观察｜此芯科技孙文剑：ARM架构芯片如何撬动传统PC市场

苹果M1芯片“带飞”ARM架构，撬动x86和英特尔传统PC芯片市场的主导地位，ARM CPU芯片进入高性能计算市场。这是给x86阵营敲响的一记警钟，也是创业者的机会。

通用智能计算芯片初创企业此芯科技（上海）有限公司（即“此芯科技”）创始人孙文剑日前在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）专访时表示，ARM指令集越来越优化，生态积累越来越成熟，工艺节点也到了7纳米、5纳米，基于ARM架构的CPU性能本身得到飞速发展。ARM指令集芯片已经在移动设备、嵌入式设备中普及，它也凭借算力、功耗、生态上的快速发展，正大举进攻高性能计算市场。“ARM技术的发展已经到了能够抢夺x86市场这样一个时间点上。”尤其是苹果M1芯片用不到一年时间就开始撬动x86阵营在传统PC芯片市场上数十年的主导地位。

2021年出走AMD（美国超威半导体公司），联合创立此芯科技，孙文剑说，把具有能效比的ARM应用到高性能计算这个技术变革本身，我们与全球一流的芯片厂商几乎站在一条起跑线上。

英特尔、AMD两大巨头领跑桌面与服务器CPU市场，目前中国各类芯片创业公司也层出不穷。此芯科技投资方启明创投合伙人叶冠泰对澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示，CPU的发展和操作系统密不可分，要平衡硬件创新与中国软件生态培养。苹果有自己的生态，安卓是开放式的生态，中国应该要有一个更开放的纯软件生态系统。

“高端芯片行业其实是一个全球竞争非常残酷、拼真刀真枪的行业。”叶冠泰说，中国半导体未来要成功，中国要成为世界级芯片强国，必须利用全球资源不断学习不断进步。

ARM架构芯片撬动传统PC市场

CPU是计算机系统的运算和控制核心，常被称作计算机的大脑。当前CPU指令集架构可以分为两类：一类是以x86为代表的复杂指令集（CISC），占领了桌面计算机和服务器市场；另一类是以ARM、MIPS等为代表的精简指令集（RISC）。

CISC通过设置一些功能复杂的指令，把一些原本由软件实现的常用功能改用硬件的指令系统实现，以此提高计算机的执行速度。

不过CISC处理的是不等长指令集，造成了一些不必要的等待，对硬件集成度、工艺要求也高。CISC型CPU所包含的单元电路很多，为了将电路串联起来，其结构设计极为复杂，造成这类计算机的CPU面积和功耗很大。

RISC采用等长指令，可以将一条指令分割成若干个进程或线程，交给不同处理器并行处理，效率高，硬件集成度要求不高。RISC型CPU所包含的单元电路较少，直接表现是CPU面积小，功耗低。

实际上，这两类架构竞争激烈。复杂指令集方面，微软与英特尔上世纪形成的“Wintel联盟”主导全球PC市场，推动Windows操作系统在基于英特尔CPU的PC机上运行。而精简指令集被挤压到嵌入式市场，在智能手机兴起后获得新市场空间，ARM指令系统和Android操作系统也形成了“AA生态”。

“x86主导的是高性能领域，所以笔记本、台式机、服务器传统上都是x86的天下，低功耗领域的产品则是ARM的天下。”孙文剑表示，ARM架构主导了移动互联网和IoT领域，随着AR/VR、智能汽车的普及，在未来数字世界，ARM架构的CPU会扮演越来越重要的角色。

它也凭借算力、功耗、生态上的快速发展，正大举进攻高性能计算市场。“其实过去十几年，ARM一直试图去抢x86的市场，但因为产品性能、工艺节点、生态，这些尝试还看不到有成功的机会。”但孙文剑明显感觉到，ARM技术的发展已经到了能胜任高性能计算需求的阶段，必然会与x86竞争。

ARM指令集越来越优化，生态积累越来越成熟，工艺节点也到了7纳米、5纳米，基于ARM架构的CPU性能本身得到飞速发展。ARM指令集芯片已经在移动设备、嵌入式设备中普及，在高性能终端、云计算等领域处于起步阶段，国际大厂纷纷试水自研ARM芯片，摆脱对英特尔的依赖。

在服务器领域，亚马逊云计算子公司AWS已经推出基于ARM架构的AWS Graviton3处理器。在PC方面，苹果公司2020年推出基于ARM架构的M1芯片，搭载M1芯片的Mac笔记本比x86的待机时间更长，能效比更高。10W的功耗限制下，M1芯片可提供传统X86笔记本处理器2倍以上的CPU性能。今年3月，苹果发布M1 Ultra芯片，再次颠覆个人电脑行业。

苹果用不到一年时间就开始撬动x86阵营在传统PC芯片市场上数十年的主导地位。2021年第三季度，ARM芯片在PC市场份额约8%，而在苹果M1芯片上市之前，2020年第三季度ARM在PC芯片中的市场份额仅为2%。市场调研机构Mercury Research首席分析师迪恩·麦卡伦（Dean McCarron）认为，ARM架构芯片的PC市场份额增长主要得益于M1芯片的销售。

给x86阵营敲响的警钟也是难得的机会

“这对x86阵营是一个非常大的警钟。”孙文剑说，对从业者而言，这是个非常难得的机会。

启明创投合伙人叶冠泰提到，2020年苹果发布M1芯片之前，市场上普遍认为英特尔处理器在服务器和电脑端的统治地位是无可撼动的。“苹果M1在打破Wintel联盟的局势之后，让各个厂商看到了更加丰富的产品差异化的实现。”

“我们几个合伙人也认可这样的机会，所以决定跳出稳定的工作环境去创业。”2021年10月，此芯科技成立，创业前，孙文剑是AMD中国大BU负责人。目前此芯科技已完成天使轮、天使+轮数千万美元融资。其中，天使轮投资方为联想创投；天使+轮领投方为启明创投，跟投方有元禾璞华、云九资本、云岫资本。

“CPU一直是芯片所有种类里的重中之重。”叶冠泰预测，基于ARM架构的CPU+GPU+NPU，再去适配终端特性的系统级芯片可能是未来市场主流，也给了CPU创业公司一个特别的机会。“所以我们去年花了很多时间来看有没有这样一个团队能够做出这款芯片。”

目前此芯科技已签约落地上海自贸区临港新片区，其总部及CPU研发中心项目总投资19亿元，将建设基于ARM架构的高性能CPU芯片研发项目，主要应用于桌面笔记本、数据服务器等领域。

此芯科技计划聚焦终端通用智能计算，芯片可用于笔记本、台式机、高端平板电脑、AR/VR等场景中。此后逐步在元宇宙、边缘计算、云计算、高性能通用计算等领域突破现有解决方案瓶颈，构建端边云一体化的高性能、低功耗完整算力平台。

“把ARM放到PC、服务器、元宇宙上，这是新的市场，新的应用场景。”孙文剑说，苹果有自己的iOS系统，M1芯片也已走在前面。在非iOS生态上，高通和联发科也看到了这样的新机会，“这是一个非常大的全球性市场机会，我们有我们的优势。”

“我们和系统的主机厂商、OEM（原始设备制造商）结合紧密，我们已经深入和这些潜在合作伙伴沟通，了解他们的诉求是什么，把他们的诉求在我们芯片定义和设计过程当中就反映出来，并在系统层面深入优化。”孙文剑表示，这种深入的合作关系能够使得芯片在研发时，系统也同步往前开发，缩短产品上市时间。

“x86、ARM阵营各有不同玩家，不同大厂都积累了经验，但把ARM用到高性能计算这件事本身，我们跟这些大玩家几乎是在一条起跑线上的。”孙文剑表示，手机芯片领域，高通是天花板，x86芯片上，英特尔和AMD是天花板。“将来我们有机会和高通、微软一块儿 ‘造房子’，天花板还没有，谁能够到天花板还不一定。”

平衡硬件创新与软件生态培养

纵观全球，英特尔、AMD两大巨头领跑桌面与服务器CPU市场，国产CPU正奋力追赶。2002年，大陆首枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片“龙芯一号”诞生，结束了中国计算机“无芯”的历史。2015年，“中国芯”龙芯CPU首次用于北斗导航卫星上天。

如今国内正在研制的处理器所采用的指令集包罗万象，有ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、SW64、RISC-V、x86等。但中科院计算所研究员、中国计算机学会理事包云岗曾撰文提到，繁荣的背后是分散了本已十分稀缺的基础软件开发力量，导致编译、操作系统等基础软件开发者与爱好者由于精力有限而无法兼顾所有指令集的优化，延缓了自主生态的建设。

所谓生态，就像传统PC市场上英特尔和微软构成的Wintel联盟，产业链条上的企业各自分工紧密协作，英特尔领导CPU的发展，带动一批PC硬件和制造企业为其适配，微软及合作伙伴在操作系统和应用软件方面同x86芯片紧密协作。

CPU的发展和操作系统密不可分，叶冠泰表示，要平衡硬件创新与中国软件生态培养。苹果有自己的生态，安卓是开放式的生态，中国应该要有一个更开放的纯软件生态系统。

“一个硬件系统、一个芯片不可能孤立地为消费者提供算力，一定是要跟操作系统、软件结合起来的。”孙文剑表示，加大对操作系统、应用程序的投入才能形成整体解决方案，同时要以开放的心态参与全球生态建设。

“高端芯片行业是一个全球竞争非常残酷、拼真刀真枪的行业。”叶冠泰说，中国半导体未来要成功，中国要成为世界级芯片强国，必须利用全球资源不断学习不断进步。

“Wintel垄断了整个桌面系统过去二三十年的发展，打造了一个强大的生态系统，影响了消费者习惯。但这个联盟本身也遇到了巨大危机，因为消费者已经感受到这个生态缺乏创新体验。”孙文剑表示，微软正在以更加开放的心态寻求其他合作伙伴，打造新的生态系统以更符合消费者习惯。

在桌面端，微软正在加大Window on ARM生态的打造。他表示，未来此芯科技基于ARM架构的高性能CPU芯片将适配Windows、Android、Linux等不同操作系统。“我们会积极适配操作系统，融入到生态系统的建设和发展中。”