AIProbe:错失1.1万亿!孙正义的坚持与苹果M1芯片的启示

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ARM

6月21日,孙正义在软银第44届年度股东大会上回顾了他投资生涯中的一个重大失误,即过早出售了英伟达的股票,错失了高达1500亿美元(约合人民币1.1万亿元)的潜在收益。软银在2019年出售了其在英伟达的全部4.9%股份,当时获得了33亿美元的投资回报,而其购买成本仅为7亿美元。然而,在人工智能投资热潮下,英伟达近两年来市值大幅增长,目前高达3.11万亿美元。孙正义对此表示"错过了一条大鱼",并感到后悔。除了英伟达,他还错过了对OpenAI的投资机会。尽管如此,孙正义对ARM的投资获得了巨大成功,ARM目前是软银最大的资产,软银拥有约90%的股份。孙正义表示,如果再给他一次机会在ARM和英伟达之间选择,他依然会毫不犹豫地选择ARM,因为他非常相信ARM的未来。

那么,ARM是什么公司?首先要知道,什么是ARM。ARM是一种广泛应用于现代科技领域的处理器技术,最初由Acorn Computers公司开发,采用精简指令集计算(RISC)架构。它以低功耗、低成本和轻量化材料而闻名,这使得ARM处理器特别适合用于便携式设备。目前,99%的现代智能手机都使用基于ARM架构的处理器,但其应用范围远不止于此,还包括平板电脑、游戏机、数码相机、GPS导航设备、嵌入式系统、物联网设备、汽车系统、服务器甚至超级计算机。ARM公司主要通过设计CPU核心并将其授权给其他公司使用来开展业务,这种商业模式使得ARM技术在全球范围内得到广泛应用。截至2022年,已生产超过2300亿颗ARM芯片,使ARM成为全球使用最广泛的指令集架构。随着科技的发展,ARM技术也在不断进步,以适应现代AI就绪设备和应用的需求。

苹果公司ARM架构的转变是一个重大的技术转型过程。2020年,苹果宣布计划在两年内将Mac产品线从英特尔x86处理器过渡到自主设计的ARM芯片。这一转变的核心是苹果自主研发的M系列芯片,首款产品是M1芯片。

M1芯片采用了与iPhone和iPad相同的ARM架构,这使得iOS和iPadOS应用可以在macOS上原生运行,实现了苹果生态系统的进一步整合。M1芯片的性能和能效表现出色,相比英特尔处理器,它提供了更长的电池续航时间和更高的性能。

为了确保软件兼容性,苹果推出了Rosetta 2转译工具,允许基于x86的应用在ARM芯片上运行。这为开发者提供了过渡期,同时也为用户提供了良好的体验。

这次转型带来了多方面的好处:性能和能效提升、生态系统整合、更大的硬件控制权,以及减少对第三方供应商的依赖。苹果通过这一举措,不仅提升了产品性能,还增强了自身的技术自主权。

随着M1芯片的成功,苹果陆续推出了更强大的M1 Pro、M1 Max、M1 Ultra以及M2系列芯片,进一步扩大了ARM架构在Mac产品线中的应用范围。这一系列举措标志着计算领域的一次重大变革,不仅重塑了用户与技术的交互方式,也对整个计算机行业产生了深远影响,促使竞争对手也开始考虑开发类似的专有架构。

例如,微软正在与高通合作,推出搭载骁龙X Elite处理器的新款Surface笔记本电脑。这些新设备将成为市面上首批支持Copilot+ PC体验的产品之一。

微软对高通骁龙X Elite芯片的性能非常有信心,声称新款设备比上一代产品快80%以上,在某些图像处理任务上运行速度甚至比MacBook Air更快。电池续航时间可达22小时(本地视频播放),超过了MacBook Air。

微软认为,这些搭载骁龙X Elite的新PC将在CPU性能、AI加速任务,甚至应用程序模拟方面超越苹果M3处理器的MacBook Air,从而推动Windows on Arm的发展。微软将这些设备描述为"下一代AI Copilot PC",旨在与运行AMD英特尔芯片的PC产品区分开来。

然而,微软也遇到了4年前苹果遇到的问题,windows生态长期以来处于x86架构。为了确保软件兼容性,微软同样推出全新ARM to x86兼容层Prism,转译效率较之前版本提高20%。与苹果Apple Silicon使用的Rosetta 2转译层相类似,Prism允许Windows 11在ARM设备上无缝运行大多数x86应用程序,而无需用户或开发者进行额外操作。微软正在鼓励开发者为ARM架构开发原生应用,以提高性能和兼容性。这些设备将预装Windows 11 24H2版本,可能会包含更多针对ARM优化的系统组件和应用。骁龙X Elite芯片集成了专门的AI处理单元,也可用于加速某些x86应用的模拟过程或提高整体系统性能。

统一内存架构(UMA)

另一方面,苹果公司在其M系列芯片中采用了创新的统一内存架构(Unified Memory Architecture,UMA),这种设计允许CPU、GPU和其他处理器共享同一块物理内存,无需在不同类型的内存之间复制数据。这种架构显著提高了系统性能和能效,因为它减少了数据传输和复制,降低了延迟。统一内存还允许系统根据需要动态分配内存资源,使内存使用更加灵活高效。此外,这种设计简化了硬件结构,减少了芯片上的组件数量,同时在设备中节省了空间,因为不需要单独的显存。统一内存架构在图形密集型任务中表现尤为出色,大大提升了性能。

对于开发者来说,这种架构也简化了软件优化过程,因为他们不需要管理多个内存池。统一内存架构是苹果Silicon芯片成功的关键因素之一,为Mac设备带来了显著的性能提升,特别是在处理要求苛刻的图形和计算任务时。

这一点不意外也被抄了作业。6月4日,英特尔在台北电脑展上展示了 Lunar Lake 处理器,并计划在秋季正式出货。除了台积电工艺加持,NPU 性能大涨,整体 AI 算力冲上 120TOPS之外,所有人都注意到:Lunar Lake 封装了两颗内存。

作为英特尔首款采用封装内存的芯片,Lunar Lake 有 16GB 和 32GB(双通道)LPDDR5X 两种配置,单芯片运行速度高达 8533MT/s。该内存支持 16bx4 通道,与传统的 PCB 嵌入式设计相比,PHY 功耗降低了 40%,面积节省了 250 平方毫米。

在当下,这种设计我们已经不陌生了,比如消费级中苹果 M 系列芯片就采用了统一内存架构,此外,英伟达的高端加速卡如 H100、B200 都是直接将内存(包括 HBM)焊在 GPU 和 CPU 旁边,封装成一个芯片。

这样做的好处也非常明显,首先是可以显著提升数据传输速度和系统响应时间。内存与处理器之间的距离缩短,大大减少了数据传输的延迟,提升整体系统性能。这对于需要高带宽和低延迟的应用,例如图形处理、AI 计算和高性能计算任务,尤为重要。

其次是有助于降低功耗。同样因为传输距离缩短,也减少了数据传输过程中的能量损耗,同时配合更先进的制造工艺,有助于延长设备的续航,特别适用于移动设备和笔记本电脑 。

再有,在芯片里封装内存也可以简化主板布局,减少主板上的元件和连接。这不仅减少了生产成本,还提高了系统的可靠性。更紧凑的设计使得设备在重量和体积上有所减少,进一步提升了便携性。这对于超薄笔记本和移动设备来说,同样是一个重要的优势。

机会与挑战

眼看大家都在抄苹果的作业,那么这场集体转舵会带来哪些投资机会?

苹果在2020年转向ARM架构,对半导体产业链带来了显著影响。ARM架构厂商、台积电等受益明显,ARM架构的普及提升了相关设计软件公司的需求。同时,x86架构厂商如英特尔AMD受到冲击,市场份额下降,一些依赖x86架构的PC制造商也面临竞争压力。此外,部分原有供应链公司因苹果自研芯片失去订单。

统一内存架构有利于芯片制造商如台积电和三星,以及内存供应商如美光和SK海力士,因为对更复杂芯片和内存的需求增加。而传统内存模块制造商如金士顿,市场份额和需求都受到影响。这种架构推动了高效能、低功耗计算的广泛应用,但也带来了传统供应链的挑战。

封装内存的问题在于其限制了系统的可扩展性和可维修性。由于内存与处理器捆绑封装,PC制造商无法单独升级或修复内存模块,而是需要更换整个处理器或甚至整个计算机。这种做法不仅限制了市场上的硬件选择,也可能增加成本并降低设备的长期可维护性。特别是对于那些习惯自定义硬件配置的用户和制造商来说,这种趋势可能导致操作空间的明显缩减。

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