为什么ARM架构得到云计算大厂青睐？

我知道为什么ARM架构得到云计算大厂青睐，以下是从相关文档摘录的一部分内容，具体内容以原文档为准。

芯片领域，ARM 和 X86 架构正在碰撞出更多火花。ARM 与 x86 的竞争本质上是两种不 同思路的指令集系统的竞争。指令集系统在发展过程中，分化出复杂指令系统计算 （Complex instruction set computing, CISC）和精简指令系统计算（Reduced instruction set computing, RISC），后者被使用在 ARM 上。RISC 是相对于 CISC 而言的，其通过精 简指令集来减少硬件设计的复杂程度，同时每条指令集长度均相等，因此可以提升指令 集执行效率，所以相同计算量下，效率往往比 CISC 更高。事实上，Intel、AMD 的新款 x86 产品也在向精简指令迈进，仅底层运行 CISC 指令。

功耗压力大，ARM 在服务器领域正在兴起。CISC 的复杂性决定 x86 架构的 CPU 需要更 高的单核主频、更多的线程才能有更强性能，在摩尔定律逐渐接近瓶颈的现代，x86 的 芯片设计、制程要求变得苛刻，因此生态变得极为封闭，目前市场仅剩 Intel、AMD 两位 玩家。ARM 走“众人拾柴火焰高”的路线，2021 年已授权 530 家合作伙伴，授权数 量达到 1910 件。ARM 赛道玩家众多，在商用服务器 CPU 领域，华为海思、凯为半导 体、高通、安培和飞腾均有代表性产品。

2018 年以来，以 AWS 为首的一众云服务厂商纷纷推出各自的 ARM 架构云服务。目前 以 AWS 的 Graviton 系列市场份额最高，2021 年 12 月推出的 Graviton 3 比 2020 年的 Graviton 2 在性价比上较 2020 年同代 x86 芯片高出 65%。据集邦咨询的消息，AWS 在 2021 年 ARM 架构处理器的部署已达其整体服务器建设的 15%，并将于 2022 年超过 20%。

ARM 入局服务器领域并非制程工艺、主频&核心数竞赛的结果，而是下游需求转变促使 ARM 芯片能够在服务器中发光发热。ARM 得到云计算大厂青睐，主要有以下几个原因：

1）边缘计算及微型 IDC 需求增加，ARM 依靠低成本占据优势。受国际形势及各国加 强数据主权的影响，各大云计算厂商都在积极向市场投放微型数据中心，微型数据中心 体积相对较小，对能源的需求较低，以便帮助集中式数据中心完成一部分边缘计算任务， 同时，边缘计算往往数据多元化、计算负载变化大，因此 ARM 架构 CPU 是部署微型数 据中心建立分布式业务的更好选择。例如，同代的 ARM Cortex-A72 与 x86 Broadwell 对 比单核物理面积，前者仅 1.15mm2，是后者的约七分之一。

2）ARM 架构的“众核”、单线程架构保证了更高的效率。以 Oracle 公司 OCI 云服务的 AmpereA1 CPU 为例，相比于同代、相似性能 x86 架构的 IntelXeon Optimized 3， AmpereA1 在执行 H.264 视频处理计算任务时花费 1 美元处理的帧数提升了 98%，相比 AMDEPYCE4 提升了 22%。ARM 架构 CPU 拥有更低的单位成本，一是因为 ARM 的专用 计算单元与异构计算技术结合，处理速度更快，二是因为 x86 架构 CPU 单核主频高、线 程多，处理任务时功耗较高，而 x86 的多核优化往往难以在不同计算任务中都得到保证。

3）异构计算时代到来，ARM 的可定制特性获得青睐。在没有云服务的时代，x86 这种 通用性、兼容性强的架构可以满足绝大部分计算需求，同时，摩尔定律在过去可以持续 生效，提升主频频率、增加核心数便可以使芯片性能突飞猛进；而如今硬件虚拟化、云 计算兴起，同时芯片制程迎来瓶颈，让计算机引入特定计算单元变成必然趋势，异构计 算成为串/并联特定种类的计算机的混合系统，因此以定制化见长的 ARM 架构便有了用 武之地。

4）云端一体化趋势已现，打通生态 ARM 前景可期。2020 年，苹果公司首次发布基于 ARM 的 M1 芯片取代 Macbook 系列 intel X86 芯片， M1 芯片提升专用计算性能（如 macOS 擅长的视频剪辑、图像处理）仅是苹果自研 ARM 芯片的其中一个小目标，其最 重要的目标在于统一不同设备的芯片架构，创造出设备从底至顶的完全互联互通， M1 芯片的 macOS 设备现在可以运行一部分 iOS、iPadOS 的 App，未来后两者也有望运行 macOS 原先专有的 App。无独有偶，在移动端和物联网领域，ARM 生态市占率明显领 先，手机、物联网终端设备、电动车智能座舱等越来越多领域使用高通或其他 ARM 架构 芯片，云端一体化趋势下，ARM 生态前景值得期待。

以大数据搜索、云游戏等为代表的场景，其提出了高并发性、端云协同性等要求。然而，依托现有的以 X86 为主的架构难以针对各类场景都提供有效支持，因而提出了对于以 ARM 为代表的 RISC 等更多类架构芯片发展、同时实现端到端的适配要求，即算力生态 多样化。

目前我们使用 x86 和 ARM 服务器时不存在特别的感受，是因为厂商在研发时已经尽可 能地将其封装成黑盒产品，以避免兼容性问题；但是未来随着大部分算力都有望搬上云 端，x86 厂商则必须重新审视云端与终端的异构兼容效率。从各厂商的研发动向来看， Nvidia 发布了基于 ARM 的 AI 计算 CPU，大幅突破了云端深度学习与终端 Nvidia GPU 的 数据传输瓶颈；微软正在自研 ARM 处理器，将率先使用在自家 Azure 上；Intel 进军与 ARM 同源的 RISC-V，从另一个方向入局精简指令集生态。我们认为，ARM 架构的芯片 有望逐渐成为主流服务器芯片之一，从底层硬件的层面解决云端与终端的生态壁垒问题。