AI PC改变芯片业格局:从Wintel到Windows on Arm?

大摩分析师认为,能够推出最“节能”芯片的公司可能是AI PC时代的赢家。

摩根士丹利分析师Charlie Chan等在最新报告中指出,看好Windows on Arm (WoA) AI PC的前景。分析师认为,基于Arm架构的AI个人电脑有望在未来几年获得更大市场份额,相关半导体股票成潜在受益者。

目前基于Arm的处理器(来自苹果和高通)在能源效率(以每瓦特性能衡量)方面已经开始赶上x86,这对未来AI PC的竞争至关重要。

对于WoA AI PC芯片出货量,分析师估计2024年约为200万台,2025年将增至1500万台,2026年进一步翻番至3000万台。假设英伟达和联发科在2028年占据WoA PC 50%的市场份额,出货量达到3300万台,2025年至2028年复合年增长率高达93%。

在WoA市场,高通目前扮演主导角色,但分析师预计,明年将有联发科、英伟达等厂商加入竞争。

未来几年WoA市场将迎来爆发式增长

报告认为,支持WoA AI PC发展的因素正在逐步成熟,未来几年这一市场有望出现爆发式增长。分析师预计,2025年人工智能PC将占笔记本电脑总出货量的30%,到2026年这一比例将升至50%。

根据IDC的数据,2023年,微软Windows操作系统在PC市场的市占率高达79%,其次是苹果macOS(11%)和谷歌Chrome OS(9%)。

分析师认为,随着AI大爆发,在即将到来的AI PC时代,“节能”将是电子设备最关键的卖点。分析师认为,能够在两方面都取得突破且具有一体化优势的公司,很将成为未来AI PC芯片赛道的赢家:

能够推出最“节能”芯片的公司可能是人工智能PC的赢家。在未来的边缘设备(无论是手机、笔记本电脑等)上运行AI应用程序(例如Copilot)将消耗更多的电力,而电池寿命过去一直是移动设备的关键限制。因此,我们预计WoA较低功耗的优势将是帮助其在2024年提高渗透率的因素之一。

Arm架构是一种RISC类型的指令集架构(ISA),而英特尔x86 ISA是一种复杂指令集计算机(CISC)架构。RISC指令更少,功能更简单,因此解码逻辑更简单,晶体管也更少。虽然标准Arm核心的性能可能低于x86产品,但基于Arm的cpu在功耗方面表现出了显著的优势。

英特尔今天仍然占据笔记本电脑CPU市场72%的市场份额,并使用自己的架构生产其大部分CPU产品。在微软的Windows生态系统中,Arm的CPU占比很小。

自2016年以来,联发科一直是Chromebook的Arm CPU供应商。基于Arm的cpu以与Android应用程序的兼容性和较长的电池寿命而闻名,帮助Chromebook在教育市场获得更高份额。

对于WoA AI PC芯片出货量,分析师估计2024年约为200万台,2025年将增至1500万台,2026年进一步翻番至3000万台。假设英伟达和联发科在2028年占据WoA PC 50%的市场份额,出货量达到3300万台,2025年至2028年复合年增长率高达93%。

产业链来看,分析师指出台积电、联发科、英伟达等几家公司在WoA AI PC赛道中扮演重要角色:

台积电的3纳米先进制程技术以及CoWoS封装工艺,将助力基于Arm架构CPU与英特尔芯片一较高下。

作为经验最为丰富的Arm SoC设计公司,联发科预计将与英伟达合作,在2025年推出集CPU、GPU和AI加速器于一体的游戏AI PC芯片。

Arm相比Intel更有技术优势

分析师指出,近年来,Arm为智能手机推出了更先进的CPU内核。为了提高基于Arm的CPU的性能,下游公司已经开始开发定制的Arm内核CPU,比如苹果MacBook的M系列CPU。iPhone上的A系列芯片同样受益于Arm CPU内核,在一众厂商中性能领先。。

更加关键的是,Arm在智能手机上的领先优势正在拓展到PC领域,随着越来越多厂商希望将NPU或APU等专用于AI任务的计算单元集成到其设计中,Arm在功耗和边缘人工智能推理任务上的出色之处也愈发凸显。

摩根士丹利的分析显示,目前基于Arm的处理器(来自苹果和高通)在能源效率(以每瓦特性能衡量)方面已经开始赶上x86,这对未来AI PC的竞争至关重要。

此外,微软也在软件上对Arm提供了更大力度的支持,有利于厂商转移到Arm架构芯片:

Arm64EC可能是一个关键点。微软于2021年宣布的Arm64EC可以将基于x86的应用程序的代码转移到基于arm的代码。它类似于苹果的Rosetta 2,后者用于苹果Macbook从英特尔芯片过渡到Arm芯片。我们认为,2025年的Windows 12可能比当前的Windows 11更好地支持Arm架构,具有更好的虚拟化技术(emulation)或软件适配性。

AI PC成微软与苹果竞争的关键 2027年AI PC爆发会反映在Arm财报里

分析师指出,对微软而言,维护Windows操作系统在PC市场的主导地位,对于未来部署Copilot等AI服务至关重要。而苹果已经显示了在MacOS中使用基于Arm的芯片的优势。分析师认为,AI PC或许能为Windows on Arm创造一个新的切入点。

过去十年间,虽然Arm曾多次试图进入基于x86架构的PC CPU市场,但成效有限。虽然微软早在2011年就提出了WoA的想法,但由于难以与多芯片厂商集成软件,未能成功。预计在这一轮的AI热潮中,微软会在软件上加大对Arm设计的支持力度。

分析师还表示,随着Arm不断加强异构CPU设计能力,特别是新一代“Blackhawk”(黑鹰)高性能核心面世,Arm可以为AI等新兴领域玩家提供顶级硬件解决方案,尤其是大规模边缘人工智能推理领域:

现在被许可方有能力设计与GPU一致、为PC环境优化的CPU和NPU,并满足微软40倍性能提升的需求,以支持在边缘设备运行Copilot等AI应用。一开始Arm就处于独特位置,可为基于Windows的AI PC供应芯片。

在WoA市场,高通目前扮演主导角色,但分析师预计,明年将有联发科、英伟达等厂商加入竞争。与此同时,英特尔、AMD等传统PC芯片巨头也在加紧自家NPU(神经网络处理器)的开发步伐。

分析师还预计,鉴于AI PC刚刚起步,短期内在财务上对Arm的影响可能很小,但从长远来看,大摩认为Arm架构在AI PC等领域的应用越来越多,将支持更强劲的盈利势头,27财年开始会反映在财报里。

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