基本介紹
- 外文名：Arm Neoverse
- 產品類型：高性能處理器核心架構系列
- 上市時間：2018年
產品定義與定位,發展歷史,產品系列與型號,技術架構與核心特性,指令集與計算單元,互連與可擴展性,安全特性,能效與電源管理,計運算元系統（CSS）,產品設計,
產品定義與定位
Arm Neoverse是Arm公司專為雲計算、高性能計算、AI/機器學習、5G網路及邊緣計算等基礎設施領域設計的高性能處理器核心架構系列。它是一個基礎設施級IP平台，旨在通過提供高性能、高能效和靈活擴展性，套用於現代算力基礎設施。
與主要面向終端用戶設備的處理器不同，Neoverse CPU專為跨雲伺服器的高可擴展性而設計，可為要求苛刻的工作負載提供持續的吞吐量，在數據中心實現較高的每瓦性能，並為AI和HPC套用提供大記憶體頻寬，專為共享環境中的平台級集成和多租戶安全性而構建。該平台是融合型AI數據中心的基礎組成部分，被超大規模雲服務提供商用於系統部署。
發展歷史
2018年，Arm推出了Neoverse品牌並發布了初步產品路線圖。
2019年2月，Arm發布了Neoverse N1和Neoverse E1平台。
2020年9月，Arm更新了Neoverse路線圖，新增了Neoverse V1和Neoverse N2平台，並正式確立了V（極致性能）、N（平衡能效）和E（高吞吐量）三大系列劃分。
2021年，Arm正式發布了基於Armv8.4-A指令集的Neoverse V1平台，這是其首款支持可伸縮矢量擴展（SVE）的核心，相比N1單執行緒性能提升超過50%。同年，基於Armv9指令集架構的Neoverse N2平台發布，相比N1在保持功耗與面積效率的同時，單執行緒性能提升40%，並首次支持SVE2指令集。
2022年9月，Arm再次更新Neoverse路線圖，新增Neoverse V2和Neoverse E2平台。V2平台引入Armv9架構安全增強功能，並將L2快取增大至2MB，同時完成從SVE到SVE2的過渡。
2024年2月，Arm推出基於第三代Neoverse IP的Neoverse計運算元系統（CSS），包括聚焦能效的CSS N3和聚焦性能的CSS V3，旨在加速定製晶片開發。與上一代Neoverse CSS N2相比，Neoverse CSS N3的每瓦性能可提高20%，Neoverse CSS V3單晶片性能可比Neoverse CSS N2提高50%。
2026年3月，Arm發布首款自研數據中心CPU——Arm AGI CPU，該CPU單顆集成了多達136個最新的Neoverse V3核心。
產品系列與型號
Arm Neoverse平台主要包含面向不同套用場景的V、N、E三大核心繫列，以及基於這些核心預集成的計運算元系統（CSS），為基礎設施領域提供多樣化的高性能、高能效計算解決方案。
V系列主打極致性能，套用於雲、高性能計算和AI領域，其型號包括V1、V2以及最新的V3。V3是V系列的最新核心，基於Armv9架構並支持SVE2指令集，採用台積電5nm等先進制程工藝。
N系列在性能、功耗和面積上尋求平衡，並行能力強大，適用於雲、5G、網路和邊緣領域，其型號包括N1、N2以及新一代的N3。N3是N系列的新一代核心，作為Neoverse CSS N3計運算元系統的核心，其每瓦性能相比前代產品有所提升。
E系列主打高能效和高吞吐量，優先考慮功耗和面積，套用於5G、網路和基礎設施邊緣，其型號包括E1和E2。E2平台於2022年9月發布，結合了Arm Cortex-A510 CPU與可擴展的Neoverse CMN-700和N2系統背板，旨在為5G RAN、邊緣網路等對功耗和面積敏感的套用提供高吞吐量效率。
Arm Neoverse計運算元系統（CSS）是預集成、經驗證的基礎設施平台，將Neoverse CPU核心與互連、記憶體子系統及系統IP整合，以加速客戶晶片開發、縮短上市時間。具體型號包括基於N3核心的Neoverse CSS N3和基於V3核心的Neoverse CSS V3。
基於Neoverse核心的典型產品案例包括：基於Neoverse V2的英偉達Grace CPU超級晶片和AWS Graviton4處理器；基於Neoverse N2的阿里雲倚天710處理器；基於Neoverse CSS的微軟Azure Cobalt系列處理器。
技術架構與核心特性
Arm Neoverse平台基於Armv9指令集架構設計，整合了SVE2（可伸縮矢量擴展2）指令集、CMN（一致性網狀網路）互連技術（如CMN-700）以及支持Chiplet（小晶片）封裝方案。
指令集與計算單元
基於Armv9指令集，Neoverse平台引入了SVE2指令集，最佳化了AI推理、HPC等場景的矩陣運算性能。例如，V3核心集成的512位寬SVE2指令集可在一個周期內完成16個FP16數據的矩陣運算，在ResNet-50推理測試中性能有所提升。
互連與可擴展性
平台採用CMN-700等一致性網狀網路互連技術，支持構建高核心數（如256核）SoC，提供高頻寬（如4TB/s）和低延遲。同時，通過UCIe標準等支持Chiplet封裝技術，實現單晶片高核心數擴展（如128/192核）和靈活的異構集成。
安全特性
Neoverse平台集成了Armv9架構的安全增強功能，包括記憶體標記擴展（MTE）、指針認證（PAC）和機密計算架構（CCA），為多租戶雲環境提供硬體級安全保護。
能效與電源管理
Neoverse平台具備動態電源管理（DVFS），支持每核獨立調頻。例如，V3核心引入“動態頻率-電壓島”技術，通過劃分獨立電壓域最佳化能效。
計運算元系統（CSS）
Arm Neoverse計運算元系統（CSS）提供預集成、驗證的CPU核心、互連、記憶體子系統等模組，將核心平台整合為一致且預驗證的計算平台，有助於加速客戶晶片開發流程。
產品設計
根據2026年發布的信息，最新的Arm Neoverse V3核心在Arm AGI CPU中單晶片最高可集成136個核心。基於Neoverse CSS V3平台，採用雙芯粒設計可支持128核，其架構理論上可擴展至192核甚至更高。Neoverse V2核心通過CMN-700互連技術，可構建可擴展至256個核心和512 MB系統級快取的CPU。
最新的V3核心擁有2MB的獨占L2快取，並引入了高達128MB的非對稱共享L3快取設計。Neoverse V2核心的L2快取容量增至2MB。
V3核心引入了SMT4（四執行緒同步多執行緒）技術以提升多執行緒效率。同時，採用了“動態頻率-電壓島”技術，通過將CPU核心劃分為獨立電壓域來最佳化不同負載下的能效。此外，其分支預測器和取指單元等組件也進行了持續改進。
V3核心採用如5nm的先進制程，電晶體密度得到提升。在SPECint2017、HPCG等基準測試中，其性能與能效比（Performance/Watt）較前代V2核心及x86競品有顯著提升。例如，單核SPECint2017得分從V2的52.3提升至70.8，多核HPCG（每瓦）性能從0.82GFLOPS/W提升至1.16 GFLOPS/W。
Neoverse V2核心的整數性能（IPC）較V1提升了13%。其採用7nm工藝時核心面積較V1略有縮小，但功耗提高了約17%。
