗和商业模式竞争

　　ARM， IP授权&服务公司，1985年成立，在1985-1995年之间推出6代产品，都不成功，直到ARMv7被TI采用用在NOKIA手机里，终于开启了商业大门，现在如日中天。

　　Intel，芯片设计制造ODM，1968年成立，为整个集成电路和半导体产业奠定基础，创始人提出的摩尔定律，至今影响着电子产业。

　　先谈谈大家纠结的几个问题：

　　1. Intel的X86架构是CISC复杂指令，ARM采用RISC精简指令，就决定ARM功耗可以做得更低？

　　首先，功耗由很多因素决定，包括算法，架构，制造工艺，芯片设计水平…很多因素，不能单纯来以指令集算法来看。

　　其次，ARM在设计之初，在代码里增加了“条件编码”，这种做法的好处是，可以做紧凑高效的处理器，不适合做大型高效的处理器。所以ARM在手机应用上占优势，但是随着性能要求越来越高，这个优势也越来越不明显，细节后面再讲。

　　再者，功耗与工艺水平也有很大关系，对功耗影响占比最大的应该是工艺，占到45%。高工艺水平对降低功耗提高性能有非常重要的作用，这也是Intel和ARM都在追求高工艺的原因。

　　功耗=动态功耗*主频+静态功耗

　　很多时候，我们认为静态功耗是很低的，相对动态，可以忽略的。但实际上，在CPU设计中，自从90nm节点后，静态功耗越来越明显，在45nm后，已经完全开始跟动态功耗差不多了。

　　2.功耗问题是不是真的可以通过工艺来解决？何时Intel的处理器功耗可以与ARM相当？

　　前面已经提到，工艺确实对功耗影响大，而且是最实际的方法。ARM一直在业内保有功耗低的优势，包括多核优势。但是他们从来就没有在同一级别上作过比较。Intel最近也开始正面反击，提出性能-功耗比。

　　有人将单核Atom Z2460与四核A9作过跑分比较，Atom性能差一点，但功耗已经很接近了。也就是说当CPU达到一定规模，二者指令集的影响已经基本无差别，就看谁能把功耗做更低。

　　大概从Cortex-A15开始。A9的综合性能功耗比胜过当前的ATOM处理器，但到A15的规模，应该到了一个临界线。也就是说，到了A15以后，ARM也不得不直面功耗的问题了，而这个时候是不是Intel的机会来了，还很难说。

　　3．ARM的高明之处

　　借用一位专家一句有意思的话开始：从学术角度来说，X86架构是CISC里最烂的，ARM是RISC里最烂的，但没有阻碍他们成功的商业模式。Alpha 处理器是公认最佳架构，MIPS是学术研究用的最多的，前者被Intel收了，后者被ARM收了，这说明技术不是决定市场的主要原因。

　　ARM目前在市场上至少有5-6套指令集，用在不同产品和领域，而Intel却一直坚守跨平台兼容。

　　Intel完全可以重新做一个移动市场的64位处理器，但它坚持保证兼容性。ARM 64位基本上是无法兼容现在32位，因为它要摒弃前面提及的“条件编码”的限制。

　　据说ARM64位基本就是一个MIPS-like的架构。将来ARM 64位产品如果要兼容32位产品，就必须在一个架构中同时集成32位和64位处理器，芯片体积会比较大，而ARM之所以能这么做的原因就是目前处于垄断地位，有足够的话语权。

　　4．移动平台之争

　　单从技术上来看，最快Intel在年底或明年推出的ATOM产品就可以在性能和功耗上与ARM持平。但从策略上看，Intel最挣钱的是服务器市场，PC 是老大，如果大举进军移动市场，会不会给PC市场带来冲击，从而影响到现有市场。一旦Intel确定要攻克移动市场，那它的策略重心可能就要放在移动端了。Intel后劲很大，毕竟占据制造工艺高地，随着工艺继续向22nm，14nm，7nm挺进，Intel的优势越来越明显。

　　ARM也开始推64位处理器，准备进军服务器市场，百度、Facebook已经开始采用。初期，ARM处理器主要还是应用于存储型服务器，冷数据处理。很显然，ARM在处理器市场也会占有一席之地，但在未来几年ARM也会面临一些挑战。

　　5．摩尔定律的终结

　　又是这几年老生常谈的话题，每年都会有一段时间会提及，但至今还未被推翻，制造工艺向22nm，14nm，7nm演进，制造设备越来越贵，投资越来越大，也就那么2-3家会跟进，是否依然能遵循摩尔定律？

　　“现在看来能改变摩尔定律的只能是材料上的革命，取代现有的硅材料，而且终结摩尔定律的公司很可能是创造摩尔定律的公司。”