一家芯片公司对一个新兴市场会抱有多大的热情?


答案当然是无限大,没有任何一家半导体公司会停下研发的脚步,在高新技术领域,没有创新,那就意味着慢性死亡。


而对于英伟达、英特尔和 AMD 这样的业界翘楚,更是在不断探索前行的路上。


近日,路透社援引未透露姓名的消息来源报道称,英伟达已悄然开始设计基于 ARM 架构的 CPU,专门用于运行 Windows操作系统,其表示,这项开发是微软更广泛努力的一部分,一旦微软与高通的排他性协议明年到期后,微软就会在更多基于 ARM 的系统上推出 Windows 系统。


此外,AMD也计划制造基于 ARM 的 PC 芯片,它和英伟达的芯片预计将在 2025 年左右上市。


财务和战略咨询公司 D2D Advisory 首席执行官杰伊·戈德伯格(Jay Goldberg)表示:“微软从 90 年代学到,他们不想再次依赖英特尔,他们不想依赖单一供应商。如果 ARM 真的在 PC(芯片)领域起飞,他们永远不会让高通成为唯一供应商。”


事实上,英伟达从发展之初,就是微软的铁杆盟友,从 DirectX 到初代 Xbox 游戏主机,两家早已站在了同一战线,如今 AI 市场风云迭起,微软和 OpenAI 还在源源不断地从英伟达这里购买海量的 A100 与 H100 显卡。


而英伟达也不是第一次与 ARM 产生交集,两家携手多次,英伟达更是在 2020 年尝试收购 ARM,虽然最终宣告失败,但两家依旧保持着非同一般的关系。


即便如此,英伟达想要在 PC 处理器上分得一杯羹,并不是一件轻而易举的事情。


寄予厚望的 Tegra


把时间回溯到 2008 年,大部分普通人都已经触及计算机新的发展趋势,即所谓的电脑运算正朝着更视觉化的方向发展,GPU 作为一种平行运算引擎,在执行视觉软件(如图像、视频和照片等应用软件)上特别有效,而日新月异的游戏更是不断发掘着 GPU 的潜力,GPU 的时代以无可争议的姿态降临了。


在这场竞争中,英伟达无疑是占尽了先进,但英伟达 CEO 黄仁勋显然不会满足于一个 PC 显卡市场,他的野心昭然若揭,就是和处理器市场的龙头老大英特尔来一场正面对决,其中的关键,就是新兴的移动互联网与精简指令集架构ARM。


2008 年 2 月,英伟达在 MWC 上正式公布了全新的移动处理器 APX 2500,这是一款和微软共同开发、面向下一代 Windows Mobile 手机的处理器,黄仁勋在接受采访时表示,追求更高的运算性能和更大的记忆空间已经落伍了,现在的极简派 PC 风潮,正是 APX 2500 系统单芯片瞄准的市场。他预言,未来的电脑必须薄得像纸,所有东西都集中在小小的芯片上。


同年 6 月,英伟达又公布了 Tegra 600 和 Tegra 650 两款处理器,并将 APX2500 也纳入了 Tegra 这个移动处理器的品牌之中,两款芯片都可以用超过 40 FPS 的速率运行 Quake 3 等大型游戏,芯片组的大小仅为英特尔 Atom 的 1/10,一次充电可以实现130 小时的音频播放或 30 小时的高清视频播放。


而在 2009 年的财报电话会议上,信心满满的黄仁勋陈述了他有关 GPU 运算时代到来的观点。他认为,CPU-GPU 协同运算的模式将是未来计算机行业的大趋势,而“苹果就是这一趋势的先行者”,“从MacBook Pro 到 MacBook Air 都内置 GPU”, MacBook Air 在同时拥有 CPU 和 NVIDIA GeForce 9400M GPU 后,其性能和能效都有了显著提升,“用正确的工具做正确的任务才是最有效率的”。


而他也丝毫不掩饰对于 CPU 市场的野心,直接对分析师表示,Tegra 这款主要针对智能手机和掌上上网设备、上网本市场,基于 ARM 架构并内置 GeForce 图形核心的处理器,“在未来几年内,就会占据NVIDIA业务的半壁江山,而另外一半才会留给专业产品线(Tesla、Quadro)与消费产品线(GeForce)瓜分。”


可以说被寄予厚望的Tegra系列是英伟达面向移动互联网时代的最强利器,在黄仁勋眼里,随着手机、平板、上网本的发展,这些图形性能强劲的处理器就能分得最大一杯羹。


不过前面提到的几款Tegra系列处理器可谓是出师未捷身先死,Windows Mobile系统生态远不如隔壁的iOS和Android来的风光,仅仅两三年后就在市场份额上输给了后两者,这也让英伟达尝到了失败的苦果。


2010年5月的财报会议上,黄仁勋也不得不承认英伟达在移动市场的失利,他表示,第一代Tegra发布时,由于刚刚进入这一领域经验不足,英伟达决定把注意力放在一套操作系统上,于是就有了和微软的合作,Zune HD就是他们合作的成果。而在第二代Tegra产品中,英伟达打算扩展视野,Android是一种全新的选择。



黄仁勋称:“现在 iPhone 已经树立了一个标杆,而 iPhone 4G 也即将到来,还有 iPad 这样公认具有革命性的产品。整个移动市场的水平已经相当高,他们(Google)需要一款处理器来追赶苹果 A4。他们需要一款能比 A4 做得更好的处理器来争夺市场领先地位。”因此,第二代 Tegra 和 Android 3.0 走到了一起。


2011 年 1 月,英伟达正式推出了第二代 Tegra 芯片即 Tegra 2,这一代芯片用上了台积电最新的 40nm 工艺,内置两颗频率为 1GHz 的 ARM Cortex-A9 核心,配备 GeForce 架构的双核 GPU,同时还搭载了英伟达自研的音频解码核心与视频编码处理单元。


凭借着不俗的 GPU 性能,外加强大的多媒体处理能力,Tegra 2 在移动市场一炮而红。根据 Strategy Analytics 数据,截至 2011 年 9 月,Tegra 2 在全球安卓平板市场拿下了 34.4% 的市场份额,并且出货量还在提升。2012 年 8 月,英伟达更是在财报中强调,随着平板电脑的普及,Tegra 2 的销售额创下历史新高。


英伟达的 ARM 芯片往事


Tegra 2 市场表现尚可,野心勃勃的英伟达也趁着这股势头,对处理器市场发起了全面的进攻。2011 年 3 月,黄仁勋在CES上宣布了所谓的丹佛计划,他表示,英伟达有几百个工程师在研究 CPU,至今已有三年半左右的时间,这一计划的战略目标就是将 ARM 架构芯片拓展到移动计算领域之外。


他举例说明,英伟达正在与 ARM 合作研发下一代 64 位的处理器,以便让所有的计算设备都能使用该芯片处理架构,未来还可能会把 ARM 处理器运用到PC电脑中,并保留 ARM 处理器的节能性,英伟达打造的全新 PC 电脑将比现在的 PC 电脑具有更低的能耗和相同(或更高)的性能。


是不是非常熟悉?12 年前英伟达就打过这番主意,如今打造所谓 ARM 处理器,完全算不得什么新鲜事,不过是往事重演罢了。


巧的是,在这一年,微软也宣布,下一代 Windows 也即 Windows 8 将会采取 ARM 架构,新平台的缩写为 WOA(Windows On ARM),它将 ARM 架构作为 PC 家族的一员,放在和 x86 以及 64bit 架构同等地位上。


微软希望在 Windows 8 官方发售时,WOA PC 和 x86 PC 能够同步上市,其中 ARM 芯片将会由英伟达、高通和德州仪器制造,并且采用同样的架构以确保能够正常运行同样的应用程序,微软官方也表示,WOA PC 将会给消费者带来“绝佳的体验”,从登录到使用 IE 的硬件加速功能,用户几乎不会感觉到和 Intel/AMD PC 的差异。


在 WOA 中,已经推出 Tegra 系列的英伟达无疑是其中最重要的一环,黄仁勋更是在 CES 上给公司加油打气:“直到现在,人们终于明白了,我们的 CPU 战略真的就是 ARM,我们将移动设备中的 ARM 带到了超级电脑上。”他言语中不乏兴奋和激动,“ARM 现在是世界上唯一一个深度渗透到移动设备、PC 电脑、服务器和超级电脑中的 CPU,我们希望,在未来三四年内,我们能让移动市场的业绩变成今天 PC 电脑业绩的 100 倍,这就是英伟达 3.0 战略。”


2011 年 11 月,英伟达发布了 Tegra 2 的继任者 Tegra 3 处理器,不仅搭载全球首款四核 ARM Cortex A9 CPU,还有升级过后的 12 核 GeForce GPU。根据英伟达的宣传,该处理器图形性能最高可达 Tegra 2 的 3 倍,功耗却比后者低 61%。



这款处理器的性能可以说是秒天秒地秒空气,把苹果、高通和三星等厂商统统扫落一边,在部分人看来,上一代 Tegra 2 只是在平板市场小试牛刀,Tegra 3 不光可以在平板上施以拳脚,在手机和 PC 领域同样会拥有强大的竞争力。


但事实并非如此,Tegra 3 的纸面性能确实了得,但实际应用起来却是两码事,由于没有基带方面的技术积累,导致用了 Tegra 3 的平板只能用 Wi-Fi,这对于英伟达的主战场北美市场来说是致命的,因为隔壁的高通和苹果都支持了蜂窝网络,两相对比之下,选了英伟达处理器的平板在市场中的竞争力就被大大削弱了。


面对这一点,英伟达并不是毫无准备,它早在 2011 年 5 月,就以 4.357 亿美元的现金收购了英国基带公司 Icera。


不过由于业务整合尚需时间,Tegra 3 显然是用不上自家的基带了,作为紧急补救措施的一部分,英伟达还在 2012 年 2 月,宣布与瑞萨电子(前 NEC 半导体部门)和 GCT 半导体合作,为 Tegra 3 带来下一代 LTE 基带,即后续的 Tegra 3+ 处理器。


但平板市场表现并不像 Tegra 2 时那样喜人了,一窝蜂的电脑厂商都跑来做安卓平板,导致了库存积压,当 Tegra 3 平板上市时,动辄 499 美元的价格在初期并没有很好的销量,直到后续 199 美元的版本出现,在内存上狠砍一刀,才正式打开了 Tegra 3 的销量。


在 2013 年消费电子展上,英伟达推出了全新 Tegra 4 处理器,在它们的宣传中,这是世界上最快的移动处理器,其图形处理器性能是 Tegra 3 的六倍,而且与前代产品不同的是,它还兼容了 LTE,通过选配芯片组,Tegra 4 可支持全球 4G LTE网络。


不过此时 Tegra 4 早已没有什么性能优势了,在不同版本的小米 3 性能对比中,Tegra 4 的图形性能就远不如隔壁高通骁龙 800 的 Adreno 330。而且这颗处理器的发热尤其严重,英伟达在自家的Shield平板上都上了主动散热,那些没有加强散热的平板和手机即便是限制了主频,也到了烫手的级别。


至于好不容易加上了基带的 Tegra 4i,也可以用乏善可陈来形容,高通都已经把基带集成到一块芯片里了,英伟达还在搞什么外置基带,发热功耗都远超隔壁。随着 Tegra 的优势不再,之前如胶似漆的厂商们纷纷叛逃。



可能你会说,英伟达之前不是搞过 199 美元大甩卖吗?直接把 Tegra 4 平板卖到 149 美元甚至 99 美元,舍不得孩子套不住狼,只要价格够低,消费者和厂商应该会买账的。


这时候就不得不提黄仁勋和英伟达整个企业的发展方向了,与硅谷的许多企业类似,英伟达这样的无晶圆半导体公司,追求的并不是什么薄利多销,而是从创办之初就瞄准了利润丰厚的中高端市场,简而言之就是要赚更多钱。利润是它和苹果、高通、英特尔等公司维系发展的最重要动力,一旦利润减少,就会陷入到没钱研发——产品技术落后——市场份额下跌的恶性循环。


Tegra 3 的降价不过是权宜之计,想让英伟达一直卖廉价芯片显然是不可能的,况且此时东亚的无晶圆厂半导体公司已经崛起,联发科和展锐跃跃欲试,真要拼性价比,恐怕英伟达也未必能讨得到好。


中高端不如高通,性价比市场拼不过东亚公司,英伟达陷入了一个两难境地,但前期的投资已经洒了出去,此时回头已经太晚。后续英伟达又推出了 Tegra K1,市场表现比 Tegra 4 还差,仅剩寥寥数家平板厂商愿意用这颗纸面性能也不亮眼的处理器了。


2014 年 6 月,黄仁勋接受采访时心不甘情不愿地承认,公司在智能手机和平板电脑市场发展未达到预期,未来 Tegra 业务重点就是机顶盒和汽车市场。


当然这里还有个问题,英伟达的 3.0 战略呢?不是要进军 PC 电脑、服务器和超级电脑吗?怎么感觉夸下海口后就没了声响呢?


答案出在了微软这位“好队友”身上,WOA 后面变成了 Windows RT,只能运行 Windows Store 内的应用,跟标准的 Windows 不相互兼容的它只用了两三年就走向了灭亡,顺手拉上了 Windows 8 作为陪葬,英伟达的 Tegra 处理器倒是用在了微软自家的 Surface RT 平板上,但实际销量恐怕只能用惨淡来形容。


连移动市场都没成功的英伟达,想在被宣告死亡的 Windows RT 中有所建树,和天方夜谭又有什么区别呢?


谁来为英伟达的野心买单?


Tegra 的惨败,让黄仁勋耿耿于怀,甚至在台大的演讲里还要单独提一嘴,而 Orin 芯片虽然在新能源车企里颇受欢迎,但也抵不过手机 PC 这样庞大的市场。


英伟达如今卷土重来,大概率是不会继续使用 Tegra 这个名字了,但如今的情况,并不比当初 Tegra 4 那会乐观多少,ARM 处理器市场早已被瓜分完毕,几个厂商早已圈定了自己的目标市场。高通和微软花了五六年都没做成的 Windows ARM 生态,英伟达进场又能有多少起色呢?


这也导致了许多人并不看好英伟达这一举动。在季度财报会议上,英特尔首席执行官帕特里克·基辛格(Patrick Gelsinger)就用了一句话回应了 AMD 和英伟达推出 ARM 兼容 PC 处理器的报道:“我们认真地对待所有竞争对手,但也从公司发展历史出发,我认为这些 ARM PC 处理器不会大卖。”


大卖 or 惨淡收场,谁也给不了定论,但很明确的是,一定会有人为英伟达的野心买单,要么是如今在 AI 里顺风顺水的黄仁勋,要么就是努力打造 IDM 2.0 战略的基辛格。


而 ARM PC处理器能否再度搅动风雨,且行且看吧。


本文来自微信公众号:半导体行业观察 (ID:icbank),作者:邵逸琦