Arm不再滿足于手機(jī)芯片：x86時(shí)代是否即將終結(jié)？

過去近五十年間，英特爾的x86架構(gòu)始終主導(dǎo)著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，為從入門級(jí)筆記本到頂級(jí)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等各類設(shè)備提供核心算力。然而，一場(chǎng)靜悄悄的革命已在幕后醞釀：發(fā)源于智能手機(jī)時(shí)代的Arm架構(gòu)——1997年，諾基亞6110搭載的ARM7 TDMI，標(biāo)志著ARM正式進(jìn)入移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域（手機(jī)可以玩貪食蛇了）。如今，Arm正在主流計(jì)算領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性發(fā)展，x86的霸主地位似乎也因此開始松動(dòng)。

2020年，蘋果憑借M系列Apple Silicon芯片全面轉(zhuǎn)向Arm架構(gòu)，正式拉開了這場(chǎng)架構(gòu)變革的序幕；2023年，微軟與高通再度發(fā)力，推動(dòng)Windows on Arm + 驍龍X組合落地——實(shí)際上，這已是雙方第三次嘗試將Arm引入PC領(lǐng)域：2012年的Windows RT搭配驍龍S4、2018年的Windows 10S適配驍龍835，雖前兩次均未能成功，卻始終未放棄這一目標(biāo)。

除了英特爾，所有巨頭都在押注Arm

Arm崛起的最直觀信號(hào)，莫過于芯片制造商陣營的持續(xù)擴(kuò)容。在x86領(lǐng)域，如今主流玩家僅剩英特爾與AMD兩家（國內(nèi)的兆芯、海光雖具備x86處理器研發(fā)能力，但目前主要靠內(nèi)部訂單存活）；反觀Arm生態(tài)，卻聚集了大批芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，科技巨頭們更是紛紛投身高性能Arm處理器研發(fā)：前文提及的蘋果，已用M系列芯片全面替代Mac中的英特爾CPU；高通為Windows on Arm打造了專屬的X系列芯片；連亞馬遜也為云計(jì)算服務(wù)器開發(fā)了Gravit on Arm芯片。

事實(shí)上，就連x86的另一巨頭AMD，也并不專一，早在2014年便推出了首款基于Arm架構(gòu)的處理器：皓龍A1100系列；2016年，還推出了基于Arm Cortex-A57內(nèi)核的Opteron A處理器。英偉達(dá)即便近期收購了英特爾5%股份、并承諾推出內(nèi)置RTX芯片的x86 SoC，也長期在Arm領(lǐng)域深耕：其Tegra系列芯片用在游戲主機(jī)和汽車自動(dòng)駕駛上。英偉達(dá)幾年前甚至曾試圖收購Arm，而且其面向服務(wù)器的Grace處理器，同樣采用了Arm架構(gòu)。

有趣的是，游戲主機(jī)領(lǐng)域的架構(gòu)選擇，也清晰呈現(xiàn)了兩大陣營的分化。任天堂的Switch與Switch 2均搭載基于Arm的英偉達(dá)芯片，且自GBA時(shí)代起，任天堂掌機(jī)便始終采用Arm架構(gòu)，之后的NDS到3DS，部分芯片由第三方代工，部分則直接基于Arm授權(quán)自研；而索尼PlayStation和微軟Xbox，目前仍沿用定制化x86處理器。

x86的封閉性成了Arm的機(jī)會(huì)

x86的核心局限在于其封閉性——本質(zhì)上是一個(gè)獨(dú)家俱樂部；反觀Arm的許可模式：任何企業(yè)都可基于Arm的指令集架構(gòu)（ISA），自主設(shè)計(jì)專屬芯片。蘋果作為Arm的聯(lián)合創(chuàng)始人，在Arm知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）許可談判中本就具備優(yōu)勢(shì)，也正因如此，它成了x86向Arm轉(zhuǎn)型的先行者。Mac系列搭載Arm處理器后，在能效、散熱表現(xiàn)上均實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

高通緊跟蘋果的步伐，以14億美元收購了初創(chuàng)公司Nuvia（由前蘋果首席芯片設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立），并基于其核心技術(shù)打造出驍龍X系列處理器。如今，行業(yè)內(nèi)的頂尖芯片設(shè)計(jì)人才，也更多向Arm領(lǐng)域聚集，而非固守x86陣營。

應(yīng)用兼容性已不是障礙

開發(fā)者編譯軟件時(shí)，需先定義目標(biāo)平臺(tái)，即代碼最終要運(yùn)行的硬件環(huán)境。因?yàn)殚_發(fā)者編寫的高級(jí)代碼，最終需編譯成對(duì)應(yīng)架構(gòu)能識(shí)別的匯編語言，才能被處理器執(zhí)行。而Arm與x86的CPU指令集互不兼容，Arm的專屬指令無法在x86處理器上運(yùn)行，反之亦然。

2018年Windows on Arm首次隨Windows 10推出時(shí)，多數(shù)主流應(yīng)用均無原生版本，只能通過指令翻譯運(yùn)行——即實(shí)時(shí)將x86應(yīng)用的指令轉(zhuǎn)換為Arm指令，但這種方式不僅速度慢，還僅支持32位應(yīng)用。而微軟更早地嘗試：2012年的Windows RT，表現(xiàn)更不理想。它與Windows 8同步發(fā)布，專為Arm設(shè)備設(shè)計(jì)（首款搭載設(shè)備為Surface RT平板電腦），卻僅支持運(yùn)行Microsoft Store中的應(yīng)用，且完全沒有指令翻譯功能。當(dāng)時(shí)多數(shù)應(yīng)用并未針對(duì)Arm優(yōu)化，這套系統(tǒng)自然難以普及。這就是微軟和高通前兩次嘗試失敗的原因。

蘋果的策略則成熟得多：一方面，微軟早期嘗試時(shí)行業(yè)條件尚未成熟，而蘋果選擇的時(shí)機(jī)（2020年）更合適；另一方面，其技術(shù)路徑也與微軟不同。蘋果為基于M1芯片的Mac預(yù)裝了Rosetta2翻譯器，從設(shè)備上市首日便支持x86指令轉(zhuǎn)Arm指令的硬件加速。用戶使用未原生適配的x86應(yīng)用時(shí)，幾乎感受不到延遲，體驗(yàn)極為流暢。后續(xù)開發(fā)者也快速跟進(jìn)，Arm原生應(yīng)用數(shù)量迅速增長——可謂毫不拖泥帶水，在兩年內(nèi)就完成了架構(gòu)的無縫轉(zhuǎn)變。

微軟后來也調(diào)整了方向：2023年升級(jí)的Windows on Arm不僅大幅優(yōu)化了指令翻譯效率，還新增了64位應(yīng)用支持。如今，Microsoft Office套件、Adobe Photoshop/Lightroom、Chrome、Firefox等主流軟件均已推出Arm原生版本；部分游戲平臺(tái)也開始適配，即便存在少數(shù)未原生支持的應(yīng)用，通過改進(jìn)后的仿真功能也能正常運(yùn)行。僅剩部分老舊軟件或特殊驅(qū)動(dòng)仍有兼容問題，但大多能通過替代方案解決。

Arm推廣曾面臨“先有雞還是先有蛋”的困境：開發(fā)者需看到足夠多的Arm設(shè)備用戶，才愿意投入資源開發(fā)Arm原生應(yīng)用；而用戶因Arm應(yīng)用數(shù)量不足，又不愿選擇Arm設(shè)備。即便在游戲領(lǐng)域，如今主要阻礙也只是競(jìng)技游戲缺乏Arm版反作弊支持，但這并非像Linux那樣的固有缺陷，而是源于硬件架構(gòu)差異：多數(shù)反作弊方案需深度適配硬件，通過掃描內(nèi)存、監(jiān)控進(jìn)程實(shí)現(xiàn)防護(hù)，而Arm與x86的硬件邏輯不同，只需針對(duì)性優(yōu)化便可解決。

行業(yè)趨勢(shì)整體偏向Arm

如今，幾乎所有科技行業(yè)的巨頭都涉足過Arm領(lǐng)域，部分企業(yè)更是全面押注。蘋果向Arm的轉(zhuǎn)型，直接證明了Arm架構(gòu)在PC領(lǐng)域的可行性；高通對(duì)Windows on Arm的投入尤為激進(jìn)：高通與Arm的CEO去年曾預(yù)測(cè)，未來五年內(nèi)基于Arm架構(gòu)的計(jì)算機(jī)出貨量占比可能高達(dá)50%。這一目標(biāo)雖看似激進(jìn)，卻也體現(xiàn)出雙方對(duì)Arm前景的信心。此外，微軟曾與高通簽訂Windows on Arm獨(dú)家合作協(xié)議，據(jù)報(bào)道該協(xié)議已于2024年到期——這意味著未來或有更多廠商參與Windows on Arm芯片研發(fā)。

英偉達(dá)近期與英特爾的合作，雖為Arm在PC領(lǐng)域的推進(jìn)帶來些許變數(shù)，卻也側(cè)面證明：即便在x86陣營，集成度高、能效比優(yōu)的SoC已是必然趨勢(shì)。盡管傳聞中面向Windows on Arm的N1X芯片前景尚不明朗，但英偉達(dá)基于Arm CPU與GPU組合打造的AI服務(wù)器設(shè)備，已形成穩(wěn)定布局，短期內(nèi)不會(huì)放棄。

此外，聯(lián)發(fā)科已與英偉達(dá)在GB10 Grace Blackwell項(xiàng)目上展開公開合作；另有報(bào)道稱，雙方還在私下推進(jìn)前文提及的N1X芯片項(xiàng)目。若Arm真如多數(shù)企業(yè)所預(yù)期的那樣是未來趨勢(shì)，AMD自然也不會(huì)被排除在Windows on Arm的競(jìng)爭(zhēng)之外。

x86不會(huì)消失，但Arm已勢(shì)不可擋

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的架構(gòu)變革早已開始，且近年來節(jié)奏不斷加快，這場(chǎng)變革的醞釀其實(shí)已超過二十年。從游戲掌機(jī)、智能手機(jī)，到后來的筆記本電腦與數(shù)據(jù)中心，Arm的應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展，如今已成為除x86之外的主流計(jì)算平臺(tái)：亞馬遜的Graviton服務(wù)器芯片、特斯拉汽車的信息娛樂與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，甚至LG冰箱的智能控制模塊，都基于Arm架構(gòu)打造。

需要明確的是，x86并不會(huì)迅速退出舞臺(tái)，更不可能徹底消失。即便在今天，仍有企業(yè)的服務(wù)器機(jī)房中，運(yùn)行著IBM數(shù)十年前的大型機(jī)架構(gòu)，古老架構(gòu)的生命力，遠(yuǎn)超你我的想象。x86作為主導(dǎo)架構(gòu)已數(shù)十年，生態(tài)根基極為深厚，自然不會(huì)輕易退場(chǎng)。

但不可否認(rèn)的是，Arm在各領(lǐng)域的推進(jìn)速度持續(xù)加快，消費(fèi)級(jí)桌面市場(chǎng)的趨勢(shì)，通常也不會(huì)落后于行業(yè)其他領(lǐng)域太久。英特爾與AMD已針對(duì)Arm的競(jìng)爭(zhēng)做出回應(yīng)，雖在能效優(yōu)化上取得了一定成效，但仍無法媲美Arm架構(gòu)的Apple Silicon，蘋果在電池續(xù)航與散熱控制上的表現(xiàn)，堪稱驚艷。

如今，競(jìng)爭(zhēng)壓力正迫使英特爾與AMD不斷提升技術(shù)實(shí)力，這對(duì)消費(fèi)者而言無疑是好事，未來我們甚至可能看到更多定制化設(shè)計(jì)的處理器內(nèi)核。此外還有一種架構(gòu)值得關(guān)注，那就是RISC-V。作為開源指令集架構(gòu)，RISC-V未來或?qū)rm、x86構(gòu)成挑戰(zhàn)，但目前仍面臨生態(tài)碎片化、市場(chǎng)滲透率低的問題。十年后，行業(yè)或許會(huì)進(jìn)入RISC-V、Arm、x86三足鼎立的架構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代。

x86雖仍在大規(guī)模數(shù)值運(yùn)算領(lǐng)域保持優(yōu)勢(shì)，但Arm已在幾乎所有可想象的計(jì)算場(chǎng)景中，開辟出一條可行、強(qiáng)大且高效的替代路徑。正如科技行業(yè)的歷史所證明的：一旦技術(shù)趨勢(shì)的勢(shì)頭發(fā)生轉(zhuǎn)向，便幾乎難以逆轉(zhuǎn)。而當(dāng)下，這股勢(shì)頭顯然正偏向Arm。