有關(guān)M1的彪悍能力，我們?cè)诖饲暗奈恼吕镆呀?jīng)多有介紹。簡(jiǎn)單回顧一下蘋果自己宣傳中的數(shù)據(jù)：

這張宣傳圖橫軸代表CPU功耗，縱軸代表CPU性能。其囂張之處在于，一方面它沒有明確標(biāo)尺和對(duì)比對(duì)象(常規(guī)傳統(tǒng))，另一方面則從圖中可見，在相同功耗下(如10W)，其性能領(lǐng)先幅度遠(yuǎn)高于競(jìng)品——蘋果當(dāng)前的宣傳數(shù)字是，同功耗下最高2倍性能領(lǐng)先。與此同時(shí)，僅需“25%的功耗”就達(dá)到傳統(tǒng)PC所能達(dá)到的峰值性能。(記憶中，蘋果可能修改過表達(dá))

雖然所謂的“競(jìng)品”指代不明，但大抵上也就是指Intel的十代或十一代酷睿處理器了。這張含糊不清的圖，其囂張程度幾乎已經(jīng)到了無視摩爾定律和行業(yè)常規(guī)的程度，“在座的都是XX”——當(dāng)然我們知道，具體數(shù)值并沒有蘋果宣傳中那么理想，畢竟x86這邊的處理器仍有頻率方面的顯著“優(yōu)勢(shì)”。

如此前探討性能詳情時(shí)所述，這張圖不僅吊打了Intel(Ice Lake/Tiger Lake)、AMD(Zen 2/Zen 3)，也吊打了高通(驍龍8cx一代二代)、三星(Mongoose)等Arm同陣營(yíng)的其他市場(chǎng)參與者。似乎在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都很難再出現(xiàn)這么囂張的能效吊打數(shù)據(jù)了。直到有家叫Nuvia的公司制作了另一張吊打蘋果的圖。

蘋果M1證明了Arm也能用來造高性能處理器，但并不意味著其他同在Arm陣營(yíng)的企業(yè)有這種能力。和蘋果存在直接競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，且同在Arm陣營(yíng)的，市場(chǎng)表現(xiàn)比較出色的應(yīng)該就是高通了：無論是在手機(jī)處理器，還是在PC處理器上。

單純從CPU核心的角度來看，高通目前的高性能核心實(shí)際上也就是Arm Cortex-X1了，具體的芯片產(chǎn)品即驍龍888——X1也代表了Arm自己目前的高性能核心微架構(gòu)。有關(guān)Cortex-X1的詳情，我們?cè)诖饲胺治?nm芯片文章中已經(jīng)提到過。

Cortex-X1實(shí)則表現(xiàn)出Arm有進(jìn)一步向高性能領(lǐng)域，包括PC、數(shù)據(jù)中心等市場(chǎng)進(jìn)發(fā)的意思(面向服務(wù)器的Arm Neoverse V1高性能核心，正是Cortex-X1的改進(jìn)版)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的Arm微架構(gòu)普遍在低功耗方面做文章，比如Cortex-A系列IP是追求PPA性能、功耗和成本三方均衡的。而Cortex-X1突破了這種傳統(tǒng)，首次在PPA三角中向性能偏移，并一定程度犧牲功耗和成本。

微架構(gòu)層面，Cortex-X1在寬度上明顯加寬，雖然還沒到蘋果M1的Firestorm核心的程度，但比同代Cortex-A系列已經(jīng)是規(guī)模上的擴(kuò)展了，比如5-wide decoder前端，ROB條目增加40%，NEON寬度加倍，L2和L3 cache容量加倍，Mop cache條目加倍。很多指標(biāo)甚至比Intel的Sunny Cove(十代酷睿)還要彪悍。Cortex-X1實(shí)現(xiàn)了相較Cortex-A77大約30%的IPC提升。

30%的IPC提升仍然是相當(dāng)出色的迭代數(shù)字。不過對(duì)PPA平衡的打破，也一定程度表明至少從核心層面來看，CPU的單核性能提升即便在Arm這邊，也變得越來越有難度。

Cortex-X1的具體實(shí)施，主要包括了高通驍龍888和三星Exynos 2100。上面這張圖包含了AnandTech針對(duì)這兩顆處理器的SPEC2006性能測(cè)試數(shù)據(jù)，左邊的柱狀條代表跑完整個(gè)測(cè)試的能耗(越短越好，單位焦耳;其中柱狀條右邊的第一個(gè)數(shù)字表示平均功耗-單位瓦特-即單位時(shí)間內(nèi)做的功)，右邊的柱狀條代表性能成績(jī)(越長(zhǎng)越好)。

無論是整數(shù)還是浮點(diǎn)測(cè)試，Cortex-X1的IPC提升基本符合Arm預(yù)期(雖然三星和高通都沒有用上Arm為X1設(shè)計(jì)的頂配，比如僅一半容量的L3 cache)，但驍龍888(以及Exynos 2100)還是被蘋果A14(與M1一樣的Firestorm核心)甩開一截的，從能耗與性能的角度來看都是如此�？梢娢氖椎奶O果“吊打圖”，實(shí)實(shí)在在地表現(xiàn)了蘋果自身在高性能CPU核心設(shè)計(jì)方面的能力。

至于另一個(gè)方向，高通面向筆記本的驍龍8cx，此前我們也探討過。這顆處理器在CPU核心層面還在用Cortex-A76(高通定制版的Kryo 495)，從系統(tǒng)層面加倍內(nèi)存帶寬、提升芯片TDP，來提高其性能。但從已上市的筆記本產(chǎn)品來看，蘋果M1可以在性能層面把驍龍8cx按在地上摩擦，無論多核還是單核性能，前者都是后者的2.2-2.5倍。應(yīng)用驍龍8cx的Surface Pro X，輕度辦公是夠了，但在更追求性能的生產(chǎn)力應(yīng)用中，驍龍8cx還是比較悲慘的。

雖然以上內(nèi)容更多探討了手機(jī)、筆記本這樣的移動(dòng)領(lǐng)域，但核心本身很多時(shí)候是在不同應(yīng)用領(lǐng)域共享的，只不過會(huì)有頻率、cache、規(guī)模方面的彈性擴(kuò)展。高通現(xiàn)階段是很難拿出在性能上和蘋果抗衡的處理器的。單純從性能的角度來看，如上周我們探討Arm服務(wù)器處理器的文章，即便有新推的Arm Neoverse，其單線程、每核心性能也依然達(dá)不到x86處理器的水平(雖然數(shù)據(jù)中心的很多應(yīng)用可能并沒有那么看重單核性能，而且Neoverse有功耗方面的優(yōu)勢(shì))。

高通在驍龍820之前一直有自研微架構(gòu)的傳統(tǒng)，像如今的蘋果一樣，即基于Arm指令集做自有微架構(gòu)的嘗試。不過這個(gè)動(dòng)作從驍龍835開始便停止了，自2017年之后，高通在驍龍?zhí)幚砥鞯腃PU之上，就采用Arm“公版”核心IP、放棄自研微架構(gòu)了。

這與當(dāng)時(shí)的多種因素相關(guān)，可能包括早期Kryo架構(gòu)(驍龍820/821)在路線上走偏(過于注重浮點(diǎn)性能，以及功耗崩邊致最終產(chǎn)品規(guī)格被砍等問題)，Arm后期針對(duì)核心IP授權(quán)模式越來越靈活(表現(xiàn)在可半定制，或更多可選配置)，Arm自己的技術(shù)在日趨成熟，以及高通當(dāng)時(shí)在自身發(fā)展上也遇到了一些問題。

自研微架構(gòu)之路沒那么好走，三星Exynos處理器從自研架構(gòu)的入門到入土(2016-2020)都沒有一款真正可拿得出手的作品，就是前車之鑒。這也更能襯托蘋果芯片的彪悍。

所以高通選擇了收購一家初創(chuàng)公司Nuvia，收購價(jià)格14億美元，收購?fù)瓿墒窃诮衲?月份。從宣布收購到收購?fù)瓿�，也就幾周時(shí)間。高通收購Nuvia實(shí)在是順理成章的事情，這家公司除了設(shè)計(jì)基于Arm的核心產(chǎn)品，其人才儲(chǔ)備是令人相當(dāng)眼饞的。

這家公司成立于2019年，創(chuàng)始人包括蘋果CPU團(tuán)隊(duì)的前任首席架構(gòu)師 Gerard Williams;聯(lián)合創(chuàng)始人John Bruno，此前也在蘋果和谷歌做過系統(tǒng)架構(gòu)師。這倆人都有數(shù)十年的處理器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，另外加入這家公司的大神還有Manu Gulati，也是前谷歌與蘋果芯片團(tuán)隊(duì)核心成員。

其中Gerard Williams不僅在Arm公司工作了12年，而且還曾領(lǐng)銜過蘋果A系列芯片Cyclone(蘋果A7處理器CPU核心，iPhone 5s)、Typhoon(A8，iPhone 6)、Twister(A9，iPhone 6s)、Hurricane(A10的大核心，iPhone 7)、Monsoon(A11大核心，iPhone 8/X)以及Vortex(A12大核心，iPhone Xs)架構(gòu)的設(shè)計(jì)。2019年12月，蘋果狀告Gerard Williams，稱其違反合約，包括擅自創(chuàng)辦企業(yè)，以及挖角旗下員工——這種八卦還是能夠說明Williams的地位的。

有關(guān)Nuvia公司旗下產(chǎn)品，我們很難挖到什么細(xì)節(jié)。為數(shù)不多的線索就是Nuvia發(fā)布的幾篇博客文章——且估計(jì)后續(xù)看不到Nuvia的博客更新了。從Nuvia最后一篇更新的博客文章可見，下一篇原本是打算談更多芯片功耗管理方面的技術(shù)的，可能會(huì)提及Nuvia相關(guān)的技術(shù);被高通收購后，就要看高通在相關(guān)技術(shù)公開方面的策略了。

Nuvia實(shí)際的芯片產(chǎn)品尚未問世，而在上個(gè)月的高通發(fā)布會(huì)上，高通提到“首個(gè)搭載高通全新內(nèi)部設(shè)計(jì)CPU的高通驍龍平臺(tái)，預(yù)計(jì)將在2022年下半年出樣，設(shè)計(jì)上針對(duì)高性能超級(jí)本產(chǎn)品。”換句話說，Nuvia為高通貢獻(xiàn)的Arm自研架構(gòu)處理器最早可能會(huì)在2022年問世。

不過Nuvia這家公司原本著力的方向是數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器處理器。如文首所述，去年8月份這家公司畫了一張比蘋果M1更囂張的圖，如下：

這張圖橫軸同樣代表功耗，縱軸代表單核性能(Geekbench 5測(cè)試性能)——大致上與文首蘋果呈現(xiàn)那張圖的維度是類似的。這張圖中，紫色、藍(lán)色、綠色那幾條比較平緩的曲線，是Intel和AMD近代的處理器產(chǎn)品，包括Intel十代酷睿的Sunny Cove核心，AMD Zen 2核心等。

而紅色、黑色、灰色那三條曲線分別代表高通驍龍865(Arm Cortex-A77)、蘋果A12X(Vortex)、蘋果A13(Lightning)。最左側(cè)那條深藍(lán)色輻射狀“曲線”就是Nuvia的Phoenix核心了(據(jù)說畫成這個(gè)形狀，是為了將來再揭曉具體數(shù)值)。不管這個(gè)表達(dá)方式有多奇特，在Nuvia標(biāo)定的深藍(lán)色區(qū)間內(nèi)，吊打蘋果前幾代芯片產(chǎn)品的CPU性能和功耗是沒問題的。

雖然這其中沒有加入蘋果M1/A14(Firestorm)，也沒有加入最新的AMD Zen 3和Intel Tiger Lake(十一代酷睿，事實(shí)上Intel最新的Xeon服務(wù)器處理器就是十代酷睿的Sunny Cove核心)，但查一查Firestorm的Geekbench 5性能測(cè)試就不難發(fā)現(xiàn)，這個(gè)Phoenix才是真正的全方位吊打。蘋果前員工創(chuàng)辦的公司，果然有蘋果公司的調(diào)性…

這張圖的信息量也比較大，雖然Geekbench 5可能未必有那么靠譜：

第一，觀察高通驍龍865(紅色)與x86處理器(藍(lán)色、綠色、紫色)可發(fā)現(xiàn)，x86處理器在性能上高出不少，但付出了巨大的功耗代價(jià)(x86處理器核心頻率普遍很高)。在Geekbench 5測(cè)試中，x86平臺(tái)以6-11倍的功耗，才達(dá)成了大約50%的性能領(lǐng)先。這一點(diǎn)算是符合預(yù)期，功耗和性能的提升關(guān)系本來就不呈線性。意即我們推測(cè)，如果考慮提高驍龍865的頻率，其功耗同樣大概率面臨崩壞。

第二，AMD和Intel是旗鼓相當(dāng)?shù)乃���，雖說AMD近兩年有工藝和核心數(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，但相比Intel的優(yōu)勢(shì)并不算大(圖中未列出更新的Zen 3，在多核性能上，AMD應(yīng)該會(huì)有更大的優(yōu)勢(shì);另外我們認(rèn)為，單純從微架構(gòu)的角度來看，Zen也并沒有顯得多先進(jìn))。

第三，蘋果A系列芯片，在CPU性能上比高通驍龍芯片有顯著優(yōu)勢(shì)，在CPU性能與x86平臺(tái)持平或略高的前提下(注意：是單核性能)，功耗有顯著優(yōu)勢(shì)。

Nuvia認(rèn)為，作為其主業(yè)，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器SoC芯片如今對(duì)功耗也是相當(dāng)敏感的，在限定功耗的問題上與移動(dòng)SoC是一致的。且服務(wù)器CPU的核心數(shù)目在增加，但TDP是需要得到限制的，則每個(gè)核心的功耗就必須得到限制。在談Arm服務(wù)器CPU的那篇文章里，我們知道以Neoverse為代表的服務(wù)器處理器架構(gòu)，目標(biāo)設(shè)計(jì)一顆處理器最多可以有128個(gè)核心，未來架構(gòu)更新還會(huì)漲到192個(gè)核心。

按照芯片整體TDP限定在250-300W，以及CPU外圍功耗10-120W，每個(gè)核心可以分配到1-4.5W功耗。上面這張圖，就是Nuvia用所謂的架構(gòu)性能模型技術(shù)，規(guī)劃出來的Phoenix核心性能表現(xiàn)。Nuvia在博客中提到，其CPU核心性能是競(jìng)品的2倍，而且還在1-4.5W這個(gè)TDP區(qū)間內(nèi)。

產(chǎn)生這張表的測(cè)試方法，有興趣的同學(xué)可以去看一看Nuvia的博客。我們無從了解Nuvia是如何達(dá)到這個(gè)性能和效率水平的，或者最終產(chǎn)品是否真的能達(dá)到宣稱的水準(zhǔn)。相關(guān)具體實(shí)現(xiàn)的，其博客只透露了這樣幾段話：

“Nuvia專注于開發(fā)一款提供行業(yè)領(lǐng)先性能，且最高效率的SoC。為了達(dá)成這一點(diǎn)，我們以一種全新的方式打造了一款服務(wù)器CPU，CPU流水線做出了全面變革。”

“雖然市場(chǎng)還會(huì)有更多的成長(zhǎng)空間(指在Amazon Graviton問世以后)，但市場(chǎng)核心對(duì)于特定TDP之下的最高單線程性能與全核性能，有著很明確的需求。對(duì)于絕大部分需求大規(guī)模集群的客戶而言，這是提升性能與成本之比(Performance/TCO，TCO即總擁有成本)的最快方法。”

“我們采用了不同的方法，以沒有累贅的CPU設(shè)計(jì)，提供性能和功耗的優(yōu)雅平衡，最大化內(nèi)存帶寬和核心利用率。我們的解決方案不需要增加額外的核心來彌補(bǔ)單線程性能不足的缺陷。與此同時(shí)，也不需要采用市場(chǎng)上吹噓的增加頻率的方式——由于TDP限制，這樣的頻率在服務(wù)器SoC的真實(shí)應(yīng)用中根本無法達(dá)到。”

值得一提的是，這項(xiàng)測(cè)試比較顯著的一個(gè)槽點(diǎn)是測(cè)試工具選擇了Geekbench 5。這個(gè)工具一方面并不是針對(duì)服務(wù)器處理器的，另一方面其測(cè)試項(xiàng)也伴隨較大爭(zhēng)議;通常認(rèn)為SPEC才更具覆蓋服務(wù)器使用場(chǎng)景的代表性，從編譯到AI到天氣預(yù)測(cè)應(yīng)用等。不過Nuvia特別撰寫了一篇文章來闡述Geekbench 5和SPEC的區(qū)別，以及說明采用Geekbench 5的合理性(這篇文章還是挺有意思)。

比如他們實(shí)測(cè)認(rèn)為，Geekbench與SPEC測(cè)得的成績(jī)是基本同步的，較少存在某款處理器一個(gè)測(cè)試分?jǐn)?shù)很高，而一個(gè)則很低的情況。它們的關(guān)系接近線性，如上圖所示;甚至用這種關(guān)系，得知某個(gè)測(cè)試的分?jǐn)?shù)后，就能推測(cè)另一項(xiàng)測(cè)試的分?jǐn)?shù)，準(zhǔn)確率還挺高。

從Nuvia幾名大佬的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)來看，上面的這些說法有更大的概率是可靠的。高通亦極有可能借助Nuvia的收購，在未來面向不同領(lǐng)域的產(chǎn)品中再度采用自研微架構(gòu)的處理器，以獲得技術(shù)上的新一輪優(yōu)勢(shì)。

Nuvia在融入高通后，似乎暫時(shí)將不再從事服務(wù)器CPU的研究。此前高通接受采訪時(shí)提到，對(duì)Nuvia的收購是為了填補(bǔ)這么多年來IP設(shè)計(jì)的空白，因?yàn)檫@些年高通一直在采用外部的IP，比如Arm的Cortex核心;而Nuvia當(dāng)前最直接的目標(biāo)是設(shè)計(jì)針對(duì)Windows筆記本的驍龍SoC芯片(Intel又中槍)。

另外，服務(wù)器和企業(yè)市場(chǎng)并非收購Nuvia的直接目標(biāo);且長(zhǎng)期規(guī)劃尚未完全敲定。高通在今年1月份發(fā)的新聞稿中提到將Nuvia的CPU技術(shù)與內(nèi)部的各種加速處理器產(chǎn)品融合，針對(duì)不同的市場(chǎng)。智能手機(jī)、ADAS、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、筆記本等應(yīng)用均在其列。預(yù)計(jì)明年到后年，Nuvia的設(shè)計(jì)抵達(dá)市場(chǎng)，這些領(lǐng)域又要熱鬧很久了。