Heterogene computing wint het van mobiel
De hierboven besproken verschillen in architectuur verklaren ten dele de huidige successen en problemen van de twee chipreuzen. Arm's energiezuinige aanpak is perfect geschikt voor de sub-5W tdp-eisen (thermal design power) van mobiele apparatuur, maar de prestaties schalen tevens op om ook Intel's laptopchips te kunnen evenaren. Zie bijvoorbeeld Apple's M1-serie van op Arm gebaseerde processoren die serieuze concurrentie bieden in de pc-wereld. Intel's typische Core i7 en i9 met een tdp van 100 W en de concurrerende chipsets van AMD doen het op hun beurt goed in servers en krachtige desktops, maar hebben historisch gezien moeite om onder de 5W te schalen. Denk bijvoorbeeld aan de Atom-reeks.
Uiteraard hebben ook de silicium-fabricageprocessen een grote rol gespeeld in de enorme verbetering van energie-efficiëntie in het afgelopen decennium. Zo geldt in het algemeen dat kleinere cpu-transistoren minder stroom verbruiken. Intel beet zich vast in zijn pogingen om verder te gaan dan het eigen 14nm-proces van 2014, met 10nm-chips die uiteindelijk in 2021 verschenen. Intel-cpu's van 7nm worden echter pas in 2023 verwacht en worden zo mogelijk vervaardigd door TSMC in plaats van Intel zelf. Ondertussen zijn smartphonechipsets teruggebracht van 20 naar 14, 10 en 7, 5 en nu 4nm; die laatste zijn vanaf dit jaar ook op de markt. Dit door simpelweg gebruik te maken van de concurrentie tussen Samsung en TSMC. Dat laatste heeft AMD ook gedeeltelijk geholpen om het gat te dichten op zijn x86-64-rivaal, met zijn nieuwste Ryzen-processoren met 6nm- en 7nm-chipsets.
Eén uniek kenmerk van Arm's architectuur is echter van groot belang geweest om het tdp voor mobiele toepassingen laag te houden: heterogene computing. Het idee hierachter is simpel: bouw een architectuur die verschillende cpu-onderdelen (in termen van prestaties en vermogen) laat samenwerken voor een betere efficiëntie.
De eerste poging tot dit idee was big.Little in 2011, met de grote Cortex-A15- en kleine Cortex-A7-kern. Het idee om grotere out-of-order cpu-kernen te gebruiken voor veeleisende toepassingen en energiezuinige in-order cpu-ontwerpen voor achtergrondtaken is iets wat smartphonegebruikers tegenwoordig als vanzelfsprekend beschouwen, maar het kostte een paar pogingen om de formule glad te strijken. In 2017 werd voortgebouwd op dit idee met DynamIQ en de Armv8.2-architectuur, waarmee verschillende cpu's in hetzelfde cluster kunnen zitten en geheugenbronnen kunnen delen voor een veel efficiëntere verwerking. DynamIQ maakte ook het 2+6 cpu-ontwerp mogelijk dat gemeengoed is in mid-range chips, evenals de kleine, grote en grotere (1+3+4 en 2+2+4) cpu-opstellingen in vlaggenschip-tier socs.
Intel's concurrerende Atom-chips, zonder heterogene computing, konden niet tippen aan het evenwicht tussen prestaties en efficiëntie. Het duurde tot 2020 voordat Intel's Foveros-, Embedded Multi-die Interconnect Bridge (EMIB)- en Hybrid Technology-projecten met de 10nm Lakefield een concurrerend chipontwerp opleverden. Lakefield combineert een enkele, krachtige Sunny Cove-kern met vier energiezuinige Tremont-kernen, samen met grafische en connectiviteitsfuncties. Maar zelfs dit pakket is gericht op laptops met een tdp van 7W, wat dus nog steeds te veel is voor smartphones.
Tegenwoordig wordt Arm vs x86 vooral bevochten in het sub-10W-tdp laptopmarktsegment, waar Intel terugschaalt en Arm steeds succesvoller opschaalt. De overstap van Apple naar zijn eigen aangepaste Arm-chips voor de Mac is een uitstekend voorbeeld van het groeiende bereik van de Arm-architectuur, mede dankzij - opnieuw - heterogene computing in combinatie met aangepaste optimalisaties door Apple.
