美國時間2020年11月10日，蘋果釋出了全新一代的Macbook Air，與以往最大不同的是此次蘋果放棄了使用多年的Intel處理器，而使用了基於ARM架構的M1處理器，在此前WWDC2020上，蘋果宣稱在兩年內逐步將全部過渡到ARM處理器。我們認為，蘋果採用ARM處理器可能是近期最重要的計算體系變革，將產生深遠的影響。
伺服器端ARM處理器也在陸續應用。2020年6月，根據SiliconANGLE報道，亞馬遜AWS部門宣佈第六代亞馬遜彈性計算服務中的三種計算資源產品由公司自己研製的基於ARM架構的Graviton2處理器支援。和x86的同類產品相比，亞馬遜使用自家ARM處理器的三款產品（通用M6g、計算最佳化C6g和記憶體最佳化R6g)的價效比高出40%。
為什麼現在在PC端和伺服器端開始應用ARM處理器？
我們認為，在ARM處理的效能經過多年的效能升級之後，達到了與傳統X86體系分庭抗禮的水平。除此之外，ARM處理器在手機、汽車、物聯網都具備大量應用的潛質，基於ARM的生態將會日益完善。
第一部分 主流CPU體系及比較CPU基本構成 ：中央處理單元（CPU）主要由運算器、控制器、暫存器三部分組成，其中運算器就是起著運算的作用；控制器負責發出CPU每條指令所需要的資訊；暫存器儲存運算或者指令的一些臨時檔案。
主流CPU體系及比較
國內CPU廠商概況
全球CPU廠商情況
全球CPU PC市場規模
2019年全球PC出貨量總計2.612億臺 。這是七年來全球PC市場首次出現增長。從供應商表現來看，排名前三的供應商增長速度快於市場本身，2019年合計獲得63.1%的市場份額，而2018年的市場份額為60.2%。
全球CPU伺服器市場規模
2019年全球伺服器CPU市場規模為450億美元，2019年中國市場伺服器CPU出貨量約佔全球的30%，市場空間約為135億美元，其中來自雲巨頭、網際網路廠商、政府、金融和製造業的需求佔比依次為39%、26%、19%、12%和 2%，需求規模依次為50億美元、34億美元、26億美元、16億美元和3億美元。
對比2019Q2和2019Q3伺服器市場處於下滑的資料，2019Q4的市場營收和出貨量資料重回上升。資料顯示，相比於2018年同期，2019年第四季度全球伺服器營收增加了7.5%，達到254億美元的規模。
從全球伺服器廠家營收來看，HPE/新華三集團和戴爾分別以16.3%和15.7%的市場份額排名前兩位。排在第三名的IBM市場佔有率達到9.1%，第四名浪潮/浪潮商用機器市場佔有率達到6.8%，聯想和華為市場佔有率分別為5.6%和5.1%。
從廠商出貨量的資料來看，2019Q4全球伺服器出貨量大增了14.0%，戴爾出貨量同比下跌了5.4%，其總出貨量仍然排名第一。排名第二的HPE/新華三出貨量同比增加了4.7%，排名第三的浪潮/浪潮商用機器出貨量同比增加了9.3%。
聯想在2019Q4的出貨量實現了較大幅度的增長，同比去年達到22.6%的增幅，排名第四。雖然聯想的出貨量增加較多，但在營收資料上並沒能進入全球前五名。因此可以推測，其增加的出貨量主要來自於低端伺服器產品。華為出貨量同比增加了2.4%，可見其自有的鯤鵬處理器和泰山伺服器已經能夠支撐起一定的出貨量。
MIPS公司簡介
MIPS是世界上流行的一種RISC處理器。其機制是儘量利用軟體辦法避免流水線中的資料相關問題，它最早是在80年代初期由斯坦福大學Hennessy教授領導的研究小組研製出來的。
MIPS公司的R就是在此基礎上開發的RISC工業產品的微處理器。這些系列產品為很多計算機公司採用構成各種工作站和計算機系統。
MIPS技術公司是美國著名的晶片設計公司。它採用精簡指令系統計算結構(RISC)來設計晶片。和英特爾採用的複雜指令系統計算結構(CISC)相比，RISC具有設計更簡單、設計週期更短等優點，並可以應用更多先進的技術，開發更快的下一代處理器。MIPS是出現最早的商業RISC架構晶片之一，新的架構集成了所有原來MIPS指令集，並增加了許多更強大的功能。
MIPS產品線
MIPS32 1074Kc/f：
多 CPU 一致性由一致性管理器單元啟用，該結構支援內部 256 位資料路徑和連線到可選的 L2 快取控制器。1074K 單核提供 1.93 DMIPS/MHz 和 3.49 核心標記/MHz 的效能。1074Kf 版本包括符合 IEEE754 標準的浮點單元，支援單精度和雙精度資料型別。
MIPS32 1004Kc/f：
高效能快取相干多處理器系統 （CPS） 最多支援四個 MIPS32 1004K 多執行緒處理器核心和可選的相干 I/O 埠。1004K 單核提供 1.6 DMIPS/MHz 和 3.05 核心標記/MHz 的效能。1004Kf 版本包括符合 IEEE754 標準的浮點單元，支援單精度和雙精度資料型別。
MIPS32 M14K/c：
MIPS32 M14K 系列核心具有高效能、緊湊、低功耗設計，其功能經過最佳化，可為微控制器（MCU）和實時嵌入式系統應用提供卓越的解決方案。MIPS32 M14K™系列包括 MIPS32 M14K 和 MIPS32 M14Kc 處理器核心，這是第一個與 MIPS32 相容的處理器核心™用於執行新的 microMIPS 程式碼壓縮指令集架構（ISA）。
X86架構發展歷程
1978年6月8日，Intel釋出了新款16位微處理器“8086”，也同時開創了一個新時代：x86架構誕生了。x86指的是特定微處理器執行的一些計算機語言指令集，定義了晶片的基本使用規則。x86家族不斷壯大，從桌面轉戰筆記本、伺服器、超級計算機、便攜裝置，期間還挫敗或者限制了很多競爭對手的發展，讓不少處理器廠商及其架構技術成為歷史名字，即使有些封閉發展的也難以為繼，比如蘋果就已經放棄PowerPC了。
2003年，AMD推出了業界首款64位處理器Athlon 64，也帶來了x86-64，即x86指令集的64位擴充套件超集，具備向下相容的特點。當時Intel也在推行64位技術，但其IA64架構並不相容x86，只是用在伺服器處理器Itanium上。為了和AMD展開競爭，Intel也在2004年推出了自己的64位版x86，也就是EM64T。
X86指令集是美國Intel公司為其第一塊16位CPU(i8086)專門開發的，美國IBM公司1981年推出的世界第一臺PC機中的CPU--i8088(i8086簡化版)使用的也是X86指令，同時電腦中為提高浮點資料處理能力而增加的X87晶片系列數學協處理器則另外使用X87指令，以後就將X86指令集和X87指令集統稱為X86指令集。雖然隨著CPU技術的不斷髮展，Intel陸續研製出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium 4(以下簡為P4)系列，但為了保證電腦能繼續執行以往開發的各類應用程式以保護和繼承豐富的軟體資源，所以Intel公司所生產的所有CPU仍然繼續使用X86指令集，所以它的CPU仍屬於X86系列。
X86架構優缺點
優點：
速度快：單條指令功能強大、指令數相對較少頻寬要求低：由於指令數較少，即使高頻率執行也不需要很大的頻寬向CPU傳輸指令控制簡單：由於X86採用CISC，因此指令均是按照順序串執行的，因此控制簡單缺點：
通用暫存器組：X86指令集只有8個通用暫存器。CISC中的CPU執行是大多數時間實在訪問儲存器中而不是暫存器中的資料；而RSCI系統往往具有非常多的通用暫存器，採用重疊暫存器視窗和暫存器堆等技術使暫存器資源得到充分利用解碼：對於簡單的X86只要硬體解碼，速度較快，而遇到複雜的X86指令則需要進行微解碼，把它分割成若干條簡單指令，速度很慢且複雜。定址範圍小：約束了使用者需要。計算機各部分的利用率不高，執行速度慢。Alpha處理器
Alpha處理器歷史：Alpha處理器最早由DEC公司設計製造，在Compaq公司收購DEC之後，Alpha處理器繼續得到發展，並且應用於許多高檔的Compaq伺服器上。 自1995年開始開發了21164晶片，那時的工藝為0.5um，主頻為200MHz。1998年，推出新型號21264，當時的主頻是600MHz。較新的21264晶片主頻達到1GHz，工藝為0.18um。在該晶片具有完善的指令預測能力和很高的儲存系統頻寬（超過1GB/s），並且其中增加了處理影片資訊的功能，其多媒體處理能力得到了增強。
Alpha處理器產品線
MediaTekX20:MediaTekX20DevelopmentBoard是一款誠邁科技和聯發科技聯合釋出的符合96board規範的開源平臺，具有強大的運算能力和多媒體處理能力的曦力X20處理器，支援Android 6.0系統。
PowerPC產品線
第二部分 ARM商業模式及體系優勢ARM：ARM即Advanced RISC Machines的縮寫。目前市面上的CPU分類主要分有兩大陣營，一個是Intel、AMD為首的複雜指令集CPU，另一個是以ARM為首的精簡指令集CPU。ARM架構廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。由於節能的特點，ARM處理器非常適用於移動通訊領域，符合其主要設計目標為低耗電的特性。
CISC：CISC包括一個豐富的微指令集，這些微指令簡化了在處理器上執行的程式的建立。指令由組合語言所組成，把一些原來由軟體實現的常用的功能改用硬體的指令系統實現，程式設計者的工作因而減少許多，在每個指令期同時處理一些低階的操作或運算，以提高計算機的執行速度，這種系統就被稱為複雜指令系統。
RISC：RISC是相對於複雜指令集計算機(CISC)而言的。RISC技術的基本出發點就是透過精減機器指令系統來減少硬體設計的複雜程度，提高指令執行速度，在RISC中，計算機實際上每一個機器週期裡都執行指令，無論簡單或複雜的操作，均由簡單指令的程式塊完成，具有較強的模擬能力。
CISC與RISC對比
ARM公司歷史
獨特的ARM的商業模式
ARM商業模式：ARM 的商業模式為IP授權，即透過智慧財產權授權的方式，收取一次性技術授權費用和版稅提成。ARM 只專注於設計晶片藍圖，代工或生產有授權客戶自行解決。Arm收入包括前期授權費（license）和版稅（Royalty），其中版稅是按照使用Arm的晶片的出貨量，按比例抽成。
ARM版稅營收：2017年ARM版稅（Royalty）營收11億美元，增值12%，晶片體量增長20%，在嵌入式晶片市場份額上升；基於ARM的片上整合系統（SoC）2017年放量213億（2016年為177億），佔總體市場份額39%，至此，ARM歷史晶片放量達1200億。
ARM公司與Intel、AMD商業模式對比
ARM Royalty商業模式
ARM只發放技術執照,由執照持有者控制生產和銷售。ARM鼓勵持照企業生產各類符合使用者需求的晶片。在移動網際網路市場,這種靈活性極為重要。因為移動使用者需求多樣化,市場分塊化嚴重,參與競爭的廠商 眾多,各生產商只能使用個性化晶片和軟體,提升產品競爭力。因此,開放的商業模式使得ARM晶片更貼近市場需求。
ARM處理器的市場份額
ARM的市場份額 ：根據軟銀2017年世界大會的資料，ARM在智慧手機、調變解調器、車載資訊裝置、可穿戴裝置等領域都佔據絕對統治地位
ARM產品線：經過多年的發展和經營，ARM在經典處理器，嵌入式處理器和應用型處理器方面研發設計出了多個系列的產品
手機端：ARM Cortex-A：ARM Cortex系列是經典處理器ARM111以後產品的新的命名系列，只在各種不同的市場提供服務，採用的是ARMv7或者ARMv8體系結構。
伺服器端
Neoverse：
NeoverseN1與兼具效能、功率、面積得到了同等的考量”，這一點是非常值得進行擴充套件的。NeoverseE1 注重效率，在功耗和麵積的縮減上進行最佳化，對於網路流量和資料應用程式非常有效。Neoverse V1作為V系列的第一個平臺，與N1相比，其單執行緒效能可提升超過50%，支援可伸縮向量擴充套件，為高效能雲、高效能計算與機器學習等市場帶來龐大的應用潛力。
嵌入式端
ARM Cortex-R：基於ARMv7或者ARMv8，針對執行實時作業系統進行控制應用的系統，包括汽車電子、網路和影像系統。
ARM Cortex-M：基於ARMv7或者ARMv8，為對開發費用非常敏感，同時對效能要求不斷增加的微控制器應用所設計。針對成本和功耗敏感的MCU和終端應用(如智慧測量、人機介面裝置、汽車和工業控制系統、大型家用電器、消費性產品和醫療器械.
筆記本端
Cortex-A78C
Arm宣佈推出用於膝上型電腦的新型Cortex-A78C CPU。Cortex-A78C支援最多8個大型CPU核心叢集，從而實現更均質的大核心計算。與Cortex-A78相比，八核配置可帶來更多可擴充套件的多執行緒效能改進，釋放了要求苛刻的工作負載所需的多執行緒效能。Cortex-A78C還可以將L3快取記憶體的記憶體增加到8MB，這有助於進一步提高效能。與Mali GPU結合使用時，這8種核心配置還可以擴充套件和增強全天遊戲功能。Mali-G78提供了圖形效能和電池壽命方面的改進，以支援該驅動器提供更長時間的遊戲體驗。第三部分 ARM的實際應用領域ARM應用領域：手機
ARM應用領域：PC
2020 年 9 月 3 日，高通公司宣佈了其用於 PC 的驍龍 8cx Gen 2 5G，7W 的功率，在總體系統效能方面超 15W 10 代酷睿 18%，比同樣為 7W 的英特爾混合架構處理器效能高 51%；在每瓦效能方面，7W 的驍龍 8cx Gen 2 超 15W 10 代酷睿 39%，比同樣為 7W 的英特爾混合架構處理器高 58%。
ARM應用領域：伺服器
Marvell的“ Triton” ThunderX3處理器效能比較
Ampere Computing的Quicksilver Altra處理器效能比較
ARM技術應用領域：汽車
基於ARM核心的處理器晶片的應用覆蓋率汽車電子的方方面面，包括車載資訊娛樂、車身控制、動力系統、安全系統、舒適系統等。根據功能，可以分為兩大類：偏重要效能運算的車載資訊娛樂系統，一般需要ARM9以上的處理器，執行高階作業系統，對實時性的要求相對低一些，可以載入其他軟體任務；偏重深度嵌入式處理和實時性控制的其它系統，一般是微控制器和不帶MMU的處理器，執行實時作業系統或不需要作業系統，執行專用任務，如下圖所示。
超過65%的ABS和40%的安全氣囊使用了基於ARM7的微控制器，例如，基於arm cortex-r4f雙核架構和核心級鎖步技術的TI TMS570 是第一款滿足IEC 61508 SIL3要求的微控制器，它可用於底盤控制、制動電子車身穩定與轉向系統以及高階輔助駕駛等方面。
ARM Cortex-M3核心有一個專用的可選-埠用於連線這個板塊，提供預先驗證的CPU邏輯子系統。這個技術可以幫助晶片廠商在較短的開發週期內設計初透過IEC 61508 SIL3和ISO26262ASILD安全標準的基於ARM的汽車級晶片。
隨著嵌入式技術整合到生活中，功能安全在計算領域變得越來越重要。ARM的汽車增強（AE）IP系列產品於2018年隨著Cortex-A76AE的釋出而推出。
Arm於今年推出了新的Cortex-A78AE，新產品帶來了更高效能的CPU核心，還首次採用了AE級GPUMali-G78AE和ISP Mali-C71AE。
新的Cortex-A78AE基於Cortex-A78微體系結構，與上一代Corex-A76AE相比，這意味著IPC提升了30％，效能更高。
ARM技術應用領域：物聯網
Arm Pelion物聯網平臺：
Pelion IoT平臺可實現物聯網的各種益處，首先，能提供裝置管理：為任何系統設定提供安全、一致的物聯網裝置配置、身份和訪問管理和韌體更新；其次，提供連線管理：支援任何裝置、區域或用例的一系列無線連線標準，包括啟用eSIM安全標識；再者，進行資料管理：包括第三方資料在內，對從單個裝置到企業範圍的大資料部署產生的可靠資料進行資料分析。
ARM解決方案的應用領域：
在公用事業領域，Arm為韓國電力公司（KEPCO）提供包括晶片IP、作業系統、雲端裝置管理、安全等在內的技術服務，推動韓國電力旗下的智慧表計系統升級改造。
在智慧城市領域，比利時Alphatronics公司基於Arm MbedOS和Pelion物聯網平臺開發了可遠端監控、智慧管理的廢物收集箱，實現了安全的裝置和資料管理。
在資產管理領域，Arm與全球知名的供應鏈企業合作，透過提供Arm裝置管理相關技術，提升獲取裝置位置資訊的準確度，降低企業運維成本。
Arm Pelion物聯網平臺的功能：
第一層是連線管理，與運營商廣泛合作，支援多種裝置型別、多種蜂窩網路連線方式，用安全、低成本的方式連線物聯網裝置。
第二層是裝置管理，支援多種部署選項、雲供應商、裝置製造商和通訊協議，減少管理多種裝置的複雜性。
第三層是資料管理，使來自物聯網裝置的可信資料和相關企業資料能夠被訪問，實現對資料的清洗、建模及分析。
第四部分 巨頭開始擁抱ARM生態蘋果在2020年11月釋出會中推出了新的面向Mac計算機的M1晶片，將為其新一代基於Arm的Mac提供動力。M1擁有160億個電晶體，包括CPU、GPU、神經引擎和統一的記憶體架構，5納米制程。蘋果表示，新處理器將專注於電源效率，它有一組八核CPU，提供了世界上最好的CPU每瓦特的效能，能以四分之一的功耗提供與典型膝上型電腦CPU相同的峰值效能。
全新的蘋果Macbook air基於ARM的Apple M1晶片，起步價仍然999美元。
根據蘋果的介紹，與前代相比，中央處理器最高提速至 3.5 倍，圖形處理器最高提速至 5 倍，先進的神經網路引擎將機器學習最高提速至 9 倍；續航能力創下 MacBook Air 之最；無風扇設計，執行時安靜無聲。
M1 晶片的 8 核中央處理器不但速度最高達前代 3.5 倍，而且還可在高效能核心與能效核心之間平衡負載，耗電量卻僅為以往的十分之一。
蘋果MacBook Air的亮點彙總：
8核處理器，比上一代MacBook Air快3.5倍 ➢ 耗電量為以往的十分之一18小時續航無風扇設計9倍神經網路速度高解析度P3顯示器觸控ID，秒控鍵盤蘋果電腦CPU的歷史遷移
1983 年 Lisa 作為世界首款圖形化電腦問世，蘋果採用68000 處理器；1990年代，IBM、Apple和Motorola開發PowerPC晶片成功，並製造出基於PowerPC的多處理器計算機；2005年，蘋果放棄了PowerPC 處理器，轉向了英特爾的X86處理器，因Power PC發熱量和能耗大；2020年，蘋果宣佈新一代Macbook將採用Apple M1處理器2019年ARM推出第一代的Neoverse N1處理器，也就是之前的7nm Ares戰神，CPU架構跟A76同源。
2020年釋出了新一代的Neoverse N2及Neoverse V1處理器平臺。
亞馬遜把Graviton 2與搭配Intel至強鉑金的第五代晶片例項進行對比，在單核效能上全面領先，其中SPECjvm2008領先43%，SPEC CPU2017整數領先44%，SPEC CPU 2017浮點領先24%。
第五部分 A股相關上市公司中國長城
國內主流CPU中唯一的獨立第三方ARM CPU提供商，卡位優勢明顯。國內的主流CPU包括飛騰、龍芯、鯤鵬、海 光、兆芯等，飛騰是主流CPU中唯一的獨立第三方ARM CPU提供商。中國長城是飛騰的最大股東。2020年上半年，飛騰實現營業收入3.34億元，歸母淨利潤0.48億元，而2019年全年飛騰實現營業收入2.07億元，歸母淨利潤0.04億 元，飛騰已進入快速成長期。
近期公司推出了史上最大規模的股權激勵，2021年有望成為公司營業收入增長拐點。2020年10月9日，公司釋出股權激勵草案公告，計劃授予13,176萬份股票期權，佔總股本的4.50%，行權價格為每股16.68元，有效繫結公司員工利益。解鎖的營業收入考核條件為以2019年為基礎，2021-2023年度營業收入增長率不低於40%/65%/95%。重組後的2018和2019年，公司營業收入分別實現了5.29%和8.34%的增長。在公司的股權激勵要求下，2021年有望成為公司營業收入增長拐點。
業績有望持續。截至2020年三季度末，公司的預付款項為22.48億元，同比增長85.55%;存貨64.74億元，同比增長77.75%。我們認為，公司未來有望進入高速增長軌道。
銳明技術
以ARM晶片為核心的商用影片監控解決方案提供商。以ARM嵌入式解決方案為核心，為不同垂直領域的商用車提供解決方案的提供商，根據公司招股說明書的資料，公司在該行業位居全球第二。
重卡車型是公司未來重要看點。11月2日，交通部發布《道路運輸條例》（修訂草案徵求意見稿）（起草說明），要求明確重點營運車輛配備衛星定位和影片監控裝置，加強對車輛與駕駛員的安全動態監控；對道路運輸駕駛人員的違法行為實施累積記分制度等。從公司中報來看，公司已經進入前裝領域，相對之前是一個巨大的突破；從公司潛在培育的業務來看，軌道交通以及垃圾分類具備發展空間；從中長期來看，重卡車相對公司現在的單一商用車車型數量，在量上擴大了數倍的級別。
投資北方基地，擴充新產能。公司釋出公告，公司以自有資金出資500萬元人民幣在河北省廊坊市固安縣設立全資子公司，負責銳明技術北方總部專案。主要產品為智慧車載行業資訊化產品及系統，專案投產後年產值可達3億元。
繼續深耕行業，釋出主動安全新產品ADpro。面向貨運、保險風控等商用車領域，公司推出了新一代主動安全產品ADpro，融合了ADAS、DSM、主機、提示器等功能，完成駕駛員檢測以及車輛運營檢測等功能。
深信服
推出ARM架構的超融合解決方案。2019年，公司透過自主研發正式推出支援ARM伺服器的超融合版本，幫助使用者在新架構的伺服器中實現雲化管理，降低新架構伺服器引進帶來的管理負擔。深信服超融合aCloud平臺可以同時支援x86和ARM雙重伺服器架構，公司順勢而為基於ARM平臺推出了超融合解決方案。
超融合多年位居第一梯隊。根據IDC的《2019年中國超融合市場跟蹤報告》顯示，2019年全年中國超融合市場規模約人民幣67.9億，同比增長率為33.8%。公司在超融合軟硬體整體市場佔有率以及軟體市場佔有率均位居第三。
以信服云為矛，落實雲化服務。2020年公司大力推廣信服雲品牌，延續公司軟體定義基礎設施的技術路線，打造新一代數字基礎設施底座。信服雲提供體系化的雲化運營服務，包括敏捷IaaS、雲原生PaaS、精益運維中心、安全運營中心。公司與行業夥伴充分合作，推行信服雲在各個行業的落地應用。
推行態勢感知，站在資訊保安時代前列。態勢感知是以安全大資料為基礎，從全域性視角提升對安全威脅的發現識別、理解分析、響應處置能力的一種方式，最終是為了決策與行動，是安全能力的落地。公司態勢感知產品已經進入第二代，增加了行動環節，使整個態勢感知2.0更為完整。
中科創達
國內領先的全方位ARM解決方案提供商。公司的ARM解決方案圍繞三大領域：手機、汽車以及物聯網。基於手機的ARM解決方案是公司傳統的業務；2019年1月，公司與高通合資公司創通聯達釋出基於第三代驍龍汽車數字座艙平臺的智慧駕駛艙解決方案ThunderComm TurbX Auto，成為公司增長新的驅動因素；公司圍繞物聯網領域佈局無人機、智慧機器人、智慧穿戴、物聯網平臺等。
受益智慧汽車和物聯網驅動。2020年三季報公司分業務來看：智慧軟體業務實現收入 約8.4億元，同比增長約23%；智慧汽車業務實現收入約4.8億元，同比增長約62%；智慧物聯網業務實現收入約4.6億元，同比增長約100%。
與高通聯合釋出多款產品，拓展業務邊界。公司與高通公司緊密合作，釋出推出了多款產品，包括TurboXC610/C410 SOM和Open Kit、TurboX T55 Development Kit，以及在Qualcomm®機器人RB5平臺和RB3平臺充分合作，分別拓展了智慧視覺、5G以及機器人領域，拓展了業務合作的邊界。