Arm v9芯片新架构及实践应用

ARM 公司是全球重要的芯片 IP 授权厂商，由于 ARM 生态涵盖面广泛，其经营情况也是全球芯片设计业的重要风向标之一。从当季收入体量看，8.24 亿美元的收入是创出历史新高的，且高于此前给出的预期区间（7.2 亿-8 亿美元）。

虽然 ARM 早期投入的重点在通用 CPU 赛道，与 AI 算力需求还存在较大差异。但是，随着公司新的 V9 架构的推出，该架构的机器学习能力在数据中心的训练和推理端、边缘端 AI 等领域都有用武之地。数据中心方面，公司与 NVIDIA 的 GraceHopper、微软的 Cobalt、AWS 的 Graviton 系列等芯片，都有着紧密的合作关系。在智能手机、PC 等端侧产品方面，公司推出的 Arm Cortex-X4正在赋能智能手机芯片，使其具备图片生成、实时翻译等功能，在三星Galaxy S24、Vivo iQoo 12 和小米的 14 pro 等产品中都在得到应用。在AI PC 领域，ARM 也开始取得进展，2023 年 10 月 24 日，高通公司基于ARM 架构打造了一款面向 PC 的骁龙 X Elite 处理器芯片，可以运行 130亿参数的大模型，预计搭载该芯片的 PC 产品将在 2024 年年中上线。

2021年，公司公布了其最新的 ARM V9 架构，除了向前兼容 V8 架构之外，V9架构更加强调 AI、矢量和 DSP 性能改进、安全性等能力。ARM V9 架构主要应用于 A 系列应用处理器、R 系列即时处理器，以及 M 系列微控制处理器。公司最新公告显示，目前市场上主要高端手机，都使用了 V9 架构，尤其是随着人工智能在智能手机端应用的提速，V9 相比于 V8 的优势更为明显，后续应用将提速，此部分的版税收入占比有望提升；数据中心芯片方面，NVIDIA Grace Hopper、AWS Graviton、Microsoft Cobalt 等都应用了 ARM V9 架构。

从中长期来看，随着单芯片 ARM 核数增加、基于 ARM 架构芯片数量的上升以及ARM 应用场景的增加，公司仍将保持增长。据公司公告数据显示，2023 财年，高端芯片采用 ARM 的核数已经从 2016 财年的 8 核，上升到了 192 核；同时，公司的芯片应用范围也从早期的移动领域，拓展到云计算及数据网络、汽车等多个领域。

虽然 ARM 早期投入的重点在通用 CPU 领域，与 AI 算力需求存在较大差异。但是伴随着新的 V9 架构的推出，公司在数据中心的训练和推理端、智能手机等边缘设备端，其授权技术满足 AI 需求的机器学习的能力显著增强。

ARM 在智能手机、PC 等领域开始为 AI 赋能。公司推出的Arm Cortex-X4 正在赋能智能手机芯片，可以具备图片生成、实时翻译等功能，在三星 Galaxy S24、Vivo iQoo 12 和小米 14 pro 等产品中都在得到应用。联发科在 2023 年 11 月发布的天玑9300，就是基于ARM 架构打造。天玑9300采用“全大核”CPU 架构，包含4个Cortex-X4超大核，最高频率可达3.25GHz，以及 4 个主频为 2.0GHz 的 Cortex-A720 大核，其峰值性能相较上一代提升 40%，功耗节省 33%。联发科表示，该芯片可以支持终端运行 10 亿、70 亿、130 亿、最高可达 330 亿参数的 AI 大语言模型。

在 AI PC 领域，ARM 也开始取得进展。2023 年 10 月 24 日，高通公司基于ARM 架构打造了一款面向PC 的骁龙 X Elite处理器芯片，可以运行 130 亿参数的大模型。公司预计搭载该芯片的PC 产品将在 2024 年年中上线。高通的加入，将使得ARM 在 PC 生态链的地位更为稳固。

2021 年，公司公布了其最新的 ARM V9 架构，除了向前兼容V8 架构之外，V9 架构更加强调 AI、矢量和 DSP 性能改进、安全性等能力。ARM V9 架构主要应用于 A 系列应用处理器、R 系列即时处理器，以及 M 系列微控制处理器。此前的 V8架构的成功，公司主要依赖智能手机市场对 ARM 芯片的广泛应用。而新的 V9 架构，预计除了在智能手机市场上继续保持强势地位之外，未来在数据中心、智能汽车等领域，都有望培育新的增长点。

公司最新公告显示，目前市场上的几乎所有的高端手机，都使用了 V9架构，尤其是随着人工智能在智能手机端应用的提速，V9相比于V8的优势更为明显，后续应用将提速，此部分的版税收入占比有望提升；数据中心芯片方面，NVIDIA Grace Hopper、AWS Graviton、Microsoft Cobalt 等都应用了 ARM V9 架构。