Arm推出Arm v9架构，面向人工智能、安全和专用计算的未来

2021年3月31日,Arm宣布推出Arm v9架构，以满足全球对功能日益强大的安全、人工智能（AI）和无处不在的专用处理的需求。Armv9立足于Armv8的成功基础，是这十年来最新的Arm架构。Armv8正在当今需要计算的领域中驱动最佳的每瓦性能表现。

Arm首席执行官Simon Segars表示，“在展望由AI定义的未来时，我们必须夯实先进的计算基础，以应对未来的独特挑战。Armv9就是我们给出的答案。在通用计算所具备的经济性、设计自由度和可及性的基础上，市场需要普适专用、安全而强大的处理能力，这将驱动下一个3,000亿个基于Arm架构的芯片发展，而Armv9就是这些芯片的技术先驱。”

基于Arm架构的芯片出货量在持续加速，过去五年基于Arm架构的设备出货量超过1,000亿。按照目前的速度，无论是在终端、数据网络还是云端，全球100% 的共享数据很快将会通过Arm技术进行处理。如此广泛的应用让Arm肩负更多的责任和使命，为此，Arm在Armv9中提供更多的安全性和性能，顺应AI、物联网和5G在全球范围内的强劲发展，加速每个产业应用从通用计算转向专用计算。

安全：计算的最大挑战

为了解决当今最大的技术挑战——保护全球数据安全，Armv9架构路线图引入了Arm机密计算架构（Confidential Compute Architecture, CCA）。机密计算通过打造基于硬件的安全运行环境来执行计算，保护部分代码和数据，免于被存取或修改，甚至不受特权软件的影响。

Arm CCA将引入动态创建机密领域（Realms）的概念，机密领域面向所有应用，运行在独立于安全或非安全环境之外的环境中，以实现保护数据安全的目的。例如，在商业应用中，机密领域可以保护系统中商用机密数据和代码，无论它们正被使用、闲置或正在传输中。事实上，在最近一项针对企业高管的Pulse调查中，超过九成的受访者相信，机密计算可以帮助降低企业在安全方面投入的成本，如此一来，他们可以转而大量的投入工程创新。

微软Azure Edge和平台部门企业副总裁兼首席技术官Henry Sanders表示，“随着从边缘到云的用例越来越复杂，我们已经不能用一个放之四海而皆准的方案来解决所有用例。因此，异构计算正变得越来越普遍，这需要硬件和软件开发商之间加强协同。Arm与微软密切合作开发的Armv9机密计算功能就是硬件和软件之间协同的一个很好的范例。Arm处于独一无二的位置，可以在生态系统的核心加速异构计算，在驱动数十亿设备的计算架构上促进开放创新。”

无处不在的AI：呼唤专用、可扩展的解决方案

AI工作负载的普遍性和广泛性需要更多样化和专用的解决方案。据估计，到21世纪20年代中期，全球将有超过80亿台搭载AI语音辅助的设备 。且90% 或更多设备上的应用程序将包含AI元素以及基于AI的界面，如视觉或语音 。

为了满足这一需求，Arm与富士通合作开发了可伸缩矢量扩展（Scalable Vector Extension, SVE）技术，并驱动了世界上最快的超级计算机“富岳”。在此基础上，Arm为Armv9开发了SVE2，以便在更广泛的应用中实现增强的机器学习和数字信号处理能力。

SVE2增强了对在CPU上本地运行的5G系统、虚拟和增强现实以及ML工作负载的处理能力，例如图像处理和智能家居应用。在未来几年，Arm将进一步扩展其技术的AI能力，除了在其Mali? GPU和Ethos? NPU中持续进行AI创新外，还将大幅增强CPU内的矩阵乘法。

通过系统设计实现性能最大化

在过去的五年，Arm技术每年都以超过业界的速度提升CPU性能 。Arm在新一代架构Armv9上将保持这个速度，预计未来两代移动和基础设施CPU的性能提升将超过30%。

然而，随着行业从通用计算向普遍的专用处理发展，每年两位数的CPU性能提升是不够的。除了增强专用处理能力，Arm的 全面计算（Total Compute）设计方法将通过集中的系统级硬件和软件优化以及用例性能的提高，加速总体计算性能。

通过将全面计算的设计原则应用在包含汽车、客户端、基础设施和物联网解决方案的整个IP组合中，Armv9系统级技术将遍及整个IP解决方案，并改善个别IP。此外，Arm还在开发多项技术以提高频率、带宽、缓存，并降低内存延迟，从而最大限度地提升基于Armv9的CPU性能。

下一个计算十年的愿景

Arm高级副总裁、首席架构师兼技术院士Richard Grisenthwaite表示，“更复杂的基于AI的工作负载需求，正在推动更安全和专用处理的发展，这将是打开新市场、抓住新机遇的关键。Armv9将赋能开发者通过弥合软硬件之间的关键差距，构建和编程未来的可信计算平台，同时实现标准化，帮助我们的合作伙伴在更快的上市时间和成本控制之间取得平衡，同时能够创建自己独特的解决方案。”

合作伙伴证言：

Ampere Computing

“Ampere非常看好下一个十年的云计算发展。同时，我们对Armv9将提供的架构提升和广泛的设计灵活性感到振奋。在此基础上，Ampere将继续创新并提供性能领先的云原生处理器，大规模供应市场。”

Ampere Computing首席产品官Jeff Wittich

Cadence

“长期以来，Cadence与Arm在验证、设计实现和系统设计方面保持着密切合作，使我们的共同客户能够实现卓越的SoC设计，并在AI、移动通信和高性能计算等市场取得成功。Armv9架构能够提供未来产品所需的不断提升的性能、安全性和专用化，我们优化的数字全流程已经证明了初步的成功，展示了Armv9架构的强大功能和性能优势。”

Cadence 公司总裁Anirudh Devgan

Crytek

“Crytek与Arm的战略合作是我们进军移动游戏领域的关键。我们很期待看到Armv9将如何赋能未来CRYENGINE开发者，使他们能以十年前无法想象的图形保真度，创作出更安全的移动内容。”

Crytek首席执行官Avni Yerli

富士康

“我们的MIH联盟正在建立一个开放平台，这将加速电动汽车的创新和部署。Armv9的新架构开发将实现处理性能和安全性，使平台能够在出行电气化方面更上一层楼。”

富士康首席技术官 魏国章

富士通

“与Arm的合作使我们不仅打造出一款驱动世界上最快的超级计算机的CPU，还富士通成为了助力开发SVE的先锋和合作者。在未来十年的继续合作中，我们期待打造不断壮大的HPC生态系统和创新服务器级平台，帮助我们保持在市场上的强大地位。”

富士通公司企业执行官、高级副总裁、平台开发部门负责人 Naoki Shinjo

谷歌

“提高联网设备的安全性需要软件和硬件团队的密切合作，我们与Arm的合作正是联合开发的一个典范。减少内存相关的漏洞对于提高各种互联设备的安全性极为重要，我们期待看到MTE为整个行业提供安全标准的成果。”

谷歌安卓安全与隐私部门副总裁Dave Kleidermacher

Marvell

“长期以来，Marvell和Arm都有一个共同的愿景，即为市场带来创新、优化的云端到边缘端的解决方案。Arm架构的发展巩固了我们双方合作的实力。 我们期待与Arm继续保持合作，提供同级别最佳的芯片和软件技术，满足全球数据基础设施的需求。”

Marvell首席战略官兼网络及处理器事业部执行副总裁Raghib Hussain

MediaTek

“MediaTek与Arm在移动设备、笔记本电脑以及数字电视等多类产品上，已有多年的密切合作。Arm架构的可扩展性、性能和能效表现、以及创新设计，是协助MediaTek扩展产品组合的关键。Armv9架构将在下一代天玑5G系列产品的性能表现与用户体验的提升上，扮演重要角色。”

MediaTek首席技术官 周渔君

NVIDIA

“对NVIIDIA来说，将AI带来的转型引入到游戏、自动驾驶汽车、企业数据中心和嵌入式设备是一个巨大的机遇。通过与Arm的持续合作，我们期待通过Armv9实现广泛的、前所未有的计算可能性。”

NVIDIA硬件工程高级副总裁 Brian Kelleher

恩智浦半导体

“智能边缘时代，具有极致能效和毫不妥协的安全性的高性能计算基础至关重要。Arm与恩智浦保持着长期合作关系，我们在构建技术时共享这些指导原则，使客户能够实现智能边缘设备的全部价值。”

恩智浦半导体高级副总裁兼边缘处理业务部总经理Ron Martino

OPPO

“OPPO搭载Arm技术的智能手机为用户带来了恰到好处的性能、能效和安全性。Armv9架构兑现了Arm持续创新的承诺，将使业界在未来创造出更智能、更安全的新体验。”

OPPO副总裁、OPPO研究院院长刘畅

PicsArt

“Arm 技术已将始终连结设备的体验提升到全新境界，并为像 PicsArt 这样的公司改变了游戏产业的布局，让几亿万人的创造力都能被驱动。移动设备的计算性能让我们能基于图片与视频编辑技术的基础上发挥创意，我们希望透过Armv9 架构增强的性能和能效的优势，在基于 Arm 技术的解决方案上创造更多新体验，并让我们用户创作的内容更上一层楼。”

PicsArt 联合创办人兼首席技术官 Artavazd Mehrabyan

红帽

“现代云环境正在不断演变，以支持扩展的硬件选择和差异化，这是面向更大工作负载优化计算发展趋势的一个表现。红帽和Arm密切合作，创建了共同的、开放的技术标准，支持这种灵活性，同时也保持了跨不同平台的兼容性。我们很高兴能在Armv9架构中保持这样的合作，并期待它将带来的新功能，从增强的架构性能到先进的安全特性，以及在开放混合云中实现更广泛的工作负载。”

红帽首席技术官 Chris Wright

瑞萨电子

“作为汽车行业SoC产品的领先供应商，瑞萨电子专注于帮助客户实现对未来汽车的愿景。Armv9技术将提供行业所需的安全性、性能和先进的AI能力，为下一代汽车出行开启新的可能性，包括提高自动驾驶水平和增强智能座舱体验。”

瑞萨电子汽车解决方案事业部副总经理Takeshi Kataoka

三星电子

“Armv9架构在安全性和机器学习方面有了大幅提升，这两个领域将在未来的移动通信设备中变得更加重要。在与Arm合作的过程中，我们期望看到新架构为三星下一代Exynos移动处理器带来更广泛的创新。”

三星电子SoC开发执行副总裁Min Goo Kim

西门子数字工业软件

“我们与Arm的长期合作使我们能够紧跟不断加速日益复杂的SoC设计和开发步伐。我们期待Armv9能够带来新的计算能力，赋予工程师更大的创新自由，并提供新的性能和效能水平。”

西门子数字工业软件IC-EDA执行副总裁Joseph Sawicki

新思科技

“通过三十年多年的紧密合作，Arm和新思科技共同开发了基于测试Shift-left方法的创新技术，帮助我们的共同客户应对广泛市场应用中的复杂SoC挑战。Armv9架构与新思科技业界领先的数字设计和验证全流程平台解决方案、 Fusion Design Platform 和 Verification Continuum Platform强强联合，可协助我们的共同客户获得最佳的功耗、性能和面积，提升结果质量，并加速开发周期。智能化设计的Armv9架构在不同市场中开辟了诸多全新可能性，我们期待与Arm继续合作，基于以Arm最新、最先进架构为目标的方法论，共同应对3D IC设计、机器学习和智能工艺、电压和温度监控等下一代应用的挑战。”

新思科技产品营销副总裁Sanjay Bali

TSMC

“在过去的十年，TSMC与Arm的密切合作完成了许多重大的里程碑，协助我们共同的客户进行芯片创新，并加快上市时程，例如业界第一个64位FinFET工艺的芯片实施、第一个 16纳米FinFET工艺的Arm 大小核big.LITTLE? 设计及工艺的共同优化，以及针对HPC的第一个 7纳米 Arm 架构的CoWoS? 芯片组。我们恭贺 Arm 推出了 Armv9 架构，并期待双方持续合作，通过优化PPA的设计平台，加速应用在智能手机、HPC、汽车、AI 与机器学习、以及 IoT的下一代 SoC 设计。”

TSMC设计架构管理部门副总裁 Suk Lee

Unity Technologies

“Arm从成立之初，就在赋能创新，这些创新带来了我们今天看到的移动计算革命。我们在新技术和优化方面的紧密合作，确保Unity引擎充分利用底层硬件，提供开箱即用的一流移动性能和效率，让开发者专注于实现他们的愿景。全新的Armv9架构将使算力实现指数级提升，并赋能Unity开发者为全球数百万玩家带来更丰富的游戏体验。”

Unity Technologies研发高级副总裁Ralph Hauwert

Vivo

“Arm推出的Armv9架构是全球移动领域的最新架构，将为未来移动终端提供更强算力和更安全的保障。我们期待新一代基于Armv9架构的处理器在未来产品应用中的优秀表现，能够帮助vivo进一步打造优质的差异化产品，一如既往地服务好用户。”

vivo高级副总裁兼首席技术官 施玉坚

VMWare

“我们的客户正在采用基于Arm技术的智能网卡，使他们的基础设施更高效、更安全。我们通过VMware Project Monterey宣布了对智能网卡的支持，旨在优化性能，引入一套零信任的安全模型，打造实用的分布式防火墙，并首次将VMware管理价值扩展到裸金属环境。基于Armv9架构，我们能够携手合作伙伴，在混合云上实现更好的安全性和性能。”

VMware 云平台事业部营销副总裁 Lee Caswell

小米

“小米和Arm的合作为全球用户带来了卓越的移动体验。全新的Armv9架构将帮助小米继续通过优越的计算性能、最高的安全性和先进的机器学习能力，为数百万用户带来创新，打造更随心、更智能的移动体验。”

小米集团创始人、董事长兼首席执行官雷军

Zoom

“从智能手机到笔记本电脑的移动体验正在飞速的变化。2020年为我们在如何与世界保持连结方面带来了新的挑战。通过视频通信，让我们不论在个人或是工作层面都能保持连结，甚至在停课时期，持续赋能教育学习。在这种新现实下，我们看到了对强大计算性能、效率和安全的需求。我们期待Armv9架构以及Zoom与Arm之间的协作能增强跨平台的虚拟体验。”

Zoom首席技术官Brendan Ittelson