Arm anunció que sus socios del ecosistema han enviado más de 200 mil millones de chips basados en su arquitectura, una cantidad enorme pero no sorprendente dado que Arm gobierna los mercados de microcontroladores y teléfonos inteligentes. Pero aunque Arm tiene la arquitectura de CPU más popular del mundo, hay muchos desafíos por delante.
Arquitectura generalizada
En estos días, es casi imposible no usar al menos un dispositivo basado en Arm a lo largo del día, ya que las computadoras en general y la arquitectura de Arm en particular se han vuelto omnipresentes. Arm es una de las pocas empresas con tecnologías que pueden alimentar casi cualquier dispositivo. Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M y Mali IP by Arm se utilizan para innumerables CPU, controladores, microcontroladores y GPU por más de 1,600 desarrolladores en todo el mundo. Ya sea que use un teléfono inteligente o un automóvil, es probable que tengan un chip Arm interno.
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La adopción de ARM continúa acelerándose. Los socios de la compañía tardaron alrededor de 23 años, de 1991 a 2014, en enviar los primeros 50 mil millones de chips, luego les tomó tres años, de 2014 a 2017, enviar otros 50 mil millones. Ahora, el ecosistema Arm tardó unos 4,5 años en lanzar otros 100 mil millones de chips. Arm dice que cada segundo se producen alrededor de 900 chips basados en su arquitectura.
Con 200 mil millones de chips basados en Arm vendidos, las preguntas obvias son qué tan rápido Arm puede llegar a 500 mil millones y un billón de chips. Si bien podemos arriesgarnos a suponer que con megatendencias como AI, HPC, informática de vanguardia, robótica e IoT, los socios de Arm podrían lanzar el trillonésimo chip basado en Arm en los próximos 10 años o más, hay una serie de desafíos que enfrenta Arm on el camino por delante.
desafíos adelante
Arm sabe competir. La compañía ha logrado dejar atrás las arquitecturas de CPU Arc y MIPS que estaban disponibles para licencias y compite con éxito con Imagination Technologies y su arquitectura de GPU PowerVR. Pero en un intento por crecer aún más financieramente, Arm debe lidiar con aplicaciones premium como PCs de clientes y centros de datos. Mientras tanto, Arm también necesita defender sus posiciones en sus mercados tradicionales de chips pequeños, como controladores y microcontroladores que son baratos pero se usan en todas partes y se venden en cantidades alucinantes.
Centros de datos y equipos cliente
Desde un punto de vista arquitectónico, Armv8 de 64 bits de Arm ha podido manejar PC y servidores desde 2011, pero hasta ahora solo un puñado de empresas, incluidas Apple, Qualcomm, Ampere y AWS, han introducido chips de sistema que pueden ofrecer un rendimiento decente para estas aplicaciones y competir con las CPU de AMD e Intel. Para permitir que otros proveedores ofrezcan SoC para aplicaciones que exigen un alto rendimiento, Arm lanzó su núcleo centrado en el rendimiento de la marca Neoverse en 2019, pero el éxito de ese proyecto ha sido mediocre hasta este momento.
(Crédito de la imagen: análisis de estrategia)
Desde que Apple comenzó a hacer la transición de sus Mac a SoC basados en Arm, no es sorprendente que la participación de Arm en el espacio de PC esté creciendo. Strategy Analytics cree que los ingresos de SoC para portátiles basados en Arm se triplicarán en 2021 en comparación con 2020 y alcanzarán los 949 millones de dólares. Los analistas creen que los SoC equipados con Arm controlarán el 10% del mercado de portátiles este año gracias a los SoC de la serie M1 de Apple para MacBooks, los SoC de MediaTek para Chromebooks y los SoC de Qualcomm para máquinas Windows-on-Arm.
Teniendo en cuenta que los Chromebook se venden principalmente en los EE. UU. Y, en general, a estudiantes, este mercado es bastante limitado. Mientras tanto, la plataforma Windows de Qualcomm aún no se ha vuelto competitiva con las plataformas AMD e Intel. Como resultado, el éxito de Arm en el segmento de PC dependerá en gran parte del éxito de Apple en este mercado.
«Qualcomm, a pesar de su estrecha asociación con Microsoft en el sistema operativo Windows, no ha podido marcar una diferencia en el mercado de las computadoras portátiles hasta ahora», dijo Sravan Kundojjala, director asociado del servicio de Tecnologías de Componentes de Dispositivos de Strategy Analytics. «Qualcomm está invirtiendo fuertemente en el mercado de la computación con la adquisición de Nuvia y solo veremos resultados en 2023. A corto plazo, Qualcomm puede enfocarse en Chromebooks para capturar la participación de MediaTek. Strategy Analytics cree que los proveedores de procesadores de portátiles Los proveedores de Arm-based lo harán Necesitamos aumentar la inversión en software y los esfuerzos de desarrollo de la marca para competir eficazmente con los proveedores Intel y AMD basados en x86 «.
En cuanto a los servidores, Arm tiene varios socios ambiciosos como Ampere que están desarrollando SoC para servidores, pero la compatibilidad del software es obviamente algo que ralentiza la adopción de dichos chips. Para convertirse realmente en un jugador fuerte en el centro de datos, Arm y sus socios deberán asegurarse de que la pila de software esté ahí. Afortunadamente, la situación está mejorando para Arm. Por ejemplo, AWS y Oracle están implementando sus propios procesadores o procesadores Ampere, respectivamente.
Obviamente, AMD e Intel conocen sus ventajas y se dan cuenta de los tipos de beneficios que los diseños de Arm pueden ofrecer, por lo que harán todo lo posible para mantener su liderazgo en rendimiento y agregar flexibilidad para manejar las cargas de trabajo emergentes. Esperamos ver mucho de eso en la próxima arquitectura Alder Lake de Intel.
RISC-V: un factor de riesgo importante para el brazo
Pero mantener sus posiciones en los mercados existentes es tan importante como ingresar a otros nuevos. Aquí es donde Arm enfrentará los desafíos del ecosistema RISC-V en rápida evolución. Hace solo tres o cuatro años, los núcleos RISC-V disponibles solo podían manejar microcontroladores simples, pero hoy pueden ejecutar sistemas operativos ricos como Linux.
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La principal ventaja que tiene la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) de RISC-V sobre Arm es que no tiene derechos de autor y muchos diseños son de código abierto (y también gratuitos). Suponiendo que una empresa pueda desarrollar una pila de software para RISC-V, puede migrar de chips Arm a RISC-V para ahorrar algo de dinero. Por ejemplo, Apple, uno de los clientes más importantes de Arm, está explorando RISC-V y espera implementar hardware RISC-V en los próximos años. Si bien Arm puede ofrecer compatibilidad de software y un diseño familiar, será difícil para la empresa competir con algo que es gratuito.
Al mismo tiempo, es difícil esperar que las soluciones RISC-V desafíen a Arm (sin mencionar a x86) en el espacio que exige rendimiento tan pronto. Pero con docenas de empresas contribuyendo a ISA, uno solo puede preguntarse cuándo surgirán los primeros diseños RISC-V de alto rendimiento. Si bien no esperamos que los SoC centrados en IA de Tenstorrent con núcleos RISC-V de 64 bits SiFive X280 con extensiones vectoriales RISC-V de 512 bits de ancho ofrezcan un rendimiento revolucionario en cargas de trabajo de uso general, estos chips son ciertamente una ventaja. ejemplo de cómo RISC-V puede desafiar a Arm y x86 en aplicaciones emergentes.
Resumen
La arquitectura de CPU de Arm se ha convertido en la ISA más extendida del mundo y probablemente ha superado a todas las demás arquitecturas: Arc, MIPS, Power, x86, etc. – combinado. Como los procesadores se utilizan en casi todas partes en estos días, el éxito de la arquitectura de Arm solo crecerá en los próximos años.
Pero Arm tiene varios desafíos por delante. Primero, necesita encontrar su lugar en los centros de datos y desafiar al ISA x86 que ha dominado los servidores durante décadas. En segundo lugar, necesita mantener sus mercados existentes y seguir siendo competitivo con RISC-V, una arquitectura de código abierto libre de regalías. Los próximos años determinarán qué tan bien Arm puede administrar estas tareas, con o sin la ayuda de Nvidia.
