x86仍是主力，ARM奮起直追。2018年前，x86架構的服務器占據全球服務器99%以上市場份額；2020年，采用ARM架構服務器的市場份額快速提升至2.7%。

在x86領域里，Intel仍是王者，AMD挑戰勢頭正盛。Intel在全球服務器市場的份額一直保持在90%以上，AMD自從推出基于Zen架構的EYPC系列服務器后開始不斷侵蝕Intel的地盤，截至2021年H1，AMD服務器出貨量占比超過10%。 基于x86架構的王者Intel與挑戰者AMD；基于ARM架構的挑戰者Apple。 本章亦詳細梳理了三家廠商在UMA（Unified Memory Architecture，統一內存架構）方向的嘗試與布局，探討CPU未來演進的方向——眾核、異構、集成。 1、X86領域：Intel和AMD占領市場 X86架構目前占據服務器、桌面及移動PC的主要市場份額,非X86架構產品不斷發起進攻。2018-2019年，在X86領域，AMD市場規模增長了1.0%，Intel市場份額小幅度下滑，但仍然呈現出主導態勢。

在服務器領域，Intel市占率仍然高達96%以上，同時AMD公司正在努力提升自己的市場份額，從2018年的1.8%增長到2019年的3.9%，同比增長117.0%。 在筆記本電腦領域，AMD市占率大幅上升，從2018年的10%增長到2019年的14.6%，Intel則下降了5.1%。 在桌上型電腦領域中，AMD市占率持續上升，兆芯也占據了一定市場份額。 2、非X86領域：ARM占據絕對優勢 在非X86領域，ARM以低能耗、高效率、發展時間長的優勢占據移動終端市場的主導地位，使用最廣泛、發展最成熟，市占率達到43.2%；RISC-V發展時間短且更加靈活，在物聯網領域備受關注，近幾年以其開源性質被重點關注發展，后續有望在新興領域嶄露頭角；MIPS主要應用在網關、機頂盒等網絡設備中，市占率達到9%；Power所代表的小型機是企業IT基礎設施的核心，但在相關市場的占有率僅1%左右；Alpha指令集基本已退出國際主流應用；SPARC早先被Sun公司開源，后被Oracle公司并購，如今已消失。

在移動終端方面，ARM占據絕對優勢，通過授權占據移動設備端90%以上的市場，構成市場上的標準架構； 在服務器方面，非X86目前參與者有華為、飛騰、高通、亞馬遜等，華為的鯤鵬服務器是ARM服務器的重要參與者，而國產龍芯是基于MIPS的服務器重要廠商；

在桌面PC市場，ARM正逐漸被跟多企業應用，2011年微軟開始采用ARM的Windows系統，ARM開始進入X86的傳統優勢領域，如今蘋果MacOS、新版Windows等均采用了ARM。

1、CPU廠商：Intel （1）X86：英特爾在服務器CPU領域的布局，自首款產品Pentium Pro推出以來，已經有25年之久。近12年來，英特爾服務器CPU的平臺包括：Thurley 、 Romley、Grantley、Purley和Whitley，公司預計2021年發布全新的Eagle Stream。這些服務器CPU的演化幾乎采用了和桌面CPU相同的“Tick-Tock”（鐘擺）戰略，即在“Tick”時升級CPU的制程，而在“Tock”時升級微架構。 2017年以來，英特爾將服務器CPU的原有的E7、E5、E3產品線由高到低細分為Platinum（鉑金）、Gold（金）、Silver（銀）、Bronze（銅），滿足從低階的中小企業到高階的人工智能，不同的性能需求。 2020年6月，英特爾發布了最新的Whirley平臺的CooperLake服務器CPU，使用14nm++制程，支持8通道DDR4 ECC內存和PCIE3.0協議。 （2）ARM/MIPS/Power：為了保證電腦能繼續運行以往開發的各類應用程序以保護和繼承豐富的軟件資源，所以很長一段時間內Intel公司所生產的所有CPU仍然繼續使用X86指令集。 （3）RISC-V ：2021年10月英特爾就已推出了基于RISC-V架構的Nios V處理器。2022年2 月 ，以X86架構為主的英特爾宣布加入RISC-V 國際基金會，并設立了10億美元基金用于扶持初創和成熟企業進行代工生態的創新，其中很大一部分資金將用于RISC-V。 （4）Intel的單核到多核之路：自Intel在1978年推出第一顆x86處理器8086后，CPU的發展方向一直都是整合更多的指令集與外部控制器，以及更高的主頻。當CPU的單核效能與頻率都到瓶頸之后，Intel與AMD都開始向多核發展。

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自Intel在1978年推出第一顆x86處理器8086后，CPU的發展方向一直都是整合更多的指令集與外部控制器，以及更高的主頻。當CPU的單核效能與頻率都到瓶頸之后，Intel與AMD都開始向多核發展。 （5）Intel的UMA嘗試 UMA（Unified Memory Architecture）：傳統的CPU和GPU雖位于同一個SoC芯片上，但由于于內存的不同訪問習慣和數據結構，導致它們雖使用相同的內存RAM，但其存取空間仍然是分開的。而UMA基于異構計算，將CPU、GPU、NPU、FPGA等通用、專用處理器集成到一起，協同計算、各司其職，從而提升帶寬、延遲和性能表現。 Intel第六代酷睿處理器(Skylake，2015年)i7-6700K的ring互聯架構集成了Intel Gen9核顯。CPU核心、LLC(last level cache)、GPU和System Agent之間通過SoC Ring Interconnect相連，而且每個連接對象都有專門的本地接口。所有來自或者去往CPU核心，以及來自或者去往Intel GPU的(片外)系統內存數據交換事務，都經由這條互聯ring實施，通過System Agent以及統一DRAM內存控制器。該LLC也與GPU共享。對于CPU核心與GPU而言，LLC著力于降低訪問系統DRAM的延遲，提供更高的有效帶寬。Intel處理器內部的核顯其實是連片內的LLC cache都是可以訪問的，和CPU核心算是平起平坐。也就是說，從很多年前開始，Intel就開始嘗試UMA架構。

2、CPU廠商：AMD （1）X86：AMD 2022年的旗艦產品將是EPYC Genoa服務器，它基于Zen 4架構，擁有龐大的96核。此外，AMD還計劃在2022年底發布基于Zen 4c的128核EPYC Bergamo服務器。AMD在發布7nm產品之后得到許多公有云服務商采用，如Google Cloud Platform、Microsoft Azure與Tencent，占比逐漸在2021年提升，目前滲透率已達一成以上。TrendForce集邦咨詢預估，2022年AMD滲透率在全球服務器領域可望達到約15%。 （2）ARM/MIPS/Power/RISC-V：ADM在CPU市場中是堅定的X86追隨者。基于龐大的軟件基數以及所掌握的工具技術資源，X86可以最快速度、最便捷途徑去優化提高。

AMD在很早就發現在以游戲為代表的多媒體體驗上，比起CPU，更強的GPU才是大勢所趨。考慮到Intel有自家的集成顯卡技術，AMD另辟蹊徑，以GPU作為突破口，在筆記本領域取代Intel成為市場的主流。

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（3）AMD的UMA嘗試

在2017年以前，雖然AMD APU和英特爾酷睿都經歷了七次更新迭代，但能被消費者口熟能詳的卻大都為酷睿家族，作為首創Fusion融聚理念的APU卻逐漸被邊緣化。AMD的APU產品如今集成的GPU核顯，在性能上并未能如十多年前剛誕生之時預期的那樣，顯著優于競爭對手。

（4）APU逐漸邊緣化的原因

強勁的競爭對手：在AMD籌備第一代Llano APU之際，Intel搶先一步推出了第一代酷睿處理器（Westmere架構），將CPU和GPU打包封裝，在物理結構上實現了“二合一”。2011年，第二代酷睿處理器（Sandy Bridge）進一步實現了CPU和GPU的融合。雖然AMD的融合理念提出的最早，但在落實方面卻還是落在了Intel后面。隨后，歷代酷睿家族不斷強化集成顯卡性能，最終導致APU在GPU性能上的優勢逐漸被稀釋。 落后的工藝：生產工藝是制約處理器性能發揮的最核心指標，AMD的上游晶圓公司廠Globalfounderies的生產效率難以跟上，使第一代Llano APU就因GF 32nm量產遇阻而從2010年延期到了2011年。給Intel搶先一步融合CPU和GPU的機會。 落伍的核心架構：AMD APU從誕生之初，核心架構經歷了K10→Bulldozer（推土機）→Piledriver（打樁機）→Steamroller（壓路機）→Excavator（挖掘機），就AMD自身來看的確是越來越先進，但與同期的英特爾酷睿家族相比，AMD的核心架構卻早已落伍。受制于工藝和TDP的限制，APU在3D性能上幾乎沒什么提升。近些年AMD移動顯卡和NVIDIA同期產品相比性能也是明顯落后的，這就導致AMD筆記本在高端游戲市場的集體失利。

（5）AMD的UMA嘗試——HSA的成立與沒落 2012年6月，AMD聯合ARM、Imagination、聯發科、德州儀器共同組建了非營利組織“異構系統架構基金會”(HSA Foundation)，隨后吸引了三星電子、高通以及大批行業公司、科研機構的加盟。 異構系統架構（HSA）聯盟的目標：1) 實現節能，提高性能；2) 提高異構處理器的可編程性；3) 增加處理器和平臺之間代碼的可移植性；4) 增加整個行業中異構解決方案的普遍性 HSA的結局：除了游戲主機這個主場完整踐行了APU思路，在PC領域APU完全體的HSA聯盟和生態基本處于荒廢狀態。如今應用于PC的APU更像是單純將CPU、GPU放在同一顆die上的普通處理器;而且AMD的APU產品如今集成的GPU核顯，在性能上也沒能像剛誕生之時預期的那樣，顯著優于競爭對手。

HSA失敗的原因：1）AMD對這個方向不再看好，對生態疏于維護；2）在PC領域，HSA需要開發者響應，鑒于AMD在PC市場上的號召力不足，HSA難以真正實現；3）AMD如今的Zen架構處理器，在性能和效率上與推土機大相逕庭，也實現了對Intel酷睿處理器的超越，不再需要運用APU概念進行競爭。

3、CPU廠商：Apple （1）ARM：蘋果在2020年11月發布會中推出了新的面向Mac計算機的M1芯片，將為其新一代基于A的Mac提供動力。M1擁有160億個晶體管，包括CPU、GPU、神經引擎和統一的內存架構，5納米制程。蘋果表示，新處理器將專注于電源效率，它有一組八核CPU，提供了世界上最好的CPU每瓦特的性能，能以四分之一的功耗提供與典型筆記本電腦CPU相同的峰值性能。

（2）Apple的UMA嘗試

M1的誕生：Apple M1是由蘋果公司研發的處理器芯片，基于UMA統一內存架構。于2020年11月11日在蘋果新品發布會上發布，適用于部分Mac、iPad設備。 為什么研發M1：1） 擁有核心技術是蘋果的重要戰略；2）Intel的制造能力相對落后；3）不僅能延長電池壽命，還有可能提升性能，甚至讓筆記本電腦像手機一樣工作。 Apple研發M1的優勢：1）蘋果公司采用垂直整合的封閉系統，不受兼容性需求的限制；2）蘋果在過去Ax系列處理器自行定義獨特功能，使蘋果累計了雄厚的軟件資產，布局了相對成熟的生態系統；3）蘋果的強勁的技術實力和自主研發能力；4）蘋果在移動領域和PC領域的號召力。這些優勢使得蘋果雖然晚于其他市場競爭者很久才進入市場，但卻有著得天獨厚的發展基礎。 M1的基本思想：將RAM作為處理器的所有部分都可以訪問的單個內存池。當GPU需要更多的系統內存，則可以提高使用率，而SoC的其他部分則可以降低。另外，GPU，CPU和處理器的其他部分可以在相同的內存地址訪問相同的數據。無需為SoC的每個部分分配部分內存，然后在處理器的不同部分的兩個空間之間穿梭數據。 M1的未來展望：蘋果在3月9日的發布會上推出自研的M1 Ultra芯片，通過UltraFusion架構將兩個M1 Max芯片拼在一起，使芯片的各項硬件指標翻倍，性能也得到大幅提升。蘋果的UltraFusion技術充分結合封裝互連技術、半導體制造和電路設計技術，為整合面積更大、性能更高的算力芯片提供巨大的想象空間。

編輯：黃飛

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