隨著國內 IC 創業公司不斷增加，Arm 和 RISC-V 受到越來越高的關注，一個是成熟架構體系，一個是新興開源架構體系，在業界頗受關注。Arm 憑借低功耗和低成本，在移動互聯網市場已經打出一片天地，過去三年，基于 Arm 架構的芯片平均每年出貨量超過 220 億顆。RISC-V 憑借開源吸引了一眾新興 IC 公司的熱捧。展望未來，Arm 呈現怎樣的發展趨勢？如何兼具高主頻、低能耗、安全可靠的特性？哪些優勢 RISC-V 不可替代？

帶著這些問題，特邀天津飛騰信息技術有限公司副總經理張承義參與新一期專題 --《Arm 架構的“期中考試”》。 張承義認為，“ Arm 架構是一個充滿蓬勃生機，并正在迅速發展的生態體系，是信息技術應用創新產業領域中兼具開放性和性能優勢的 CPU 架構體系，且適用于各種嵌入式、移動終端、桌面終端、服務器、云計算、甚至高性能計算機各種應用領域，能夠打通從端到云的全棧生態，適應當前多形態信息系統之間協同、共生、互通的技術發展趨勢。”

基于Arm架構，打造三大CPU系列

飛騰采用的是 Arm V8 指令集架構，自主開發兼容 ArmV8 指令集的 CPU 產品。目前主要有面向服務器、桌面終端和嵌入式三個領域的 CPU 產品，2017 年推出了高性能服務器 CPUFT-2000+/64 處理器，是國內首款自主設計的 64 核通用 CPU，也是國際上首款兼容 ARM 指令集的 64 核通用 CPU；FT-2000+/64 能夠提供面向企業級信息化基礎設施建設所需的計算能力和訪存帶寬，目前在國內政務云、金融、電信、能源等關鍵行業信息系統中；在服務器 CPU 產品線，公司 2020 年即將推出新一代多路服務器 CPU，支持 2~8 路服務器的構建，滿足金融、電信等領域對高算力、大內存的應用需求。

目前高效能桌面 CPU 主流產品是 2019 年推出的 FT-2000/4，適用于構建桌面終端計算機，包括臺式機、一體機、筆記本電腦和瘦客戶端等產品，并可通過“降頻”、“減核”的方式，在能源、交通、化工、金融等關鍵領域實現嵌入式低功耗應用。聯想、長城、同方、浪潮、紫光等數十家整機廠商已經基于 FT-2000/4 推出了各種類型終端并投放市場。針對高端嵌入式應用，飛騰在 2017 年推出了 FT-2000A/2，適用于嵌入式工業控制、瘦客戶機等領域。目前飛騰 CPU 的出貨量已經超過 70 萬片。

“高主頻、低能耗、安全可靠”一個都不能少

在高端應用中，隨著芯片主頻的提高，功耗也會隨之提高，芯片廠商一直在平衡用戶對“高性能低功耗”的進一步需求。在張承義看來，高性能和低功耗天生是一對矛盾，二者不可得兼，但是芯片廠商可以通過相關設計技術來提高芯片產品的性能功耗比。同時，在芯片設計時會增加豐富的軟件控制接口，使用戶能夠根據自己的應用特征動態地調節性能和功耗。

無論是物聯網應用，還是 5G、AI 應用，用戶對安全的關注越來越高，為了應對安全問題，Arm 發布了自身的安全架構。飛騰也構建了安全可信系統的產品棧，一方面，ARM 架構本身就具有一些安全特性，飛騰在 CPU 設計時都實現了兼容支持。同時飛騰自定義了飛騰處理器的安全架構標準 PSPA，從芯片設計層面實現安全相關功能、提升芯片安全特性。PSPA 是國產 CPU 企業首次發布 CPU 層面的安全架構標準，從 CPU 層面實現計算機系統自底向上的本質安全，構建主動免疫可信計算平臺。飛騰已發布的 FT-2000/4 中實現了 PSPA 標準，從 CPU 層面為可信計算提供了有效支撐。

順應邊緣計算發展，看好綠色設計市場

我們從近十年互聯網產業的高速發展可以看到，不同的產業階段對 IT 基礎架構和計算能力會提出不同的要求。新應用、新技術、新架構是未來數字化轉型的關鍵，計算平臺創新是數字化轉型的基礎。隨著自動駕駛、云游戲、VR/AR 等應用的興起，以及物聯網、移動應用、短視頻、個人娛樂、人工智能的爆炸式增長，用戶對應用體驗的追求不斷提高。同時，邊緣計算逐漸興起，未來超過 70%的數據和應用將在邊緣產生和處理。

對于邊緣計算的未來發展，張承義表示，“未來，多種計算架構并存，云服務的普及將是計算產業的發展方向。飛騰也非常看重符合高性能、低功耗、低延時的綠色計算市場，以服務器和終端市場為發力點，致力于整合業內生態伙伴資源，做大市場蛋糕，為產業提供綠色節能、安全可靠和優異性能的算力基礎。”

服務器市場，Arm已經準備就緒

在服務器市場，Arm 從未放棄，雖然已經有很多公司放棄基于 Arm 架構開發服務器產品，但是仍然有新來者開闊市場，亞馬遜 AWS、Ampere、華為等廠商已經基于 Arm 架構推出了服務器產品，只是市場規模還較小。

分析原因，張承義指出，在 2019 年前，服務器市場仍舊是 x86 占據絕對壟斷地位，但在 2019 年這種形式在悄然發生變化，全球 Arm 服務器市場份額已經上升到了 1.3%，中國服務器市場中 Arm 服務器占比上升到了 5%。數據表明，Arm 服務器已經找到自己的市場定位，逐漸受到了用戶的認可。Arm 架構由于其在嵌入式移動終端領域的成功，在指令集架構陣營里是一種獨特的存在，而 5G 應用和云計算的加速發展，正在打破原有的市場格局，在相關解決方案中更加注重性能、能效以及面向特定業務的定制型優化。信息技術應用創新場景所帶來的海量數據計算、存儲的需求，將產生新的巨大的市場，也會同時帶來對基礎計算架構多元化的需求。

Arm和RISC-V之爭

RISC-V 架構憑借開源性和靈活性吸引了眾多國內半導體公司的關注，有些 IP 公司、芯片設計公司已經開始基于 RISC-V 架構開發產品，這難免對 Arm 造成一定的市場壓力。但是張承義用 Windows 和 Linux 的故事做了解釋。

上世紀末，在操作系統領域，Windows 和 Linux 之間也有過類似討論，Windows 是 PC 端的絕對主流系統，Linux 相對小眾，但沒有兼容性等問題，移植起來相對容易。目前 Arm 和 RISC-V 的競爭也面臨相似局面。目前，在移動終端及 IoT 領域，Arm 在產品覆蓋的全面性上，以及標準定制化方面，仍有很大優勢。在云計算、桌面等領域，也有大量的企業級用戶投入了巨大的資源在構建一個逐步完善的生態。RISC-V 對于芯片設計廠商在初期成本方面確實有一些優勢，但在生態系統上尚難以提供完整的支持，指令集的任意擴展也會導致軟件兼容的碎片化問題，所以對于芯片廠商來說，很大概率花在后續生態建設上的成本會抵消掉一些早期成本優勢。而在一些對生態系統的成熟度和統一性要求不高的應用領域，如 MCU 等，是 RISC-V 可以重點發力的領域。

張承義強調，“Arm 架構、x86 架構這么多年來之所以在各自優勢領域里長期保持領先，是因為他們已經建立起了完整的生態，除了芯片架構以外，生態周邊的產品也都是圍繞架構來進行整合的，在這一點上，RISC-V 是比較欠缺的，該陣營缺少一個強有力的代表企業來組織推動。由于 RISC-V 開源的方式，大家都可以自由根據自己的需求進行增刪等修改，最終用戶使用到的 RISC-V 架構就有所差異，相應的規范也不一樣，進一步使得生態難以統一。”
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