全新 Armv9.3 CPU 叢集推動更智慧、更快速、更沉浸式的裝置端智慧，為行動裝置帶來全新的 AI 體驗

作者：Arm 終端產品事業部產品管理資深總監 Stefan Rosinger

隨著使用者期待在不連接雲端服務的情況下，能在行動裝置上享有更好的即時回應、更智慧的個性化服務，以及更加即時處理的體驗，使其正迅速成為人工智慧 (AI) 的強大載體。同時，隨著行動裝置端 AI 體驗從快速回應的應用、低延遲的 AI 助理，延伸到高階相機功能和即時語音處理，代表裝置端 AI 體驗朝向智慧化、沉浸式，以及高強度要求等方向發展，伴隨而來便是對高效能、高能效邊緣運算的空前需求。

異質運算中，CPU 在推動裝置端 AI 的持續轉型扮演關鍵的角色。Arm CPU 驅動全球數十億台行動裝置，並因以下優勢深受數百萬協力廠商應用青睞：

• 在 AI 工作負載上的卓越效能；
• 針對即時 AI 應用的最佳化推論能力；
• 針對資源受限裝置的出色能效；
• 具備跨生態系與市場的可擴展性。

Arm C1 CPU 叢集是 Arm Lumex 運算子系統 (Compute Subsystem, CSS) 平台的元件之一，也是首個基於 Armv9.3 架構的 CPU 系列產品。該叢集是 Arm 針對行動裝置市場效能最強的次世代 CPU，全面釋放裝置端 AI 的潛力，進而提升使用者體驗。

針對 AI 時代的高效能 Arm C1 CPU 叢集

最高效能的 Arm C1 CPU 叢集整合了新的 C1-Ultra CPU，以及可靈活組合的 C1-Premium、C1-Pro 與 C1-Nano CPU 核心，能夠根據合作夥伴的特定需求，實現效能和能效提升。同時，Arm C1 CPU 透過 Armv9 架構直接內建第二代 Arm 可擴展矩陣延伸指令集 (SME2)，這為加速 AI 體驗帶來了革新突破。

針對生成式 AI、語音辨識、典型的機器學習 (ML) 和電腦視覺 (CV) 等工作負載，啟用 SME2 的 Arm C1 CPU 叢集在同等條件下，能比前一代 CPU 叢集帶來五倍 AI 效能提升。此外，借助 SME2，該 CPU 叢集實現多達三倍的能效最佳化。而上述的 AI 效能和能效改進，能為使用者帶來更流暢、回應更迅速的裝置端體驗。

Arm C1 CPU 叢集在實際應用場景中表現突出。在產業領先的效能基準測試，該 CPU 叢集在同等條件下，相較於前一代 CPU 叢集效能平均提升 30%，在遊戲和影片串流媒體等應用中平均提升 15%。同時，在日常行動裝置端工作負載（如影片播放、社群媒體、網頁瀏覽）中，該 CPU 叢集在同等條件下，相較於前一代 CPU 叢集功耗平均降低 12%。

Arm C1 CPU 系列在關鍵應用場景中發揮效能與能效優勢

除了做為效能最強的 Arm C1 CPU 叢集外， C1 CPU 還可擴展至各個級別消費性電子產品和行動裝置，為多樣化的裝置端工作負載提供不同水準的效能、功耗和面積效率。

借助 SME2 內建AI 加速

受惠於 SME2 內建的矩陣擴展，Arm C1 CPU 能夠加速 AI 功能，包括涉及大量矩陣運算的大語言模型 (LLM)、媒體處理（圖像與視訊）、語音辨識、電腦視覺、即時應用（AI 助理、運算攝影與 AI 濾鏡）以及多模態應用等。SME2 是在 SME 基礎上進行全新的智慧升級，能提升效能、降低記憶體佔用，並使裝置端 AI 運行得更為流暢，尤其是在音訊生成、相機推論、電腦視覺及即時聊天等高即時性要求的應用中。

對於 Arm 合作夥伴和開發者生態系而言，相較於未啟用 SME2 特性的硬體，這些提升能顯著加速不同工作負載和應用場景中的 AI 效能，包括：

• 在 Whisper Base 上處理語音工作負載時，延遲降低 4.7 倍；
• 在 Google Gemma 3 模型上進行聊天互動，AI 效能成長 4.7 倍；
• 在 Stability AI Stable Audio 模型上生成音訊，速度提升 2.8 倍。

行動裝置端開發者無需修改程式碼，就可透過 Arm KleidiAI 與主流 AI 框架（包括阿里巴巴 MNN、Google LiteRT 和 MediaPipe、Meta llama.cpp 以及微軟 ONNX Runtime）以及runtime 函式庫（如 Google XNNPACK）的整合，直接使其應用能獲取 SME2 的效能優勢。換言之，當開發者選用這些 AI 框架和 runtime 函式庫進行應用建構時，SME2 便已直接嵌入至其軟體堆疊中。

部分 Google 的應用已啟用 SME2，因此當搭載 SME2 硬體的次世代 Android 智慧手機問世時，它們即可受惠於更優異的 AI 特性。同時，SME2 不僅針對旗艦及高階智慧手機，未來的中階裝置也將整合 SME2 強化型硬體，進而提升 AI 運算效能。

Arm C1-Ultra 與 C1-Premium 實現出色的效能峰值與持續效能表現

全新的高效能旗艦 CPU Arm C1-Ultra 專為要求嚴苛的 AI 任務和工作負載而設計。C1-Ultra 的推出，讓 Arm 持續保持連續六年的雙位數效能提升的發展動能，其單執行緒峰值效能較前一代 Arm Cortex-X925 CPU，提升高達 25%。這一效能躍升的主要驅動力來自雙位數的每時脈週期指令數 (IPC) 成長。正如之前這篇部落格所述，IPC 對實際行動裝置端應用場景相當重要，因為它能提供以下優勢：

• 在關鍵時刻和關鍵應用場景中實現峰值效能；
• 在行動裝置功耗範圍內提升效能表現；
• 降低固定運算需求的能耗。

除單執行緒效能提升外，相較於 Cortex-X925，Arm C1-Ultra 在各類基準測試、AI 工作負載及實際應用中均展現出全面提升。這些突破受惠於 C1-Ultra 多方面的設計最佳化，包括：

• 業界領先的前端設計，並針對實際工作負載進行最佳化；
• 業內最寬、輸送量最高的微架構；
• 出色的預取器，可在面積限制內最佳化效能。

Arm C1-Premium CPU 是 Arm 首款次旗艦處理器，其核心面積比包含私有 L2 快取的 Arm C1-Ultra 核心縮小了 35%。該 CPU 在 SPEC 套件等基準測試中以更小的佔用面積，保持同等的效能水準，實現卓越的面積效率。

Arm C1-Pro 實現出色的持續能效

Arm C1-Pro CPU 在提升效能的同時控制功耗，在整個功耗範圍內實現更高的每瓦效能。該 CPU 在遊戲等工作負載中表現卓越，與前一代的 Arm Cortex-A725 CPU 相比，在相同頻率下持續效能提升 16%。在影片播放、網頁瀏覽及社群媒體等應用場景中，C1-Pro 在同等效能下較 Cortex-A725 的能效提高多達 12%。在完全不犧牲效能表現的情況下，將次世代的能效水準展現地淋漓盡致。

在微架構層面，Arm C1-Pro 導入強化型分支預測和記憶體系統更新，尤其適用於實際應用場景中的多工處理。該 CPU 還具有面積最佳化的配置方案，合作夥伴可將其整合到更緊湊的空間中，進而充分釋放 SME2 的效能優勢。

Arm C1-Nano 實現極致的能耗及面積效率

Arm C1-Nano CPU 在最小面積佔用的條件下，將 Arm C1 系列 CPU 的優勢合於一體。借助新的 Arm DynamIQ Shared Unit (DSU)，其能效比前一代 Cortex-A520 CPU 提升了 26%，同時在核心面積縮小 2% 的條件下，實現了效能提升，使其成為穿戴裝置和緊湊型裝置的理想之選。

Arm C1-DSU 實現靈活且可擴展的平台

Arm C1 CPU 叢集為行動裝置提供可擴展的運算基礎，而全新的 Arm C1-DSU 則在其中發揮核心作用。C1-DSU 為支援最新的架構和新的低功耗特性而設計，與前一代 DSU-120 相比，其功耗可節省高達 26%，同時提升頻寬的擴展能力，以支援不同的消費性電子產品和行動裝置市場中各類新型的 AI 工作負載。無論是旗艦或高階智慧手機、中階行動裝置，還是穿戴裝置，C1 CPU 叢集均能靈活配置。例如，相較於配置前一代 Cortex-A725 和 Cortex-A520 的 CPU 叢集，配置 Arm C1-Pro 與 Arm C1-Nano 的 CPU 叢集的運算密度可提升兩倍，為中階行動裝置賦予強大的 AI 功能。

裝置端 AI 革新的核心動力

Arm C1 CPU 叢集為未來裝置端 AI 提供一切所需：效能、能效、可擴展性與內建的智能。借助內建的 SME2，以及從 Ultra 到 Nano 的靈活選擇，Arm 致力於提供加速的 AI 體驗，讓人人觸手可及。

全新的 Arm C1 CPU 是為了實現 AI 無所不在的世界，推動定義行動裝置端運算新時代的應用、裝置、體驗和特性。Arm 期待在不久的將來看到新的 Arm CPU 應用於消費性電子產品中！

關於 Arm

Arm 是業界效能最高且最節能的運算平台，其無可比擬的應用範疇觸及全球所有連網使用者。為因應全球對運算永無止境的需求，Arm 提供先進的解決方案，使全球領先的科技公司得以釋放前所未有的 AI 體驗與功能。透過與全球最大的運算生態系及 2,200 萬名軟體開發者的共同努力，我們正在 Arm 平台上建構 AI 的未來。

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