ARCHITECTURE / 2015—2026
AI 基础设施研究文库
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Arm AI 基础设施架构演进

2015-2026 | 2026-09-28

01 研究范围与执行摘要

产品权重:深入研究 Neoverse、CSS 和 AGI CPU;完整覆盖网格与系统 IP;适度覆盖被授权方芯片、GPU/NPU IP 和软件。 起点:2015 年,以 Cortex-A 服务器设计为基线。 截止:2026 年 9 月 28 日,覆盖 Hot Chips 2026 和 9 月 CSS N4 发布。 重点:核心演进、一致性内存系统、集成边界,以及 CPU 在 AI 基础设施中的作用。 不含:所有被授权方 SKU 和移动产品代际的穷尽清单;已审阅产品版图未确立 Arm 品牌的数据中心训练 GPU 或商用 AI NIC。

Arm 的基础设施演进包含三个相互重叠的层次。Neoverse 将面向服务器的核心开发从以移动产品为中心的叙事中独立出来;计算子系统(Compute Subsystems,CSS)把 CPU、网格、内存接口和平台软件的验证工作上移到 Arm;2026 年 AGI CPU 又加入 Arm 自研商用芯片。最后这一步改变了竞争边界:Arm 既能为定制服务器提供构建模块,也能向没有自研芯片项目的机构提供完整 CPU。

关键进步并非简单增加核心。N1 建立可扩展的云核心;V1 显著提高向量能力;N2 强调密度和 Armv9;V2 扩宽标量执行并改善访存;V3 与 CSS 引入机密计算和更完整的集成;CSS N4 进一步扩展配置与 I/O 空间。但最终结果仍取决于被授权方选择的内存通道、缓存、物理设计和软件。因此,仅凭 Neoverse 名称无法预测插槽性能。

02 数值、设计归属与可用性

IP 可获取不等于芯片正式商用。核心 IP 没有统一的代工节点、封装功耗、插槽数或 DDR 带宽;这些属性属于具体实现。表格保留跨厂商统一字段,不适用记为 n/a,已审阅资料未披露记为 n/d。云实例的 vCPU 上限不能自动当作芯片物理核心数。历史已商用也不代表当前仍可订购。

内存带宽采用十进制有效载荷 GB/s:对常规 64 位 DDR 通道,通道数乘每秒传输次数,再乘八字节。每核带宽是均分推导值,不是预留保证。链路数值除非特别标注,否则按单方向计算。ISA 向量长度、执行流水线数量和每周期总处理字节数是不同指标;不能仅按向量长度比较双流水线 256 位 SVE 核心与四流水线 128 位核心。机密计算能力同样需要系统与软件启用,不能只看 ISA 名称。

03 Neoverse 与 CSS 代际总览

CPU IP 对比:实现属性单独区分

代际/参考 SKU 代号 正式商用 状态 核心微架构 核心/线程 各裸片工艺 裸片/封装 每核 L2 L3/共享域 内存:通道;速率;GB/s 插槽/互联 PCIe/CXL TDP 向量/矩阵 ISA
Neoverse N1 / Ares Ares 2019 IP 披露 可授权 IP N1 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU 512 KB / 1 MB 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a Armv8.2-A; NEON 128-bit
Neoverse E1 n/d 2019 IP 披露 可授权 IP E1 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU n/d 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a Armv8.2-A; NEON; SMT2
Neoverse V1 / Zeus Zeus 2020-2021 IP 披露 可授权 IP V1 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU 512 KB / 1 MB 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a SVE: 2 x 256-bit; BF16; INT8
Neoverse N2 / Perseus Perseus 2020-2021 IP 披露 可授权 IP N2 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU 512 KB / 1 MB 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a Armv9; SVE2 128-bit; BF16
Neoverse V2 / Demeter Demeter 2022-2023 IP 披露 可授权 IP V2 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU 1 / 2 MB 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a Armv9; SVE2 128-bit; 4 vector pipes
Neoverse V3 n/d 2024 IP 披露 可授权 IP V3 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU 2 / 3 MB 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a Armv9.2-A; SVE2; CCA
Neoverse N3 n/d 2024 IP 披露 可授权 IP N3 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU 128 KB - 2 MB 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a Armv9.2-A; SVE2
CSS N4 n/d 2026-09 IP 披露 可授权 IP N4 可配置;E1 SMT2;N4 线程数 n/d;其余单线程 由被授权方决定;N4 面向 3 nm IP,非封装 SKU 最高 2 MB 依系统配置 依具体实现 n/a 依系统集成 n/a Armv9; 细节 n/d

子系统集成范围

子系统 披露 核心范围 内存/I/O 集成含义
CSS N2 2023 最高 64 个 N2 DDR5/LPDDR5; PCIe 5 / CXL 预验证 CPU 与系统设计
CSS V3 2024 每子系统最高 64 个 V3 最高 12 内存通道; 64 PCIe 5/CXL lanes 支持芯粒集成与 CCA
CSS N3 2024 可配置 N3 子系统 CMN S3; CHI C2C 云、网络、DPU 与边缘定制
CSS N4 2026-09 每裸片最高 128 个 N4 DDR5 / LPDDR6; PCIe 7 / CXL 4.0 面向 3 nm;可配置计算基础

04 2015-2018:区分 ISA、核心与服务器

Neoverse 出现之前,Arm 服务器既可以采用授权的 Cortex 核心,也可以采用自定义的 Arm 兼容微架构。这是两条不同的商业与工程路径。Cortex-A57/A72 时代的设计构成基线,而 Qualcomm Falkor、Cavium/Marvell ThunderX 以及后来的 Fujitsu A64FX 则说明,获得 Arm ISA 授权不等于采用 Neoverse 核心。对于 AmpereOne 和 NVIDIA Vera,这一区分依然重要:它们属于 Arm 生态,不能据此推断 Arm 自研核心的内部结构。

服务器平台远不止指令译码器。一致性 I/O、中断虚拟化、页表维护、RAS、固件启动约定和稳定的操作系统环境都会影响部署成本。2018 年 Neoverse 品牌和 2019 年产品明确了这种基础设施定位。其长期架构优势在于按应用配置核心、缓存、内存与加速器比例,但前提是集成和软件成本可控。

05 N1 与 E1:云核心和吞吐型核心

N1 具有四指令译码、最多八个内部微操作分派、128 项提交队列、64 KB 指令和数据缓存,以及私有 L2。解耦分支预测器可以先于指令获取运行,6K 项主 BTB 服务于服务器的大代码工作集。上述宽度属于不同流水级,不能互换为 IPC 指标。直接连接 CMN-600 让设计者扩展一致性系统,而不必受固定移动核心簇边界限制。服务器功能包括 RAS、虚拟化扩展和指令缓存一致性。

Hot Chips 2019 解释架构,ISSCC 2020 论文 8.3 则提供 3 GHz、7 nm 的具体实现依据。ISSCC 摘要强调随操作变化的短流水线和低延迟内存层次。其中的性能、功耗、面积比较属于该实现及其基线,不能套用到所有 N1 被授权方产品。E1 则通过每核两个硬件线程提高数据平面吞吐;它不是降低频率的 N1,也不能用来推断 N 系列和 V 系列具有 SMT。

AWS Graviton2 和 Ampere Altra 将 N1 带入商业云和商用服务器,Altra Max 进一步提高密度。这些产品的价值来自完整平台和大量独立软件线程,而不是一个通用的“Arm 插槽”。当内存通道数保持不变时,增加核心会降低平均每核片外带宽预算;缓存局部性和工作负载整合效果决定这种取舍是否有利。

06 V1 与 N2:向量性能与密度分线

V1 建立面向性能的分支,而不是在所有场景替代 N1。双 256 位 SVE 流水线、BF16 支持和 INT8 矩阵指令提高 CPU 侧科学计算与机器学习能力。解耦预测、指令侧操作缓存和更宽的执行机器共同提高执行单元利用率。向量长度无关编程避免软件绑定某一种实现宽度。AWS Graviton3 是重要云端实现,但芯粒结构与 DDR5 通道属于 AWS 的设计选择,并非 V1 固有属性。

N2 将 Armv9 和 128 位 SVE2 引入更强调密度的核心。Hot Chips 2021 将它与 CMN-700 及系统路线图一起披露。与 V1 比较时,应针对目标工作负载分析单位面积、单位功耗和每内存通道的性能,而不是只比较 SVE 位宽。Microsoft Cobalt 100 与网络领域的实现表明,同一核心家族可支持不同系统配比。2023 年 CSS N2 又减少了被授权方自行完成的子系统集成工作。

07 V2:执行宽度、访存并发与一致性主机

V2 的 Hot Chips 2023 披露尤其有助于还原完整核心:六指令译码、八宽分派与退休、超过 320 项的乱序窗口、六个 ALU、两条分支流水线,以及两条读写流水线加一条额外读取流水线。四条 128 位向量数据通路取代 V1 的组织方式。可选 2 MB 私有 L2 保持标称十周期的 load-to-use 延迟。预取改进涉及间接访问和页表遍历,并让推测预取流量低于需求请求的优先级。设计目标是在控制访存干扰的同时扩展有效并发。

V2 出现在 AWS Graviton4、Google Axion 和 NVIDIA Grace 中,分别体现通用云吞吐、垂直集成云平台和一致性加速器主机三种优化方向。Grace 的 LPDDR5X 与 NVLink-C2C 属于 NVIDIA 的 CPU 和超级芯片集成,不能因此将 NVLink 归为 Arm 互联。反过来,云处理器的 DDR 通道配置也不能描述 Grace。共享核心带来软件与实现复用,系统互联和内存层次决定节点行为。

08 V3、N3 与 CSS:改变集成边界

2024 年这一代将预集成子系统变为核心产品,而不仅是参考示意。CSS V3 组合 V3 核心、一致性互联与平台 IP;CSS N3 面向更广泛的云、网络和边缘配置。V3 在 Neoverse 家族中引入 Arm 机密计算架构(CCA)支持。CCA 的 Realm 隔离模型与 Morello 的基于能力的内存安全不同。不能因为芯片实现了部分 Armv9 指令,就推断它具有其中任何一项功能。

CSS 用一部分集成自由度换取预验证基线和更短的芯片开发路径。封装、内存配置、频率、固件策略和商业验证仍由被授权方决定。Microsoft Cobalt 200 使用 CSS V3,但完整 SoC 具有 132 个启用核心、每核 3 MB L2 和 192 MB 系统缓存。Cobalt 200 于 2026 年进入客户预览。因此,子系统核心上限不能误当作封装上限。AWS Graviton5 则提供另一种基于 V3 的云端实现,每颗芯片达到 192 核,并于 2026 年 6 月通过 M9g/M9gd 商用。

09 AGI CPU:Arm 成为芯片供应商

AGI CPU 于 2026 年 3 月发布,将 Neoverse 平台转化为 Arm 自研服务器产品。5 月股东更新已说明,指定 OEM 的商业系统可以订购。Hot Chips 2026 补充架构背景,当前产品简介则确定 SKU 边界。136 核 SP113012 配备每核 2 MB L2、128 MB 共享系统缓存、十二通道 DDR5-8800、96 条 PCIe 6 通道及 CXL 3.0 Type 3 支持。其最高频率为 3.5 GHz,3.7 GHz 宣传值属于 64 核变体;所列三个变体的基础 TDP 均设为 300 W。

该设计强调为大量独立 CPU 任务供给数据,并连接外部加速器。理论通道带宽合计为 844.8 GB/s,136 核时平均每核 6.21 GB/s,64 核时为 13.2 GB/s。这些推导比例解释了高每核内存配置的定位,但不代表应用持续带宽。该 CPU 仍是主机和具有推理能力的通用处理器,不是 HBM 张量加速器。也不能仅将 300 W CPU 功耗相乘得到完整机架功耗,还必须计入内存、存储、NIC、风扇与电源转换损耗。

Arm 商用 CPU 参考型号

代际/参考 SKU 代号 正式商用 状态 核心微架构 核心/线程 各裸片工艺 裸片/封装 每核 L2 L3/共享域 内存:通道;速率;GB/s 插槽/互联 PCIe/CXL TDP 向量/矩阵 ISA
AGI CPU 136C SP113012 2026 已商用/可获取 Neoverse V3 136 / 136 3 nm Arm 自研服务器 SoC 2 MB 128 MB SLC DDR5; 12; 8800 MT/s; 844.8 GB/s 双路;链路速率 n/d 96 PCIe 6; CXL 3.0 Type 3 300 W 2×128 位 SVE2;BF16;INT8 MMLA
AGI CPU 128C SP113012S 2026 已商用/可获取 Neoverse V3 128 / 128 3 nm Arm 自研服务器 SoC 2 MB 128 MB SLC DDR5; 12; 8800 MT/s; 844.8 GB/s 双路;链路速率 n/d 96 PCIe 6; CXL 3.0 Type 3 300 W 2×128 位 SVE2;BF16;INT8 MMLA
AGI CPU 64C SP113012A 2026 已商用/可获取 Neoverse V3 64 / 64 3 nm Arm 自研服务器 SoC 2 MB 128 MB SLC DDR5; 12; 8800 MT/s; 844.8 GB/s 双路;链路速率 n/d 96 PCIe 6; CXL 3.0 Type 3 300 W 2×128 位 SVE2;BF16;INT8 MMLA

10 CSS N4 与当前路线图

2026 年 9 月的 CSS N4 是新的 IP/子系统代际,并非首代 AGI CPU 内部的核心。Arm 列出每裸片最高 128 个 N4 核心、可配置到 2 MB 的私有 L2、3 nm 实现目标、DDR5 或 LPDDR6,以及 PCIe 7/CXL 4.0 I/O。这些属于子系统能力,被授权方不必同时实现所有最大配置。架构方向是扩大部署范围,覆盖内存和 I/O 需求各异的 CPU 主机及基础设施处理器。

公开的 IP 发布不能确定最终商业芯片频率、插槽 TDP、DDR 验证范围或部署时间。已审阅证据尚未提供像 V2 Hot Chips 演讲那样完整的 N4 队列和执行端口披露。因此,本报告保留新代际和已确认接口,不从客户端核心类比补齐这些字段。移动 CSS 和汽车 V3AE 衍生产品体现技术复用,但它们的安全、图形与功耗域仍不同于云子系统。

11 CMN、CHI 与基础设施卸载边界

CMN-600、CMN-700 与 CMN S3 将一致性变成可配置的系统资源。请求节点注入 CPU 和 I/O 事务,归属节点协调地址所有权、目录与系统缓存,面向内存的节点连接控制器。CHI 规定事务和一致性行为,网格实现路由与缓冲。因此,CHI 数据通道宽度不是 SerDes 通道速率,网格峰值也不是 DRAM 带宽。跨芯粒连接在片上一致性之外,又增加了物理链路与延迟问题。

DPU 和 IPU 内部的 Arm 核心承担可编程控制或服务处理。报文流水线、RDMA 引擎、密码模块、本地内存和端口由芯片设计者提供。因此,使用 Arm 核心的 DPU 并不是 Arm 品牌 NIC。CSS N3 与 Alphawave 合作展示了计算芯粒如何与网络或加速裸片组合。有效比较单位是完整设备:主机接口、卸载引擎、传输语义和软件隔离。

互联归属与语义

互联 年份/代际 通道速率 每链路通道 每链路单向 GB/s 每设备链路 拓扑 域规模 一致性/语义
CMN-600 / CHI N1 n/a n/a n/d n/d 片上一致性网格 依实现 缓存一致性;系统缓存
CMN-700 N2 / V2 n/a n/a n/d n/d 一致性网格;多芯片集成 n/d CHI
CMN S3 / CHI C2C V3 / N3 n/d n/d n/d n/d 网格与芯粒连接 n/d 一致性子系统集成
AGI CPU PCIe 6 / CXL 3 2026 64 GT/s 最高 x16 ~128 raw x16 96 lanes total 主机 I/O 互联 n/d PCIe I/O;CXL Type 3 内存

网络产品边界

产品 商用/里程碑 状态 类别 端口×速率 SerDes 主机接口 可编程引擎 嵌入式 CPU 板载内存 传输/RDMA 拥塞控制 主要卸载 功耗
未确立 Arm 品牌 AI NIC n/a n/a IP/CPU 供应商 n/a n/a n/a n/a Neoverse 授权给设备厂商 n/a 由被授权方决定 n/a CPU 控制;报文引擎单独设计 n/a

12 GPU 与 NPU IP:互补的边缘计算

Mali 经历 Midgard、Bifrost、Valhall 及后续图形代际,Immortalis 增加高端图形分支。这些设计面向集成图形和共享内存 SoC,并不构成用于分布式训练的商用 HBM GPU。2026 年 Mali G2-Ultra NX 在移动图形平台内增加专用神经加速,与 C2 CPU 簇和 SME2 配合。这是边缘侧的重要融合,但带宽、功耗与软件环境仍不同于数据中心加速卡。

Ethos-N77/N78 面向应用处理器和边缘推理集成,Ethos-U55/U65/U85 则服务资源受限的嵌入式系统。U65 将 U55 路线扩展到 Cortex-A、Cortex-R 和 Neoverse 系统;U85 扩展至 128-2048 个 MAC 单元,并支持面向 Transformer 的算子。在 1 GHz 下,2048 个 MAC 按每次乘加两次整数运算计算,对应 4.096 TOPS;这是配置推导,不是 BF16 吞吐。编译器划分、SRAM 分块和不支持算子的回退决定实际模型覆盖。

统一字段中的互补加速器 IP

产品 架构 商用/里程碑 状态 工艺 裸片/封装 计算单元 稠密 BF16 稠密 FP8 稠密 FP6/FP4 FP64 向量/矩阵 内存:类型;堆栈;GB;TB/s 末级缓存/SRAM 纵向扩展:链路;单向 GB/s;域 主机连接 功耗/散热 形态
Ethos-N78 Ethos-N 2020 IP 可授权 IP n/a 集成 IP 可配置 n/d n/d n/d n/a HBM n/a;SoC 内存 n/d n/a SoC 互联 n/a IP
Ethos-U85 Ethos-U 2024 IP 可授权 IP n/a 集成 IP 128-2048 MACs n/d n/d n/d n/a HBM n/a;系统 SRAM/DRAM n/d n/a SoC 互联 n/a IP
Mali G2-Ultra NX Mali 2026 IP 已公布;GA n/d n/a 移动 GPU IP n/d n/d n/d n/d n/d HBM n/a;共享 SoC 内存 n/d n/a SoC 互联 n/a IP

13 软件、安全与研究证据

Arm 的软件优势来自共同的 AArch64 生态和针对实现的优化。GCC/LLVM 目标、Linux 调度与 NUMA 放置、优化数学内核、Compute Library 和性能分析工具必须匹配实际核心及内存系统。向量长度无关的 SVE 代码仍需要合理分块与缓存复用。CSS 参考软件提供固件和平台模型,并不自动完成生产服务器验证。即使大型矩阵运算全部在外部执行,AI 主机的编排延迟、分词性能和通信推进仍可能重要。

学术记录补充机制和评估方法,而不是完整产品路线图。Arm 参与的 ISCA 2019 MISB 和 MICRO 2019 时间预取研究关注预测元数据的存储与流量成本;ISCA 2024 Triangel 研究及时性和准确率;HPCA 2025 带宽划分研究评估资源干扰;ASPLOS 2025 分层预取针对较大的指令工作集。这些工作有助于理解设计者优化的问题,但不能证明某量产核心采用了所提机制。Morello 则不同:文档明确说明其评估平台源自 N1,构成研究与硬件的直接联系;但它仍是能力安全原型,不是标准 Neoverse 功能。

软件里程碑

版本/组件 日期 启用硬件 主要功能
AArch64 Linux / GCC / LLVM 2015-2026 Cortex、Neoverse 与定制核心 可移植二进制;针对核心的调度与 ISA 分派
Arm Compute Library 持续更新 Arm CPU/Mali 优化 AI 算子;依硬件特性选择路径
Neoverse 参考 software 2024 年版本 RD-V3 及相关平台 固件与固定虚拟平台集成

14 系统与定量配比

代表性系统边界

平台 年份/里程碑 CPU/加速器数量 纵向扩展域 每加速器横向带宽 机架功耗 散热
被授权方云服务器 2019-2026 Graviton/Axion/Cobalt 依云厂商 n/d n/d n/d
AGI CPU 1OU 双节点参考平台 2026 2 x AGI CPU 两个独立节点 n/d 36 kW 示例;8160 核 风冷
AGI CPU 2U2P 参考平台 2026 2 x AGI CPU 双插槽一致性服务器 n/d n/d 风冷

带宽与缓存推导比例

配置 DRAM 峰值 GB/s GB/s/核 SLC MB/核 含义
AGI 136C 844.8 6.21 0.94 均分比例;非预留保证
AGI 128C 844.8 6.60 1.00 相同接口,较少启用核心
AGI 64C 844.8 13.20 2.00 每核内存与缓存资源增加
Graviton4 96C 537.6 5.60 n/d 12×DDR5-5600;AWS 实现

对于 Arm 品牌 CPU/IP 产品版图,HBM 字节数与稠密 BF16/FP8 FLOP 的比值,以及加速器纵向带宽与 HBM 的比值,均为 n/a。把合作伙伴 GPU 的 HBM 归到 Arm 会破坏跨厂商比较。同样,核心数或 IP 能效预测不能推出通用 tokens/W;端到端测量必须明确模型、精度、延迟目标、内存配置和系统功耗边界。

15 会议与产品对应索引

已核验披露依据

会议/活动 年份 论文/演讲/披露 报告人/作者 产品 证据类型 来源
Hot Chips 2019 Neoverse N1 Cloud-to-Edge Infrastructure SoCs Arm N1 架构 P01
ISSCC 2020 A 3GHz Arm Neoverse N1 CPU in 7nm FinFET for Infrastructure Applications R. Christy et al. N1 电路/实现 C01
Hot Chips 2021 Arm Neoverse N2: 2nd generation infrastructure CPUs and system IPs A. Pellegrini N2 / CMN-700 架构 C04
Hot Chips 2023 Arm Neoverse V2 Platform Magnus Bruce V2 架构 C02
Hot Chips 2023 Neoverse Compute Subsystems launch Arm CSS N2 子系统 E03
Hot Chips 2026 Arm AGI CPU architecture disclosure Arm AGI CPU 架构/系统 C03
ISCA 2019 / 2024 MISB; Triangel Arm / academic researchers 相关内存研究 相关研究 R06 R03
MICRO 2019 Temporal Prefetching Without the Off-Chip Metadata Wu et al. 相关内存研究 相关研究 R05
HPCA 2025 Criticality-Aware Instruction-Centric Bandwidth Partitioning 论文作者 资源划分 相关研究 R04
ASPLOS 2025 Hierarchical Prefetching Zhang et al. 指令供给 相关研究 R07
Microsoft Ignite / Build 2025 / 2026 Cobalt 200 disclosure and preview Microsoft CSS V3 实现 合作伙伴部署 E07 E18 E20
Google Cloud Next 2024 Google Axion introduction Google V2 实现 合作伙伴部署 E17
AWS re:Invent / EC2 launches 2023-2026 Graviton4 / Graviton5 AWS V2/V3 实现 合作伙伴部署 E16 E19
Arm Everywhere 2026 AGI CPU and CSS N4 Arm 商用 CPU/IP 产品发布 E05 E06

DAC、MWC、Computex、OCP、GTC、SC/ISC、VLSI 和 ISSCC/JSSC 是互补渠道,分别涉及设计方法、电信部署、生态发布、机架、一致性 GPU 主机、HPC 系统及实现技术。只有具体披露与所覆盖代际建立联系时,才作为产品证据列入。索引是核验后的精选,不表示 Arm 在每个会议展示了每款产品。N1 的 ISSCC 条目使用会议公开技术摘要,并不表示已获取论文全文。

16 代号与设计归属对照

需要区分的名称

名称 含义 归属/边界
Ares / N1 核心 IP 代际 Arm
Zeus / V1 面向向量性能的核心 IP Arm
Perseus / N2 面向密度的 Armv9 核心 Arm
Demeter / V2 Grace、Axion、Graviton4 使用的核心 Arm 核心;合作伙伴 SoC
CSS 预集成计算子系统 不是完整商用芯片
AGI CPU Arm 自研服务器芯片 基于 V3;不是 CSS N4
Falkor/Oryon/AmpereOne/Vera 定制 Arm 兼容核心或产品 被授权方设计;不是 Neoverse 别名

17 四个时代的整体产品栈

以下图示表达归属与组成关系,并不意味着所有被授权方使用共同物理互联。连接线表示集成关系,精确带宽仍取决于具体实现。

2015-2018:ISA 与合作伙伴集成

flowchart TD
  n0["Arm ISA/Cortex IP"]
  n1["定制 Arm 核心"]
  n2["合作伙伴服务器 SoC"]
  n3["DDR/PCIe/NIC"]
  n4["Linux/固件"]
  n5["云/边缘服务"]
  n0 ---|"设计"| n2
  n1 ---|"集成"| n3
  n2 ---|"启用"| n4
  n3 ---|"组成"| n5
  n4 ---|"软件"| n5

概念性归属与集成图;合作伙伴 GPU 和网络带宽不归入 Arm。

2019-2022:Neoverse 平台

flowchart TD
  n0["N1/V1/N2"]
  n1["CMN+系统 IP"]
  n2["Graviton/Altra/合作伙伴"]
  n3["DDR+外部加速器"]
  n4["Linux/SVE 库"]
  n5["云/HPC/网络"]
  n0 ---|"设计"| n2
  n1 ---|"集成"| n3
  n2 ---|"启用"| n4
  n3 ---|"组成"| n5
  n4 ---|"软件"| n5

概念性归属与集成图;合作伙伴 GPU 和网络带宽不归入 Arm。

2023-2025:CSS 与异构主机

flowchart TD
  n0["V2/V3/N3+CSS"]
  n1["CMN/CHI C2C"]
  n2["Grace/Axion/Cobalt"]
  n3["合作伙伴 GPU/DPU"]
  n4["固件/优化内核"]
  n5["云 AI/一致性系统"]
  n0 ---|"设计"| n2
  n1 ---|"集成"| n3
  n2 ---|"启用"| n4
  n3 ---|"组成"| n5
  n4 ---|"软件"| n5

概念性归属与集成图;合作伙伴 GPU 和网络带宽不归入 Arm。

2026:IP 与商用芯片并行

flowchart TD
  n0["CSS N4 授权 IP"]
  n1["基于 V3 的 AGI CPU"]
  n2["合作伙伴定制芯片"]
  n3["DDR5/PCIe 6/CXL 3"]
  n4["操作系统/运行时/管理"]
  n5["OEM 机架+合作伙伴 XPU"]
  n0 ---|"设计"| n2
  n1 ---|"集成"| n3
  n2 ---|"启用"| n4
  n3 ---|"组成"| n5
  n4 ---|"软件"| n5

概念性归属与集成图;合作伙伴 GPU 和网络带宽不归入 Arm。

各时代带宽层次

时代 片上/裸片间 内存 主机连接 纵向/横向扩展
2015-2018 被授权方互联 被授权方 DDR PCIe; n/d 被授权方网络;n/d
2019-2022 CMN-600/700; n/d 合作伙伴配置 DDR;n/d PCIe / CCIX; n/d 无通用 Arm 链路
2023-2025 CMN / CHI C2C; n/d Graviton4:537.6 GB/s 峰值 Grace C2C 属于 NVIDIA 依合作伙伴
2026 CMN; D2D n/d AGI:844.8 GB/s 推导峰值 PCIe 6 x16 ~128 GB/s raw 外部 XPU/NIC;n/d

18 工程结论

Arm 的十年最适合被理解为可配置系统逐步产品化的过程。核心能效很重要,但更大的收益来自核心与内存、一致性和部署模型的匹配。CSS 降低集成成本,却没有消除实现责任。商用 AGI 芯片扩大平台的可用范围,也让 Arm 与既有被授权方形成第二种关系。对 AI 基础设施而言,CPU 的长期要求是可预测服务延迟、内存容量与带宽、加速器 I/O、隔离和成熟软件。Arm ISA 标签或最大核心数都不能单独回答这些问题。

来源映射

01 研究范围与执行摘要 — C02, E01, E03, E04, E05, E06, E15, P01, P02, P06

02 数值、设计归属与可用性 — C02, E08, P02, P04, P07, P08

03 Neoverse 与 CSS 代际总览 — C02, E01, E02, E03, E04, E06, E09, P01, P02, P03, P04, P06, P08, P09, P10

04 2015-2018:区分 ISA、核心与服务器 — C03, E01, E08, P01, P08

05 N1 与 E1:云核心和吞吐型核心 — C01, E01, E08, P01, P08

06 V1 与 N2:向量性能与密度分线 — C04, E02, E03, E08, P02, P03

07 V2:执行宽度、访存并发与一致性主机 — C02, E08, E16, E17, P15

08 V3、N3 与 CSS:改变集成边界 — E04, E07, E18, E19, E20, P04, P08, P09, R01

09 AGI CPU:Arm 成为芯片供应商 — C03, E05, E13, E14, E15, P07

10 CSS N4 与当前路线图 — E06, E10, P06, P10

11 CMN、CHI 与基础设施卸载边界 — C02, C04, E09, P01, P07, P08, P09, P14

12 GPU 与 NPU IP:互补的边缘计算 — E10, E11, E12, P11, P12

13 软件、安全与研究证据 — P08, P13, P14, R01, R02, R03, R04, R05, R06, R07

14 系统与定量配比 — E08, E13, E14, E16, E17, E18, E19, P07, P11

15 会议与产品对应索引 — C01, C02, C03, C04, E03, E05, E06, E07, E09, E13, E16, E17, E18, E19, E20, P01, P15, R03, R04, R05, R06, R07

16 代号与设计归属对照 — C02, C03, E01, E03, E06, E08, P01, P02, P07, P08

17 四个时代的整体产品栈 — C04, E03, E06, E08, E09, E16, P01, P07, P15

18 工程结论 — E03, E06, P07, P13

参考资料

产品与技术文档

[P01] The Arm Neoverse N1 Platform: Building Blocks for the Next-Gen Cloud-to-Edge Infrastructure SoC. https://www.arm.com/-/media/global/solutions/infrastructure/arm-neoverse-n1-platform.pdf. 一手资料;访问截止 2026-09-28

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[R03] A High-Performance, Accurate, Timely On-Chip Temporal Prefetcher, ISCA 2024. https://dl.acm.org/doi/10.1109/ISCA59077.2024.00090. 官方索引或相关发布资料;完整文档未能下载。

[R04] Criticality-Aware Instruction-Centric Bandwidth Partitioning for Data Center Servers, HPCA 2025. https://zhou-diyu.github.io/files/pivot-hpca25.pdf. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[R05] Temporal Prefetching Without the Off-Chip Metadata, MICRO 2019. https://www.cs.utexas.edu/~lin/papers/micro19m.pdf. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[R06] Making Temporal Prefetchers Practical: The MISB Prefetcher, ISCA 2019. https://developer.arm.com/community/arm-research/b/articles/posts/making-temporal-prefetchers-practical--the-misb-prefetcher. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[R07] Hierarchical Prefetching, ASPLOS 2025. https://www.research.ed.ac.uk/files/521674398/ZhangEtalASPLOS2025HierarchicalPrefetching.pdf. 官方索引或相关发布资料;完整文档未能下载。

发布、生态与部署

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[E02] Neoverse V1 and N2 launch, 2020. https://newsroom.arm.com/news/accelerating-the-next-generation-cloud-to-edge-infrastructure. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E03] Neoverse CSS introduction at Hot Chips 2023. https://newsroom.arm.com/news/arm-neoverse-subsystems. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E04] Neoverse V3 and N3 launch, 2024. https://newsroom.arm.com/news/enabling-ai-infrastructure-on-arm. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E05] Introducing Arm AGI CPU, March 2026. https://newsroom.arm.com/blog/introducing-arm-agi-cpu. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E06] AGI CPU and CSS N4 announcement, September 2026. https://www.arm.com/zh-cn/company/news/2026/09/arm-agi-cpu-neoverse-css-n4-agentic-ai. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E07] Microsoft Azure Cobalt 200 uses Neoverse CSS V3. https://newsroom.arm.com/blog/microsoft-azure-cobalt-200-arm-neoverse-css-v3. 一手资料;访问截止 2026-09-28

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[E09] Arm and Alphawave compute chiplets. https://newsroom.arm.com/blog/arm-and-alphawave-semi-unite-on-6g-chiplets. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E10] CSS for Mobile 2 and Mali G2-Ultra NX, 2026. https://newsroom.arm.com/news/arm-css-for-mobile-2-agentic-ai-mobile-graphics. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E11] Ethos-U85 launch, 2024. https://newsroom.arm.com/blog/ethos-u85. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E12] Ethos-N78 and Mali-G78, 2020. https://newsroom.arm.com/news/new-arm-ip-delivers-true-digital-immersion-for-the-5g-era. 一手资料;访问截止 2026-09-28

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[E16] AWS Graviton4 memory and cores: DevitoPRO case study. https://aws.amazon.com/blogs/hpc/performance-gains-with-aws-graviton4-a-devitopro-case-study/. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E17] Google Axion announcement, Cloud Next 2024. https://cloud.google.com/blog/products/compute/introducing-googles-new-arm-based-cpu. 一手资料;访问截止 2026-09-28

[E18] Microsoft Cobalt 200 architecture disclosure. https://techcommunity.microsoft.com/blog/AzureInfrastructureBlog/announcing-cobalt-200-azure%E2%80%99s-next-cloud-native-cpu/4469807. 一手资料;访问截止 2026-09-28

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[E20] Cobalt 200 early access preview, Build 2026. https://azure.microsoft.com/en-us/blog/new-azure-cobalt-200-vms-deliver-50-performance-improvement-fully-optimized-for-modern-agentic-ai-workloads/. 一手资料;访问截止 2026-09-28