5G技術(shù)為服務(wù)器芯片市場(chǎng)打開(kāi)了新的大門(mén)

英特爾一統(tǒng)服務(wù)器芯片江湖已經(jīng)很久了。雖然在這期間有IBM和MIPS前來(lái)挑戰(zhàn)，但他們誰(shuí)都無(wú)法撼動(dòng)英特爾的地位。

進(jìn)入了二十一世紀(jì)以后，憑借移動(dòng)領(lǐng)域而迅速崛起的Arm，為“高處不勝寒”的英特爾增添了一絲火熱——Arm開(kāi)始向服務(wù)器芯片市場(chǎng)進(jìn)行拓展。

至此以后，Arm為了搶奪服務(wù)器芯片市場(chǎng)這塊蛋糕做了諸多嘗試。在歷經(jīng)了多年的起伏之后，現(xiàn)在以Arm架構(gòu)為基礎(chǔ)的服務(wù)器芯片陣營(yíng)又將面臨一些關(guān)鍵轉(zhuǎn)變。

Arm更新了服務(wù)器芯片路線圖

在Arm發(fā)展服務(wù)器芯片的過(guò)程中，其自身路線圖的變化可以說(shuō)是一種關(guān)鍵轉(zhuǎn)變。

Arm Neoverse是Arm服務(wù)器領(lǐng)域的制勝關(guān)鍵之一。2018年10月，Arm正式對(duì)外公布了該解決方案。據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，該產(chǎn)品線將是基于Arm技術(shù)的全新統(tǒng)一品牌標(biāo)識(shí)，主要面向數(shù)據(jù)中心和邊緣基礎(chǔ)設(shè)施而設(shè)置。與Cortex主要面向移動(dòng)及終端設(shè)備不同， Neoverse專(zhuān)為更高級(jí)別性能、安全性和可擴(kuò)展性而設(shè)計(jì)。

當(dāng)時(shí)，伴隨著Neoverse的公開(kāi)亮相，Arm還順勢(shì)推出三個(gè)平臺(tái)——Ares，Zeus和Poseidon。按照當(dāng)時(shí)的規(guī)劃顯示，Arm將于2019年推出Ares、2020年推出Zeus、 2021年推出Poseidon。

其中，Ares平臺(tái)是Arm首個(gè)針對(duì)基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)化核心，這是一個(gè)基于最新的7納米工藝打造的一個(gè)新核心，面向服務(wù)器市場(chǎng)并設(shè)定了極具針對(duì)性的功耗和性能目標(biāo)；Zeus平臺(tái)是Ares的繼任者。該核心旨在充分利用7nm+工藝的額外優(yōu)勢(shì)，還有DDR5內(nèi)存以及如HBM這樣的高級(jí)內(nèi)存技術(shù)；Poseidon則是Arm所公布的最終平臺(tái)，Arm預(yù)計(jì)它將在2021年接替Zeus，并以5納米工藝節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)。當(dāng)時(shí)，Arm承諾一種架構(gòu)，每一代將提供大約30%的性能增強(qiáng)，并且每年都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，以保證性能的實(shí)現(xiàn)。

除了高性價(jià)比的Neoverse處理器IP產(chǎn)品以外，為了對(duì)標(biāo)X86，Arm還于同期還推出了服務(wù)器合規(guī)認(rèn)證計(jì)劃Server Ready。該項(xiàng)目作為Neoverse計(jì)劃的一部分，能夠幫助用戶安全、合規(guī)地部署Arm服務(wù)器系統(tǒng)。

在這則計(jì)劃對(duì)外公開(kāi)的2年間，Arm架構(gòu)吸引了包括亞馬遜、Marvell、華為、飛騰等眾多廠商的加入。有了他們的支持，Arm得以在服務(wù)器芯片市場(chǎng)建立了屬于他的優(yōu)勢(shì)，為了進(jìn)一步擴(kuò)大Arm架構(gòu)在服務(wù)器市場(chǎng)的影響力，Arm于近期對(duì)外宣布了對(duì)Neoverse平臺(tái)的升級(jí)。

眾所周知，在過(guò)去兩年中，Arm推出了Neoverse N系列（Neoverse N1）和Neoverse E系列（Neoverse E1）。在此基礎(chǔ)上，在Arm近期宣布的新的路線圖中，展示了除這兩個(gè)系列以外的新“家庭成員”——Neoverse V系列。

Arm所推出的Neoverse N、Neoverse E、Neoverse V分別對(duì)標(biāo)了不同的應(yīng)用領(lǐng)域。具體來(lái)看，Neoverse N系列同時(shí)考慮了性能、功率、面積（PPA），擅長(zhǎng)可擴(kuò)展；Neoverse E系列圍繞吞吐量而設(shè)計(jì)；V系列則旨在提供最佳能效。

除了這份更新的路線圖外，Arm還發(fā)布了兩個(gè)新平臺(tái)——Neoverse V1和Neoverse N2。

據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，Neoverse V1 作為 V 系列的第一個(gè)平臺(tái)，與 N1 相比，其單線程性能可提升超過(guò) 50%，對(duì)于 CPU 性能與帶寬更高要求的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，是性能表現(xiàn)最佳的平臺(tái)。Neoverse V1 支持可伸縮矢量擴(kuò)展（Scalable Vector Extensions， SVE），為高性能云、高性能計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)等市場(chǎng)帶來(lái)龐大的應(yīng)用潛力。

Neoverse N2 則被定位為可提供更高性能計(jì)算的解決方案。根據(jù)anandtech的報(bào)道顯示顯示，Perseus的設(shè)計(jì)將被稱(chēng)為Neoverse N2，是N1的有效產(chǎn)品定位繼承者。與N1相比，這種新的CPU IP代表了40％的IPC提升，但是仍然保持著相同的設(shè)計(jì)理念，即在最低功耗和最小面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)性能最大化。

Marvell由通用芯片轉(zhuǎn)定制

在Arm積極拓展可用于服務(wù)器芯片的多種產(chǎn)品線的背后，其實(shí)也是他們對(duì)打開(kāi)服務(wù)器芯片市場(chǎng)大門(mén)的探索。在過(guò)去，X86已經(jīng)在服務(wù)器芯片市場(chǎng)建立的巨大優(yōu)勢(shì)，進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)并不是一件容易的事。Arm推出眾多產(chǎn)品線或許也是在尋找可以突破的點(diǎn)。

而要找到這個(gè)突破點(diǎn)，僅僅靠Arm還不行，它還需要合作伙伴拿得出可以與X86叫板的產(chǎn)品才行。

于是，我們看到，在過(guò)去兩年當(dāng)中，結(jié)合著Arm所公布的路線圖和產(chǎn)品，Arm的朋友圈也在逐漸強(qiáng)大。Marvell就是Arm服務(wù)器芯片陣營(yíng)中的一份子。

自Matt Murphy于2016年接任 Marvell CEO 以來(lái)，他們就在計(jì)算領(lǐng)域做出了一些新的變化——除了向嵌入式應(yīng)用的 Octeon 和 Armada 產(chǎn)品線之外，Marvell還在謀求基于Arm架構(gòu)的服務(wù)器芯片的發(fā)展。

在Marvell于2014年收購(gòu)Cavium以后（，Cavium此前擁有15年以上的高性能計(jì)算多核CPU的技術(shù)積累，在基于Arm架構(gòu)的嵌入式服務(wù)器領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富），他們就開(kāi)始了在Arm服務(wù)器芯片上的探索。在過(guò)去幾年中，他們陸續(xù)推出了ThunderX、ThunderX2以及ThunderX3。

借助于ThunderX系列產(chǎn)品，Marvell旗下的基于Arm架構(gòu)的服務(wù)器處理器ThunderX在全球范圍內(nèi)得以廣泛部署，并經(jīng)成為了全球最大的Arm服務(wù)器處理器供應(yīng)商。

在獲得如此成績(jī)后，在Marvell最新季度的財(cái)報(bào)電話會(huì)議上，該公司卻意外宣布，他們計(jì)劃將其服務(wù)器處理器開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)改組為完全定制的解決方案，放棄“通用”產(chǎn)品設(shè)計(jì)的計(jì)劃。

在其財(cái)報(bào)電話會(huì)議中表示，Arm體系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大能力一直在于能夠集成到針對(duì)特定用例進(jìn)行了優(yōu)化的高度定制化設(shè)計(jì)中，我們看到超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序也是如此。我們?cè)谶^(guò)去幾年中開(kāi)發(fā)的大量獨(dú)特的Arm服務(wù)器處理器IP和技術(shù)非常適合創(chuàng)建超規(guī)模廠商所要求的定制處理器。因此，Marvell決定將未來(lái)在Arm服務(wù)器市場(chǎng)的投資目標(biāo)鎖定在定制解決方案上。

另?yè)?jù)anandtech報(bào)道的消息顯示，Marvell此時(shí)將Arm服務(wù)器市場(chǎng)集中在大型超規(guī)?？蛻羯希@些客戶在工作負(fù)載方面有特定要求，而這些工作需要定制的體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化。Marvell認(rèn)為，除了這些超大規(guī)?？蛻糁?，其他市場(chǎng)規(guī)模還不夠大，不足以吸引足夠的價(jià)值，因此，該公司會(huì)將精力重新集中于超級(jí)規(guī)模客戶的需求。

Marvell表示：“未來(lái)，當(dāng)Arm服務(wù)器無(wú)處不在時(shí)，公司并不會(huì)排除通用的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)，但目前這并不是當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)的最佳財(cái)務(wù)策略?！?/p>

中美日歐四大陣營(yíng)爭(zhēng)奪

在Arm和Marvell調(diào)整服務(wù)器芯片布局的背后，無(wú)論他們是基于怎樣的出發(fā)點(diǎn)，都無(wú)不在顯示他們對(duì)于Arm服務(wù)器芯片的追求。

Marvell只是Arm服務(wù)器芯片中的一個(gè)代表。其實(shí)在Arm服務(wù)器芯片陣營(yíng)中，還有很多參與者。中美日歐四塊市場(chǎng)中的企業(yè)更是針對(duì)Arm服務(wù)器芯片展開(kāi)了激烈的競(jìng)逐。

以Marvell、亞馬遜和Ampere為代表的美國(guó)企業(yè)在Arm服務(wù)器市場(chǎng)中表現(xiàn)得十分活躍。除了上文提到的Marvell以外，其他企業(yè)在Arm服務(wù)器芯片上的表現(xiàn)也可圈可點(diǎn)。

亞馬遜作為美國(guó)云計(jì)算龍頭，破圈進(jìn)軍半導(dǎo)體領(lǐng)域是當(dāng)年的一則大新聞。為了減少對(duì)英特爾Xeon的依賴(lài)，亞馬遜于2018年推出了首款基于Arm架構(gòu)的自研處理器芯片——Graviton。據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，Graviton的一大亮點(diǎn)是提供了成本更低的計(jì)算能力，其運(yùn)行應(yīng)用的成本要比英特爾或者AMD的芯片低45％。一年后，亞馬遜又推出了第二代服務(wù)器芯片——Graviton 2。根據(jù)相關(guān)資料顯示，Graviton2是一個(gè)基于Arm全新內(nèi)核Neoverse 定制設(shè)計(jì)的7nm SOC，具有64個(gè)Arm Neoverse N1內(nèi)核（每個(gè)64KB L1 / 1MB L2高速緩存）。據(jù)亞馬遜介紹，AWS Graviton 2處理器的速度比以前一代的芯片快7倍，浮點(diǎn)性能是2倍。

2017年Ampere的成立，同樣也為服務(wù)器芯片市場(chǎng)帶來(lái)了震動(dòng)。這家初創(chuàng)公司是由由英特爾前高管Renée J. James創(chuàng)立，主要專(zhuān)注于數(shù)據(jù)中心中增長(zhǎng)最快的超大規(guī)模計(jì)算云和邊緣云市場(chǎng)。今年3月，Ampere發(fā)布了新一代基于Arm架構(gòu)的Altra處理器。該處理器也被視為是Ampere為Arm架構(gòu)芯片沖擊英特爾的縮影。相關(guān)報(bào)道稱(chēng)，根據(jù)Ampere產(chǎn)品開(kāi)發(fā)路線圖顯示，新一代服務(wù)器芯片Mystique已處于開(kāi)發(fā)階段，預(yù)計(jì)2021年推出，而計(jì)劃于2022年推出的芯片Siryn目前已經(jīng)定義產(chǎn)品性能等特性。

在歐洲，SiPearl、NUVIA等初創(chuàng)企業(yè)的加入也為Arm服務(wù)器芯片市場(chǎng)帶來(lái)了新的助力，他們也受到了資本市場(chǎng)的歡迎。

總部位于法國(guó)的芯片初創(chuàng)企業(yè) SiPearl，在四月宣布，已獲得代號(hào)為 Zeus 的 Arm 下一代 Neoverse 處理器的 IP 許可。作為一家成立于 2020 年 1 月的公司，盡管 SiPearl 仍處于起步階段，但這家初創(chuàng)企業(yè)的志向卻很是高遠(yuǎn)，致力于為歐洲未來(lái)的高性能計(jì)算項(xiàng)目提供支撐。SiPearl 表示，其致力于為歐洲的百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)高性能、低功耗的微處理器。而歐盟之前已經(jīng)對(duì)該公司注資約620 萬(wàn)歐元（約新臺(tái)幣1.96億元）。其產(chǎn)品Rhea的細(xì)節(jié)也于前不久被曝光，據(jù)悉，Rhea系列處理器計(jì)劃于2021年投入市場(chǎng)。

NUVIA也是一家備受矚目的初創(chuàng)企業(yè)。該公司由前蘋(píng)果和谷歌高級(jí)處理器架構(gòu)師 John Bruno， Manu Gulati 和Gerard Williams III共同創(chuàng)立。其目的是通過(guò)SoC來(lái)改善服務(wù)器市場(chǎng)，該SoC將提供更好的功能與更高的計(jì)算性能和功率效率。前不久，NUVIA完成了B輪2.4億美元的融資。將其第一代CPU內(nèi)核將命名為Phoenix，這是基于其架構(gòu)許可的Arm架構(gòu)（可能是Armv9）構(gòu)建的。NUVIA表示，采用Phoenix的Orion SoC將以最高的效率提供業(yè)界領(lǐng)先的性能，其自身的數(shù)字目標(biāo)是與Zen2相比IPC增加40％至50％，而功耗只有Zen3的三分之一。

日本的富士通也為Arm服務(wù)器市場(chǎng)貢獻(xiàn)了自己的力量。在6月所公布的國(guó)際超算大會(huì)發(fā)布最新一期的全球超算TOP500榜單。日本超算“富岳”（Fugaku）超越美國(guó)“頂峰”（Summit）登頂榜首。作為史上第一臺(tái)基于Arm芯片的全球超算冠軍，富岳雖然其性能達(dá)到上屆冠軍“頂峰”的2.8倍，但仍然屬于十億億次級(jí)別超算。在富岳背后，則是富士通的48核Arm芯片A64FX。富士通A64FX采用臺(tái)積電7nm FinFET工藝制造，集成87.86億個(gè)晶體管，但只有596個(gè)信號(hào)針腳，內(nèi)部集成52個(gè)核心，包括48個(gè)計(jì)算核心、4個(gè)輔助核心（都完全一致），基于Armv8.2-A指令集，支持SVE 512位寬度SIMD，峰值性能2.7TFlops。

華為、飛騰則是我國(guó)Arm服務(wù)器芯片的代表。

根據(jù)國(guó)信證券的調(diào)研報(bào)告顯示，華為鯤鵬早期也稱(chēng)為 Hi16xx，是由華為設(shè)計(jì)的一系列 64 位 Arm 服務(wù)器微處理器。這些處理器于 2015 年首次推出，面向高線程或高吞吐量應(yīng)用。2016 年海思又推出了第二代處理器芯片Hi1612，2017年海思推出第三款服務(wù)器芯片Kunpeng916（Hi1616）。

2018年， 華為宣布將服務(wù)器產(chǎn)品線升級(jí)為華為智能計(jì)算業(yè)務(wù)部，同時(shí)正式公開(kāi)其自研的Arm架構(gòu)服務(wù)器芯片Hi1620，這款芯片采用了自主架構(gòu)“Tai Shan（泰山）”，這也是它首次研發(fā)自主架構(gòu)，可見(jiàn)它對(duì)服務(wù)器芯片市場(chǎng)的野心。在 2019 年初，隨著920系列的推出，華為將該系列重新命名為鯤鵬。

飛騰在服務(wù)器芯片領(lǐng)域已經(jīng)有了20多年的積累。2014到2019年的這5年中，飛騰相繼推出的基于Arm架構(gòu)的FT-1500A、FT-2000、FT-2000A/2、FT-2000+/64、FT-2000/4。作為目前國(guó)內(nèi)能夠提供最全的CPU體系廠家，飛騰的產(chǎn)品線包含了高性能服務(wù)器CPU、高能效桌面CPU、以及高端嵌入式CPU三個(gè)產(chǎn)品譜系，能夠?yàn)閺亩说皆频母黝?lèi)型設(shè)備提供核心算力支持。今年，飛騰重磅推出了其首款多路服務(wù)器CPU——騰云S2500，補(bǔ)齊高端芯片最后一塊版圖。

從飛騰的發(fā)展路線上看，飛騰將堅(jiān)持核心技術(shù)創(chuàng)新，升級(jí)產(chǎn)品譜系三線——包括以飛騰騰云S系列為代表的高性能服務(wù)器CPU、以飛騰騰銳D系列為代表的高效能桌面CPU、以飛騰騰瓏E系列為代表的高端嵌入式CPU。據(jù)飛騰方面透露的消息顯示，公司將在接下來(lái)的兩年中，陸續(xù)推出采用7nm工藝和5nm的騰云S系列產(chǎn)品、采用14nm的騰銳D系列以及騰瓏E系列。

結(jié)語(yǔ)

在5G時(shí)代中，Arm在移動(dòng)領(lǐng)域已經(jīng)建立起了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，5G所帶來(lái)的新的應(yīng)用場(chǎng)景還促進(jìn)了從云到邊緣的全面部署，這樣的轉(zhuǎn)變，也為服務(wù)器芯片市場(chǎng)打開(kāi)了新的大門(mén)。面對(duì)從云到邊緣的這個(gè)巨大市場(chǎng)，X86和Arm架構(gòu)都在緊鑼密鼓地開(kāi)始進(jìn)行部署。X86希望能夠在新時(shí)代鞏固其地位，而Arm則是希望能夠在服務(wù)器芯片市場(chǎng)復(fù)制其在移動(dòng)領(lǐng)域的輝煌，從而贏得更大的市場(chǎng)。

但從實(shí)際情況來(lái)看，雖然Arm服務(wù)器芯片受到了很多廠商的追捧，但也有不少?gòu)S商暫緩了對(duì)Arm服務(wù)器芯片的研究，包括AMD、高通等。這也說(shuō)明，X86服務(wù)器芯片仍享有著很大的優(yōu)勢(shì)，Arm服務(wù)器芯片欲與之瓜分這個(gè)市場(chǎng)，還需要再“修煉”。
責(zé)任編輯:tzh