過去20年間的絕大部分時間，PC CPU市場一直被x86架構主導，英特爾長期佔據著這個市場一半以上的市佔率。Arm則幾乎成了行動CPU的代名詞，高通、聯發科都是行動處理器市場的佼佼者。不知是巧合還是必然，2020年和2021年的第三季度，行動CPU和桌上型CPU市場常年的老二，相繼迎來了顛峰時刻。
市場研究機構Counterpoint報告指出，2020年Q3聯發科首次以31%的市佔率超越高通，成為全球最大的智慧手機處理器供應商。Mercury Research發佈的2021年第三季度市場調查報告顯示，AMD在全球x86 處理器市場的市佔率達到了24.6%，是2006年創歷史記錄25.3%後的市佔率第二高。
市佔率變化背後，一定程度上表明了CPU性能到達顛峰，給多年的市場老二AMD追上的好時機。但是，市場破壞者蘋果M1 CPU橫空出世，又刺激英特爾推出更有競爭力的12代酷睿CPU。
x86、Arm、RISC-V在嵌入式、桌面、高性能CPU市場的混戰已經開啟，技術挑戰、產品策略、大國競爭的因素疊加下，CPU市場格局又會發生怎樣的變化？
英特爾小步慢走，AMD借勢飛奔
AMD近年來CPU市場的成功，得益於其Zen架構的成功，也借助了台積電先進製程。英特爾恰好相反，先是沒有提升CPU的動力，後又被自己打亂了產品節奏。
2016年時，AMD推出了Zen架構。在AMD推出Zen架構之前，CPU的性能只有英特爾同級產品的1/3-1/2的水準，但是現在已經被逼近，除了顯示出AMD的技術進步之外，另一種趨勢是目前CPU性能可能已經接近了目前的頂點，而英特爾在這個頂點待了很多年，每年CPU的性能只有個位數提升。
這在業內是一個很普遍的觀點，這一論斷的基礎是雖然半導體技術在持續演進，但7nm之後，先進製程帶來的收益在遞減，也就是單位面積電晶體密度增長不斷放緩，對整體晶片性能的影響越來越小。英特爾、高通「牙膏廠」的稱號似乎也與這種觀點相互印證。這也是喊了多年的所謂「莫爾定律已死」。
但業內同時也有相反的觀點認為，CPU的性能並沒有達到天花板。
不是CPU的性能達到天花板，而是CPU的性能早已超過應用的需求，英特爾沒有提升的動力。「硬體性能的冗餘已經存在很多年，關鍵的是要找到能夠發揮這些性能的功能。」專家表示。
雖然CPU的頻率在2000年之後提升就明顯放緩，但IPC（每個時脈中CPU執行的指令數）的提升基本保持線性增長，從這個角度看，CPU的性能並沒有達到天花板。
英特爾之所以被業內稱為牙膏廠，我認為關鍵的原因是其Tick-Tock（一代產品更新製程，一代產品更新架構）的節奏被打亂。成也蕭何敗也蕭何，作為IDM，英特爾自家技術對其發展起到了至關重要的作用，而如今英特爾先進製程的反覆延期，大大影響其通過製程提升帶來的性能的提升，另一方面對其架構升級也會帶來影響。製程和架構升級的節奏被打亂最後造成了比較大的影響。
英特爾的Tick-Tock恰好代表了CPU升級的兩個關鍵維度——製程和架構。
過去的20年間，摩爾定律持續有效，晶片性能的提升甚至可以只依靠電晶體的小型化，通過設計更多內核，依靠製程技術帶來的更多核心來提升CPU性能。英特爾憑藉著製程的領先性，以及IDM的模式，在晶片市場獨佔鰲頭。但在AMD推出Zen架構的2016年，英特爾的10nm未能如期量產，並且延期了三年，產品節奏一步步被打亂。
英特爾犯錯，送給了AMD巨大的機會。藉著台積電先進的製程，配合Zen架構，AMD的CPU性能在幾年間迅速趕上進步緩慢的英特爾，甚至實現了超越。
「AMD近幾年之所以表現如此強勁，Jim Keller 2012年領導開發的Zen架構奠定了很好的基礎，再加上採用小晶片技術以及台積電最先進的製程。」一位前AMD高層表示。
Zen架構的持續迭代非常關鍵。CPU的架構可以分為兩個層次，一個是宏觀的結構，比如常說的范紐曼架構。「CPU主要結構這些年並沒有太大改變，除非發生翻天覆地的變化，否則對CPU性能的影響不大，最終影響CPU性能的其實是微架構。」
（范紐曼型架構（英語：Von Neumann architecture），也稱馮·紐曼模型（Von Neumann model）或普林斯頓架構（Princeton architecture），是一種將程式指令記憶體和資料記憶體合併在一起的電腦設計概念架構。）
直觀看，CPU中的運算單元數量和能力直接影響了CPU的性能，但實際並沒有這麼簡單，有了運算單元之後，如何把運算單元的能力發揮出來，這就考驗微架構的設計。
AMD已經證明，以先進製程為基礎，結合優秀的微架構設計，可以帶來顯著的性能提升。同樣用這種方式讓人眼前一亮的，還有蘋果。
蘋果攪局，刺激CPU性能躍升
當AMD通過性能的快速提升給英特爾帶來壓力之時，2020年11月橫空出世的蘋果M1處理器，其強大的性能和低功耗表現，成為了x86陣營英特爾和AMD共同的競爭對手，也讓外界質疑同樣採用Arm架構設計PC CPU的高通。
蘋果M1的發布，讓更多人意識到Arm也能設計出高性能晶片。實際上，學術界早有定論，指令集對性能和功耗沒有直接影響。其實指令系統更多關係到的是軟體生態，比如X86支撐Windows生態、ARM支撐Android生態。
之所以會有x86 CPU性能更高，Arm CPU功耗更有優勢的認知，主要還是兩者原本設計目標的不同。x86把資源都用去提升性能，晶片性能高，功耗也高，但英特爾也有低功耗的晶片Atom。Arm原來的目標是做低功耗處理器，現在也有許多高性能的Arm伺服器CPU，性能高了，功耗也相應的提升。
也就是說，蘋果用Arm架構設計出性能比英特爾高階CPU更好的產品，指令集並非重要的困難，核心在於設計目標。其中直接影響性能的微架構設計，是一個精細的工作，要是在一定邊界內做取捨，包括快取的策略、替換算法、分支策略等等，蘋果積累了多年的晶片設計經驗，通過精細化調整優化CPU有明顯優勢。
除此之外，蘋果更大的優勢在於系統級優化，系統級優化能夠帶來幾倍，甚至數量級的性能提升，這能比架構優化和工藝提升帶來更顯著的性能提升。
系統級優化一直都是提升CPU性能的重要方式，但這種方式最大的難點在於整個系統生態。要實現系統級優化，就需要整個軟硬體生態協同，從編譯器到BISO，再到作業系統和應用層，才能實現很好的系統級優化。蘋果能把處理器優化的那麼好，其封閉的生態也是一個重要的因素。
在蘋果的攪局下，英特爾在2021年發佈的12代酷睿處理器的性能也實現了飛躍的進化，不僅絕大部分性能都超越AMD，對比蘋果M1也有優勢。資深CPU專家分析，這與英特爾新任CEO Pat Gelsinger有很大關係，在他上任很短的時間內，英特爾的技術和架構不可能發生太大的改變，他應該是重新找到了英特爾技術的節奏，能夠迅速推出性能飛躍的產品。
接下來的後摩爾定律時代，架構和系統級優化成為了競爭的關鍵。2017 年圖靈獎的兩位得主 John L. Hennessy 和 David A. Patterson在2019年發表了一篇長篇報告《A New Golden Age for Computer Architecture》，他們展望未來十年將是電腦體系架構領域的「新的黃金十年」。
從AMD CPU性能迅速接近英特爾，以及蘋果M1處理器的推出，已經可以看到優秀的CPU微架構，以及微架構的精細優化能夠帶來的性能飛躍。
架構創新也是重要的方向。CPU的性能提升遇到了技術瓶頸，這是因為范紐曼架構的儲存-運算體系。CPU的計算性能每年可以提升一倍，但記憶體的性能提升很慢。業界在研究儲存-運算一體，這種架構能夠更好的發揮出CPU的性能，但這種架構何時能夠商用還不清晰。
還可以看到，Chiplet（譯作小晶片或芯粒）也是晶片業一個發展趨勢，通過將不同功能的晶片，借助先進封裝異構內建，實現性能的持續提升。
CPU大混戰時代
蘋果攪動的PC CPU市場競爭格局在發生變化，行動CPU市場蘋果獨領風騷，留下高通和聯發科相互競爭。不止於此，Arm架構的高性能處理器也開始與x86搶奪伺服器CPU市場。還有，開源RSC-V的興起，又給CPU市場的競爭帶來了更多的不確定性。
與x86陣營雙雄的你追我趕情況不同，Arm行動CPU市場的高通、聯發科最新的旗艦產品難分伯仲。聯發科稱其最新旗艦產品天璣9000的多核CPU性能比驍龍8高20%。
在都是採用最先進的4nm製程的前提下，性能的差距主要是因為聯發科設定了更高的主頻性能。聯發科選擇的台積電的製程也帶來了一定的優勢。
高通和聯發科在手機旗艦處理器市場競爭的結果還不得而知。但Arm分食x86伺服器CPU市場的蛋糕已經開始。當x86通用CPU不能滿足科技巨頭們的需求時，包括亞馬遜、阿里在內的科技巨頭們都利用Arm架構開始設計定製CPU，滿足自身的業務需求。而Ampere等公司也利用Arm架構設計高性能CPU，共同爭奪x86 CPU市佔率。
Arm與x86的競爭日益激烈之時，RISC-V也開始加入到了x86和Arm的競爭中，並且這個陣營的公司們都雄心勃勃。RISC-V CPU已經在對生態要求不高的嵌入式市場取得成功，接下來，RISC-V CPU還將進軍更高性能的行動和伺服器CPU市場。
現在看來，RISC-V要在移動CPU和高性能CPU市場和Arm、x86競爭還有很長的路要走。
Arm在十年前推出Arm v8架構就開始將目標瞄向高性能處理器市場，經過十多年的發展，才有高性能CPU能進入伺服器市場。Arm在行動市場也有生態護城河，RISC-V要在強生態領域實現突破很難，還有很長的路要走，但在物聯網、加速器等短生態領域還是很有機會。
有意思的是，眾多Arm陣營的公司，比如代表者蘋果、高通和聯發科，都加入了RISC-V基金會，並且在開發RISC-V產品，這讓Arm和RISC-V之間的競爭變得讓人更加期待。
在CPU市場的大混戰中，還有一個重要的變數。隨著國際形勢的變化，發展晶片行業已經成為了國家戰略，這讓包括CPU在內的晶片行業的競爭已經不再是單純的商業競爭。
技術會遇到瓶頸，市場的競爭會因為大國之間的競爭而變化，諸多的不確定因素，最終會讓CPU市場呈現什麼格局？恐怕暫時還無法得到結論。
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