ARM이 PC 칩 분야에서 X86에 도전할 수 있는지 여부

20여 년 전 마이크로소프트의 윈도우 운영체제와 인텔의 X86 칩이 애플을 만날 때까지 컴퓨터 시장을 휩쓸었다.애플의 부상은 한때 견고했던 윈텔 진영을 붕괴시켰고,'윈도 + X86'은 더 이상 유일한 선택이 아니다."macOS+X86" 을 선택할 수도 있습니다.2020년에는 M1 칩의 발표도 ARM 아키텍처를 전장으로 밀어 넣을 것이며, X86은 새로운 경쟁자를 맞이했다.

20여 년 전 마이크로소프트의 윈도우 운영체제와 인텔의 X86 칩이 애플을 만날 때까지 컴퓨터 시장을 휩쓸었다.애플의 부상은 한때 견고했던 윈텔 진영을 붕괴시켰고,'윈도 + X86'은 더 이상 유일한 선택이 아니다."macOS+X86" 을 선택할 수도 있습니다.2020년에는 M1 칩의 발표도 ARM 아키텍처를 전장으로 밀어 넣을 것이며, X86은 새로운 경쟁자를 맞이했다.

이제 PC 칩 분야에서 ARM은 X86에 도전할 수 있습니까?

X86 및 ARM
ARM과 X86이라는 두 가지 컴퓨팅 아키텍처 사이에는 근본적인 차이가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 이 두 가지 아키텍처는 각각 모바일과 PC의 두 진영을 대표한다.

 X86은 낯설지 않을 것이다. CISC 아키텍처 (복잡한 명령어 집합 컴퓨터) 를 기반으로 한 Intel 8086, 80186, 80286, 80386, 80486 시리즈를 포함한 역대 가장 성공적인 CPU 아키텍처라고 할 수 있다. 86으로 끝나는 이 아키텍처는 가장 적은 CPU를 사용하는 데 중점을 둔다. X86 아키텍처가 강한 것은 복잡한 컴퓨터이기 때문이 아니다.

X86 아키텍처의 강점은 그 자체가 아니라 X86 명령 아키텍처를 기반으로 구축된 다양한 프로그램에 있습니다.그러나 컴퓨터 산업이 발전함에 따라 X86의 통합 명령 세트의 수가 증가하여 더 높은 성능과 교체하고 하드웨어에 점점 더 많은 부하를 가져 왔으며, 이는 불가피하게 전력 소비량과 설계 난이도를 증가시켰다.

ARM은 X86에 비해 아키텍처를 대폭 단순화하고 필요한 명령어만 유지함으로써 전체 프로세서를 더욱 단순화하고 크기가 작으며 성능이 높습니다.

ARM 아키텍처는 Acorn Computer, Apple 및 VLSI Technology에 의해 1990 년에 설립 된 ARM Holding Computer에 의해 설계 및 도입되었습니다.처음에는 ARM이 Acorn RISC Machine을 나타냈지만 Advanced RISC Machine으로 변경되었습니다.ARM Ltd는 ARM 아키텍처를 개발하고 IP를 승인하여 피허가자, 파트너 및 고객이 칩을 자체 설계 및 제품에 구축할 수 있도록 합니다.

이름에서 알 수 있듯이 ARM은 RISC(가상 명령 집합 컴퓨터) 아키텍처를 기반으로 하며, CISC 기반 프로세서와 달리 단일 주기 동안 명령의 복잡성과 높은 클럭 속도를 줄이는 데 중점을 두고 있다.간단히 말해서, RISC는 각 명령 주기의 효율성을 강조하고 CISC는 각 프로그램 명령의 효율성을 강조하기 때문에 RISC는 더 효율적으로 간주 될 수 있습니다.

ARM 아키텍처의 장점은 분명합니다.첫째, 원가가 낮고 일반적으로 비싼 설비가 필요하지 않다.둘째, 디자인이 더욱 간단하고 치밀하다;셋째, 낮은 전력 소비량, 이는 높은 안정성, 낮은 열 방출 비용, 긴 배터리 수명 및 더 작은 제품 크기를 고려할 수 있음을 의미합니다.넷째, 핵심 라이센스를 구입하면 다른 IP 회사의 솔루션 등과 기술 통합이 가능한 매우 자유롭다.

높은 가격 대비 낮은 전력 소비로 인해 ARM 아키텍처는 애플 A 시리즈, 퀄컴 스냅드래곤 시리즈, 하이디 기린 시리즈와 같은 모바일 시장에서 Intel보다 우위를 점하고 있으며, ARM 아키텍처를 기반으로 개발되고 있다.X86이 PC에서 가장 성공적인 CPU 아키텍처라면 ARM은 모바일 생태계에서 절대적인 승리입니다.

M1 칩은"ARM은 모바일용, X86은 PC용"의 안정된 국면을 타파했다.애플 Mac 제품 라인이 ARM 아키텍처 칩으로 완전히 전환됨에 따라 ARM 칩의 시장 점유율은 빠르게 증가했으며 ARM 칩은 한때 개인용 컴퓨터 칩 시장의 일부만을 차지했습니다.

ARM 프로세서 기반 진행

애플이 ARM에 미치는 영향은 얼마나 될까?ARM과 호환되는 M1 Mac의 판매가 시작되기 전까지 ARM의 2020년 3분기 PC 칩 시장 점유율은 2% 에 불과했다.1년여 뒤 머큐리 리서치의 2022년 1분기 자료에 따르면 ARM PC 클라이언트 점유율(크롬북과 애플의 M1 기반 맥, X86 데스크탑과 모바일 CPU의 클라이언트 전체 규모 추정 점유율 포함)은 11.3%로 전분기 10.3%보다 높고 1년 전 5.9%에 불과하다. 이는 1년 전 5.9%의 두 배다.

Mercury Research의 수석 분석가 인 Dean McCarron은 ARM의 개인용 컴퓨터 시장 점유율 증가가 Mac 컴퓨터의 강력한 판매에 의해 촉진되었다고 확인했습니다.IDC에 따르면 애플의 맥 사업은 2022년 1분기에도 계속 성장했으며 맥과 맥북의 누적 출하량은 720만대로 2021 1분기 690만대보다 많았다.출하량은 690만대로 전년 대비 4.3% 증가했다.시장 위축에도 애플의 개인용 컴퓨터 시장 점유율은 8.1%에서 8.9%로 증가했다.ARM의 PC 시장 점유율 증가는 애플 덕분이다.

2020년 11월, 애플은"One More Thing"대회에서 첫 ARM 아키텍처를 기반으로 한 자체 연구 컴퓨터 칩 M1과 M1 칩을 장착한 PC 제품 3종을 선보였다.M1 칩은 애플과 인텔의 15년간의'연애'가'결별'로 끝났다는 것을 의미할 뿐만 아니라 PC에서 ARM 아키텍처의 엄청난 잠재력을 보여준다.

ARM 아키텍처는 많은 RAM이 필요하기 때문에 PC 제조업체에서 선호되지 않는 한 Windows 운영 체제와 호환성 문제가 있습니다.

2012 년 Microsoft는 ARM 기반 Nvidia Tegra 3 프로세서를 사용하여 Surface RT를 출시하려고 시도했습니다. ARM에서 Windows를 실행하기 위한 초기 시도로서 Surface RT의 결과는 재앙적이고 느리며 Windows 8과 호환되지 않으며 Microsoft 사전 설치된 응용 프로그램 및 Windows 스토어의"Metroid"를 제외한 모든 응용 프로그램과 호환되지 않습니다.Windows 스토어의 Microsoft 사전 로드 및 Metro 응용 프로그램을 제외한 이전 X86 Win32 응용 프로그램을 실행할 수 없습니다.

2016 년 Microsoft는 Windows 10의 ARM 버전을 발표했지만 2019 년 첫 번째 Surface Pro X가 출시 될 때까지 기다렸다가 실제로 사용자에게 제공되었으며 ARM64 드라이버만 지원하는 등 많은 제한이 있습니다.OpenGL 또는 독점 DRM에 의존하는 일부 게임은 실행할 수 없습니다.ARM 하이퍼바이저 플랫폼이 지원되지 않습니다......등등, 사용자들이 그것에 대한 평가를 매우 나쁘게 한다.

ARM 칩을 PC 플랫폼으로 사용하려는 Microsoft의 일련의 실패한 시도는 비현실적인 것으로 여겨지지만 오늘날의 상황은 극적으로 반전되었습니다.

한편, 애플의 ARM 기반 프로세서 기술인 애플 실리콘은 Intel X86 칩에 뒤지지 않는 뛰어난 성능을 보여준다.애플은 지금까지 M1 Pro, M1 Max, M1 Ultra와 같은 ARM 아키텍처를 기반으로 한 고성능 칩을 여러 개 출시했으며, 칩 상세 정보는"애플은 1140억 트랜지스터 M1 Ultra를 발표했다. 12년 자체 연구 34개 프로세서"를 참고할 수 있다.더 중요한 것은 애플이 자체 개발한 M 시리즈 신제품과 Mac OS에 기반한 일련의 성능 혁신을 발표한 후 전체 Macbook 시리즈의 가격이 낮아졌는데, 이는 최근 몇 년 동안 가장 큰 성비 향상이다.

올해 봄 발표회에서 기대했던 M2 칩을 기다리지 않았지만 며칠 전 블룸버그 뉴스는 유명 애플 정보원 마크 구먼 (Mark Gurman) 이 블룸버그 통신에 애플이 개발자 로그에서 최소 9종의 Mac 모델에서 4종의 다른 M2 칩을 테스트하고 있다고 지적했다고 보도했다. 내부 테스트는 제품 개발의 핵심 단계이기 때문에관련 장치는 몇 달 안에 출시 될 것으로 예상됩니다.다시 말해서, M2는 석방에 점점 가까워지고 있다.

한편, 마이크로소프트와 퀄컴도 ARM 플랫폼의 Windows 시스템에서 큰 폭으로 하락하면서 따라잡기 시작했다.

Microsoft는 Windows 11 ARM을 출시하여 ARM에 64비트 애플리케이션 에뮬레이션을 가져왔을 뿐만 아니라 2020년에 자체 ARM 기반 프로세서를 개발할 것이라는 소문이 돌았다. 작년 10월, Microsoft의 Surface 부서는 SoC 아키텍트를 찾는 업무 요청을 발표했는데, 이는 Microsoft가 자체 Surface 장치용 PC 칩 개발을 시작할 수 있다는 것을 의미한다.

올해 초 Microsoft는 Azure 팀이 자체 서버 칩을 개발할 수 있도록 애플의 수석 엔지니어 인 마이크 필리포를 직접 고용했습니다.블룸버그통신은 이번 조치가 마이크로소프트가 자체 연구 칩 프로세스를 가속화해 Azure 클라우드 컴퓨팅 서비스에 동력을 제공하고 있음을 보여준다고 분석했다.

마이크로소프트가 WOA 전략을 발표한 이후 유일한 ARM 칩 공급업체인 퀄컴은 2018년 개인용 컴퓨터를 위한 첫 칩셋인 Snapdragon 8cx, 2020년 Snapdragon 8cx Gen 2 칩을 발표했다. AI 성능을 강화하고 새로운 버전의 Wi-Fi와 Bluetooth 표준을 지원하는 것 외에 프로세서 자체는 아무런 변화가 없다.

Snapdragon 플랫폼에서 Windows의 가장 큰 문제는 실제로 애플리케이션 호환성입니다.2021 12월까지 퀄컴은 GPU 성능이 60% 향상된 Snapdragon 8cx Gen 3를 출시했기 때문에 성능이 크게 향상되는 동시에 애플리케이션 호환성 문제가 해결될지 모르겠다.

퀄컴은 스냅드래곤 8cx 시리즈 개발 외에도 지난해 1월 애플의 전 a 시리즈 프로세서의 엔지니어 3명이 설립한 누비아를 인수했다.퀄컴의 CEO 인 크리스티안 아몬 (Cristian Amon) 은 Nuvia 팀이 ARM 기반 프로세서에서 진전을 이루었으며 Nuvia가 동력을 제공하는 노트북은 2023 년 말에 사용자에게 제공 될 것이라고 밝혔다.심지어 며칠 전에는 퀄컴이 ARM에 출자할 것이라는 소문이 돌기도 했다.

퀄컴은 PC 칩 분야에서 필수적이라고 할 수 있지만 2023년까지 애플의 M2 칩과 경쟁해 단숨에 이기기는 어려울 것으로 보인다.

ARM 자체가 2020년에 발표한 ARMv8.2 명령어 세트 Cortex-X1 아키텍처를 기반으로 한 명령어 세트는 성능이 새로운 고도에 이르렀으며 2021 3월 말까지 새로운 ARMv9 명령어 세트를 발표하여 연산 능력을 더욱 갖추고 모바일 시장에 국한되지 않고 PC, HPC 고성능 컴퓨팅, 딥 러닝 등 새로운 시장을 추진할 것이다.

이밖에 삼성, 련발과, 대륙의 비등, Rexchip Micro 및 이 핵심적인 스타트업들도 이 시장을 노리고 있다.

보도에 따르면 삼성의 엑시노스 1000 프로세서는 2020년에 개발되었으며 윈도우 PC에도 사용될 수 있다. 삼성 엑시노스 시리즈 칩은 주로 휴대폰 시리즈를 위해 개발되었지만 이미 삼성의 자체 듀오 노트북이나 구글 크롬북에 여러 차례 등장했으며,예를 들어 2012년 삼성삼모바일은 삼성이 차세대 플래그십 프로세서인 엑시노스 2300을 S5E9935, 코드명 쿼드라로 개발하고 있다고 최근 보도했다."앞으로 다른 노트북에 나올지 모르겠습니다.

한편, 롄파커는 지난해 11월 임원 서밋에서 ARM 플랫폼 진출 약속을 직접 보여줬고, 에릭 피셔 회사 판매 및 비즈니스 개발 부사장은 다음과 같이 말했다."애플은 이미 전 세계에 할 수 있다는 것을 보여줬다.윈텔의 협력 관계가 이렇게 오랫동안 지속되면 반드시 약간의 압력을 받을 것이다. 일단 이런 관계가 압력을 받으면 우리 같은 회사에는 기회가 있다.그러나 이 계획은 여전히 초기 단계이기 때문에 언제 상업화될 수 있을지는 아직 알 수 없다"고 말했다.

대륙에서 페이텅은 주로 ARM 아키텍처의 서버 CPU를 만든다;Rexchip Micro는 작년 말에 새로운 플래그십 코어 RK3588 ARM PC 전체 솔루션을 발표했습니다.이 핵심 기술은 주로 호환되는 Arm 범용 스마트 컴퓨팅 시스템을 개발하고 칩 제품과 범용 컴퓨팅 원스톱 솔루션을 제공하는 데 주력하고 있으며, 올해 2월의 소식에 따르면 그 칩 제품은 이미 공정 설계 단계에 진입했다.

전반적으로 향후 ARM 아키텍처는 PC 칩 분야에서 실력이 만만치 않다.

X86 의 경쟁 우위

실제로 80386 이전에는 10여 개의 제조업체가 X86 CPU를 생산했지만 Intel의 압박, 라이센스의 무력화, 성능의 지속적인 업그레이드로 AMD만이 자체 AMD64를 개발함으로써 살아남았다.그러나 Intel의 압박, 라이센스 만료 및 성능 업그레이드로 인해 다른 제조업체들은 오랜 역사 동안 사라졌으며 AMD만이 자체 AMD64 개발을 통해 살아남았고 Intel은 AMD X86-64와 호환되는 교차 라이선스를 부여하여 64비트 X86 시대를 열었습니다.

팻 게신저는 지난 2월 인텔 2022 투자자 총회에서 CPU 로드맵을 발표했으며, 올해 하반기에 13세대 랩터 레이크를 출시할 예정이다.보도에 따르면 랩터 레이크는 LGA 1700/1800 슬롯과 호환되는 Intel 7 프로세서 기술과 고성능 하이브리드 아키텍처를 사용하여 더 강력한 오버클럭킹 기능을 통해 2 자릿수 성능 향상을 가져올 것입니다.

메테오 레이크는 2023년에 출하될 예정이며 Intel의 4가지 공정으로 제조될 예정이며, 2024년에 출시될 Arrow Lake는 Intel의 A20과 외부 공정으로 제조된 최초의 칩이다.둘 다 향상된 18A 프로세싱 노드를 사용하고 MCM CPU, SOC 및 GPU IP를 동일한 패키지에 통합합니다.

한편, AMD는 10년 전 ARM과 동맹을 맺고 저전력에 집중하는 ARM 서버를 출시했지만 결국 실패하고 X86 진영으로 복귀했다.AMD는 2017년 첫 Ryzen 칩을 출시한 이래'뒤집기'의 시대를 맞이했다.

작년 11 월 AMD는 7nm Zen3 아키텍처의 후임자인 5nm Zen4 프로세서를 공식 발표했습니다. Zen4 아키텍처의 출현은 5nm가 X86 데스크탑 시스템에 처음 사용되었음을 의미합니다.2022년 1분기 실적 발표에서 AMD는 2022-2023년의 로드맵 계획을 발표하고 조정과 업그레이드를 진행했다.그 외에도 AMD의 Zen 4 코어 아키텍처는 세 가지 프로세서에 사용될 예정입니다. Raphael은 애호가 데스크탑용, Dragon Range는 프리미엄 게이밍 노트북용, Phoenix는 얇고 가벼운 노트북용입니다.

5나노 젠4 공정으로 구동되는 라파엘 시리즈는 2022년 하반기에, 55W만 소비하는 드래곤 시리즈는 2023년에 출시될 예정이다.Phoenix APU는 Zen 4와 RDNA 3 코어를 사용하여 LPDDR5를 지원하며 PCIe 5는 2023 년에 출시 될 예정이며 2023 년 CES에서 출시 될 수 있습니다.

결론

두 프로세서 아키텍처 모두 각기 다른 장점과 단점을 가지고 있으며 ARM의 뛰어난 전력 소비량과 열 방출 능력으로 인해 고정 상태에서 장점을 충분히 발휘할 수 있기 때문에 ARM과 X86을 비교할 수 없습니다.이와 동시에 Intel의 X86 CISC 아키텍처는 전통적으로 클럭마다 더 복잡한 명령을 실행할 수 있도록 하여 더 빠르고 강력한 컴퓨터 성능과 더 쉬운 성능 확장을 실현합니다.

그러나 X86이 더 이상 유일한 선택이 아니라는 것은 부인할 수 없다. 애플, 퀄컴, 마이크로소프트 및 기타 주요 전원 제조업체에서 ARM은 PC 칩에서 무시할 수 없는 분야가 될 것이다.