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細數Arm伺服器晶片十五年的核心玩家
發佈時間 | 2024-03-20 13:17:49    

在迅速涌動的人工智慧大潮中,晶片作為推動智慧、技術産業發展的核心驅動力,面對時代變革,以Ampere Computing、平頭哥、博瑞晶芯為主的眾多伺服器晶片設計企業不斷迎來創新與發展機遇,逐漸在行業中嶄露頭角。

在早期的伺服器晶片時代,RISC架構曾備受矚目後來隨著英特爾推出X86架構,逐漸將RISC處理器擠出市場。直至2009年ARM宣佈進軍伺服器市場,世界晶片産業迎來了長達15年的風雲激蕩。

即便ARM陣營為進入伺服器晶片市場已謀劃多年,但Arm架構的進階之路並不順暢。早期Arm架構歷經高開低走,一度暗淡到中期蘋果、微軟等巨頭入局,多方超級用戶和系統商的加速部署,Arm架構生態才得以完善建立。如今,Arm已成為X86之外最主要的架構。

值得一提的是,伴隨2020年國新基建相關文件的出臺,我國各大數據中心及雲服務基礎建設進入加速發展階段,不僅伺服器市場增速迅猛,底層技術迭代、研發、創新也隨之提速。中國是Arm伺服器晶片産業重要的推動者和受益者,回顧這風雲激蕩的15年,有助於把握伺服器架構發展變革的脈絡,為國內技術創新發展和産業生態建設提供借鑒及參考,同時,也為未來發展的黃金十年帶來更多期許。

高開低走,一路荊棘

2008年,晶片出貨量突破100億片,在手機市場風頭正勁的Arm開始醞釀伺服器晶片計劃。

相伴而生的是手機App産生的大數據催生雲計算時代初露崢嶸,數據中心開始面臨能耗挑戰,行業迫切需要找到一種能以較低的功耗來處理大量並行化、輕量化負載的解決方案,而Arm架構所具備的多內核、高並行、低功耗的特性恰好能夠滿足數據中心的這種新需求。

2011年,Arm推出旗下首款64位v8架構,實現了高性能與節能核心相結合,由此開啟Arm伺服器晶片的首波發展浪潮。2012年,AMD推出首顆基於Arm架構的64位伺服器晶片,成為Arm伺服器晶片的重要里程碑。

隨後的幾年間,Calxeda、AMCC、博通、Cavium、高通、三星、NVIDIA等眾多晶片設計企業都相繼進軍Arm伺服器晶片,然而卻波折不斷。

2013年底,先鋒創企Calexda因資金問題率先倒下。2016年,AMCC將Arm伺服器業務剝離。AMD低調放棄Arm伺服器,戰略重心重回X86與GPU。博通被安華高收購後,終止了Arm伺服器項目Vulcan。2017年,高通為準備被博通的收購計劃優化財務數據終止Arm伺服器晶片Centriq。

儘管從技術和商業邏輯上看,Arm伺服器晶片當時有相當充分的存在理由,也不斷有晶片設計企業在嘗試通過Arm架構開發伺服器晶片産品,但遺憾的是,這些努力最終在市場上並未取得預想的成功。

當時,很多企業將失敗的原因歸結于性能,認為其無法媲美X86的性能,但是從高通當年主推的基於Arm架構的CPU性能分析,其實力並不輸當時的主流伺服器晶片,然而高通依舊以失敗告終。

後來Arm能夠在手機領域快速發展,得益於蘋果和谷歌兩大巨頭的助力,以及華為鯤鵬、亞馬遜、Facebook等紛紛入局,共同完善了Arm架構生態,使Arm架構實現涅槃重生。

對比移動終端市場生態,數據中心伺服器市場的玩家完全不同,只有晶片公司推不動,要有超級用戶和系統商下場才能改變局面。

契機降臨,産業崛起

2017年始,伺服器行業巨頭紛紛入場。包括英特爾前總裁,數據中心業務負責人Rene James創辦了Ampere, 獲得了數據庫與雲計算巨頭Oracle的重度戰略投資。

2018年,Amazon發佈Graviton晶片並部署在自家AWS,開創Arm伺服器規模部署的新局面。此後Graviton系列每兩年更新一代,目前已經發展到Graviton 四代,佔據AWS部署的比例快速攀升。谷歌、微軟等近年來也相繼高調宣佈了自研Arm架構伺服器CPU的部署計劃,提升雲服務的能效比與TCO應對AWS的優勢。

2019年初,華為宣佈推出業界最高性能Arm架構伺服器晶片——鯤鵬920(Kunpeng 920),以及基於鯤鵬920的三款TaiShan伺服器、華為雲服務,刷新計算性能新紀錄。阿裏雲也加入Arm伺服器造芯行列,2021年,阿裏旗下平頭哥首顆ARM架構伺服器晶片倚天710發佈,並表示將快速在阿裏雲部署。

短短幾年,隨著雲服務廠商和系統廠商的入局,電信運營商以及行業用戶不斷加大Arm伺服器採購比例。 Arm架構伺服器CPU開始顯現出高增長趨勢,據統計市場規模平均年複合增長率超過20%。

這一切戰果,除了得益於超級用戶親身下場,也來自軟體生態、供應鏈上下游的多角色合力推進,同時還取決於晶片設計企業的技術突破,多方協同才促成了Arm伺服器晶片的真正落地與快速發展。

Arm伺服器生態日臻成熟,加上國産化大背景,2020-2021年間,國內Arm伺服器晶片設計初創企業陸續涌現。例如採用Arm Neoverse-N系列CPU核設計和銷售伺服器晶片的遇賢微、鴻鈞微、啟靈芯,相繼完成數輪數億元級的融資。2023年進入大眾視線的博瑞晶芯,基於ARM架構授權開發自研CPU核以及大額融資頗受市場關注。

加速奠基,收穫未來

縱觀全球Arm伺服器晶片設計企業的特徵,大致可以分為三大類別。

一是超大規模雲服務廠商與系統設備廠商,他們根據自營數據中心或整機方案來設計晶片並優化軟硬體解決方案,為自身的業務垂直化降低成本、構建穩定的供應鏈,並且試圖形成對終端用戶可見的差異化競爭力。他們本身不對外銷售晶片或主機板,只提供雲服務或整機,服務於自身垂直業務的需求。

二是如Ampere、博瑞晶芯等通過架構級別的自研創新實現競爭力的獨立廠商,該模式對技術能力和資金需求都具備較高的門檻,能夠實現更好的産品差異化水準,同時利用Arm生態便利性,滿足基礎設施領域的靈活適配性要求和定制化能力。

第三種是通過購買Arm公版Neoverse-N系列CPU核與總線互聯CMN、自己聚焦SoC整合的晶片廠商,對初創公司以這種模式起步容易,但因高度依賴Arm公版從而缺乏設計靈活性與深度優化手段,在一定程度上也可滿足行業客戶的SoC層級微小差異定制化需要。

十五年起起伏伏,終於迎來了確定性。隨著産業生態的完善,自研創新向縱深挺進,Arm伺服器産業將邁入收穫期。

從海外看,Arm伺服器晶片的核數,性能、能效正被不斷推向新的高度。2023年5月,Ampere推出全新的AmpereOne系列處理器,基於5nm工藝節點自研內核,擁有多達192個單線程Ampere核,內核數量為業界最高。11月,Amazon發佈自研96核Graviton 4 數據中心處理器;微軟宣佈部署定制128核Arm伺服器晶片Microsoft Azure Cobalt……

放眼國內,飛騰、鯤鵬已耕耘多年,國內2020/2021期間成立的初創公司將陸續投片或提供晶片。

據了解,博瑞晶芯的首代産品預計在今年下半年公佈,將從底層能力構建差異化,在多核數和主頻上有較明顯的提升,以及CPU核、總線互聯技術的自研、低功耗方案設計等,有望為市場提供更高能效比的靈活設計方案。

從整體看,國産的伺服器晶片設計企業正在加速創新,朝著高效能市場逐步滲透。以博瑞晶芯為代表的獨立廠商,正在通過自研核助力高端晶片設計走出一條國産化的特色之路。

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來源:信陽日報    | 撰稿:Arm    | 責編:谷晟    審核:張淵

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