服務(wù)器芯片行業(yè)大浪淘沙，充滿曲折與顛覆，一代代企業(yè)前赴后繼，在命運(yùn)與機(jī)遇的安排下，最終能沖出來(lái)的公司寥若晨星。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心作為其基礎(chǔ)設(shè)施的作用越來(lái)越舉足輕重。各方力量也在不遺余力的持續(xù)推動(dòng)自身在數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，作為算力和數(shù)據(jù)的承載單元，服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心最核心的硬件。
RISC架構(gòu)的沒(méi)落，X86架構(gòu)與Arm架構(gòu)的較量，AMD、英偉達(dá)和英特爾之間的較量，美歐日中之間的較量都在持續(xù)上演，核心芯片的角逐越來(lái)越激烈，服務(wù)器芯片成為競(jìng)相競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
在早期的服務(wù)器領(lǐng)域，RISC構(gòu)架處理器一統(tǒng)天下，代表性產(chǎn)品有IBM的Power、Sun公司的SPARC、DEC公司的Alpha 、MIPS公司的MIPS以及惠普公司的PA-RISC處理器等，此類處理器性能高、穩(wěn)定性好，但成本太高，因此早期的服務(wù)器都比較高端，很難普及，這也在一定程度上限定了服務(wù)器市場(chǎng)的發(fā)展。
這一切，后來(lái)都隨著英特爾推出IA架構(gòu)的X86處理器而逐漸改變，隨著X86處理器性能的不斷增強(qiáng)，RISC處理器的生存空間仍在不斷地經(jīng)受著擠壓。
與英特爾專門(mén)生產(chǎn)CPU不同，上述精簡(jiǎn)指令集CPU研發(fā)公司不僅僅生產(chǎn)CPU，同時(shí)也自己生產(chǎn)服務(wù)器和工作站。但是從當(dāng)前的發(fā)展結(jié)果來(lái)看，采用開(kāi)放戰(zhàn)略的英特爾笑到了最后。
今天，我們回顧服務(wù)器芯片行業(yè)的發(fā)展歷程，了解行業(yè)格局以及格局背后的波折與命運(yùn)。
英特爾的霸主之路
毫無(wú)疑問(wèn)，英特爾是當(dāng)今當(dāng)之無(wú)愧的服務(wù)器芯片界武林盟主。
現(xiàn)代服務(wù)器起源于互聯(lián)網(wǎng)的大潮的興起，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要大量的服務(wù)器提供支持。90年代初，互聯(lián)網(wǎng)剛開(kāi)始發(fā)展，如今統(tǒng)治數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的英特爾在當(dāng)時(shí)的服務(wù)器CPU領(lǐng)域初出茅廬，還只是將其PC機(jī)用的奔騰（Pentium）處理器略加修改就當(dāng)做服務(wù)器CPU使用。
1995年，英特爾推出了自己第一款面向服務(wù)器和工作站的處理器產(chǎn)品Pentium Pro，標(biāo)志著英特爾正式進(jìn)入服務(wù)器芯片領(lǐng)域。彼時(shí)，英特爾在Pentium Pro的設(shè)計(jì)與制造工藝上達(dá)到了新的高度，透露出其對(duì)服務(wù)器市場(chǎng)的高瞻遠(yuǎn)矚。1996年，盡管RISC架構(gòu)服務(wù)器占據(jù)服務(wù)器市場(chǎng)78%的份額，但英特爾的潛力已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)。
隨后，英特爾在前代產(chǎn)品基礎(chǔ)上相繼推出多個(gè)系列Pentium Xeon處理器等創(chuàng)新產(chǎn)品，持續(xù)提升其產(chǎn)品性能和市場(chǎng)定位。直到2001年，英特爾開(kāi)始發(fā)布Xeon系列處理器，瞄準(zhǔn)高性能、均衡負(fù)載、高強(qiáng)度科學(xué)計(jì)算、多路對(duì)稱處理等特性，通過(guò)架構(gòu)創(chuàng)新和工藝進(jìn)步，持續(xù)搶占市場(chǎng)份額。
2018年底，英特爾對(duì)外宣布將從以往的“以PC為中心”轉(zhuǎn)向“以數(shù)據(jù)為中心”，這意味著“數(shù)據(jù)中心”業(yè)務(wù)將成為英特爾的主力，轉(zhuǎn)型期間的英特爾數(shù)據(jù)中心一度占據(jù)英特爾總營(yíng)收的一半以上，由于疫情帶動(dòng)在線辦公的需求旺盛，英特爾的數(shù)據(jù)中心營(yíng)收在上半年同比增長(zhǎng)了42%。
據(jù)IDC近日發(fā)布的《全球服務(wù)器季度跟蹤報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，X86服務(wù)器產(chǎn)生的收入在2021年第二季度達(dá)到了214億美元，非X86服務(wù)器收入約為23 億美元，X86市場(chǎng)占比超過(guò)90%。而在X86市場(chǎng)中，英特爾作為X86陣營(yíng)龍頭，其服務(wù)器芯片更是占據(jù)了近90%的份額。
英特爾能夠擊敗各大RISC處理器廠商稱霸數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，主要原因在于X86服務(wù)器的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。X86服務(wù)器的興起大大降低了服務(wù)器產(chǎn)品的價(jià)格，使得小企業(yè)甚至個(gè)人用戶都能買得起服務(wù)器，這就逐漸侵蝕了RISC廠商的市場(chǎng)份額，只有IBM依靠大型機(jī)市場(chǎng)還能維持Power架構(gòu)的發(fā)展。
另外，Wintel聯(lián)盟建立四十余年，X86軟件生態(tài)完善、專注芯片架構(gòu)研發(fā)，不碰設(shè)備生態(tài)、以及從成本、性能、生態(tài)三方面來(lái)講，X86都是早期數(shù)據(jù)中心的最優(yōu)選，也是X86在計(jì)算市場(chǎng)取勝的原因所在。
服務(wù)器芯片發(fā)展歷程
然而，早在英特爾發(fā)家，甚至推出服務(wù)器芯片之前，該行業(yè)就早已充滿了競(jìng)爭(zhēng)的身影。知乎博主Yvonne在對(duì)服務(wù)器歷史的簡(jiǎn)要回顧中描述了DEC、Sun、IBM等公司在服務(wù)器市場(chǎng)的先發(fā)布局和沒(méi)落結(jié)局。
殊途同歸的DEC與Sun
DEC是小型機(jī)的發(fā)明者，發(fā)明小型機(jī)之后，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)DEC成為僅次于IBM的電腦公司。不過(guò)DEC公司的小型機(jī)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)只能在局域網(wǎng)里提供服務(wù)，還不能算是現(xiàn)代服務(wù)器。直到1992年DEC公司開(kāi)發(fā)了RISC芯片Alpha 21064，并基于這種芯片開(kāi)發(fā)出了AXP服務(wù)器和工作站，DEC公司才進(jìn)去服務(wù)器領(lǐng)域。
Alpha 21064當(dāng)時(shí)的性能非常強(qiáng)悍，1994年8月發(fā)表的Alpha 21164芯片具有每秒10億指令的處理能力，被載入了吉尼斯世界紀(jì)錄。但也正因?yàn)槿绱藦?qiáng)大的性能，使得DEC的工作站和服務(wù)器價(jià)格居高不下，在與Sun公司的服務(wù)器競(jìng)爭(zhēng)中居于下風(fēng)。但是后來(lái)的DEC 服務(wù)器依舊沒(méi)有走廉價(jià)路線，長(zhǎng)期處在虧損邊緣，最后于1998年被康柏電腦并購(gòu)，而康柏電腦則在2001年被惠普并購(gòu)。惠普對(duì)Alpha服務(wù)器的支持到2012年結(jié)束。
Sun公司1982年成立于斯坦福大學(xué)，1985年Sun公司投資研發(fā)了自己的SPARC精簡(jiǎn)指令處理器，大幅提高了工作站的性能。此后SPARC架構(gòu)的服務(wù)器在與DEC和惠普的小型機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中長(zhǎng)期占據(jù)優(yōu)勢(shì)，在90年代互聯(lián)網(wǎng)的大潮里，Sun公司的服務(wù)器成了許多互聯(lián)網(wǎng)公司的首選。此外，Sun公司還給自己的服務(wù)器單獨(dú)開(kāi)發(fā)了Solaris操作系統(tǒng)，成為當(dāng)時(shí)非常先進(jìn)的UNIX系操作系統(tǒng)。
然而，隨著2001年互聯(lián)網(wǎng)泡沫被戳破，Sun公司遭受重創(chuàng)，銷售額急劇下跌，服務(wù)器市場(chǎng)大量被X86服務(wù)器搶占。困境中的Sun采取了開(kāi)放戰(zhàn)略，將SPARC架構(gòu)和指令集授權(quán)給其他公司，將Solaris操作系統(tǒng)開(kāi)源。
SPARC指令集被富士通發(fā)揚(yáng)光大用來(lái)生產(chǎn)大型機(jī)和超級(jí)計(jì)算機(jī)，那都是后話了。
命運(yùn)曲折的MIPS
提到MIPS相信大家都不陌生，今天仍有許多工業(yè)設(shè)備、路由器、存儲(chǔ)器、交換機(jī)的控制芯片采用MIPS架構(gòu)。
MIPS公司起源于斯坦福大學(xué)的MIPS項(xiàng)目，是出現(xiàn)最早的商業(yè)RISC架構(gòu)芯片。熟悉行業(yè)的朋友應(yīng)該了解，MIPS公司的業(yè)務(wù)模式與今天的Arm類似，一開(kāi)始就是走得指令集和架構(gòu)授權(quán)的道路，后續(xù)由于資金問(wèn)題，在1992年以3.33億美元的價(jià)格賣給了SGI公司。SGI收購(gòu)MIPS后，將MIPS處理器引入IRIS 4D系列中，開(kāi)發(fā)了很多MIPS架構(gòu)的工作站與服務(wù)器。
不過(guò)，后面SGI公司在2006年放棄了MIPS架構(gòu)的服務(wù)器，MIPS后面采取了大開(kāi)放的戰(zhàn)略，許多公司都用MIPS架構(gòu)生產(chǎn)嵌入式芯片，在Arm崛起前，MIPS處理器一度是世界上最大的嵌入式處理器架構(gòu)，我國(guó)的龍芯就是基于MIPS架構(gòu)發(fā)展起來(lái)的。
固守城池的IBM
上文提到的所有RISC指令集處理器，依舊還能在服務(wù)器領(lǐng)域大規(guī)模商用的只剩下IBM的Power。IBM是最早提出RISC架構(gòu)的公司，但其RISC CPU直到1990年才正式問(wèn)世，比Sun公司的SPARC和MIPS都要晚。
Power芯片的知名度自不必多言，截止目前，IBM Power經(jīng)過(guò)了多代發(fā)展，演進(jìn)到Power 10架構(gòu)。目前為止市面上能夠看到的Power服務(wù)器（大型機(jī)與小型機(jī)還有Power Systems系列服務(wù)器）幾乎都是IBM生產(chǎn)的。
相比英特爾的至強(qiáng)系列，IBM遇到了與其他所有沒(méi)落的RISC架構(gòu)同樣的問(wèn)題，就是用途太窄、規(guī)模太小導(dǎo)致處理器單價(jià)居高不下，在與英特爾的競(jìng)爭(zhēng)中也就越來(lái)越居于下風(fēng)。
大概在英特爾收購(gòu)Altera之后，IBM也學(xué)習(xí)Sun公司搞Power架構(gòu)開(kāi)放聯(lián)盟，聯(lián)合Xilinx 以及眾多設(shè)備廠商建立了OpenPOWER聯(lián)盟，意在通過(guò)開(kāi)源的方式吸引合作伙伴在Power的架構(gòu)下搭建服務(wù)器產(chǎn)品。
或許是想效仿Linux的成功，Linux 操作系統(tǒng)的開(kāi)源確實(shí)在全球創(chuàng)造了一個(gè)奇跡，它以星星之火可以燎原之勢(shì)打造了一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)。但從目前看，Power 架構(gòu)開(kāi)源以后似乎沒(méi)有出現(xiàn)同等的效應(yīng)，市面上基于Power架構(gòu)的服務(wù)器產(chǎn)品不知道有多少數(shù)據(jù)中心在使用。
綜合來(lái)看，英特爾在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)取得了絕對(duì)性的勝利。知乎博主Yvonne認(rèn)為，英特爾之所以能夠逐漸進(jìn)入服務(wù)器處理器市場(chǎng)并最終占據(jù)壟斷地位，除了Wintel聯(lián)盟的開(kāi)放戰(zhàn)略外，很大程度上是由于英特爾的規(guī)模優(yōu)勢(shì)帶來(lái)的低成本，再加上英特爾在制程領(lǐng)域的領(lǐng)先。
但或許目前這個(gè)局面正在改變，Arm處理器的興起，臺(tái)積電在制程技術(shù)上的領(lǐng)先，目前缺的只是生態(tài)系統(tǒng)的搭建。英特爾當(dāng)年能夠把一票RISC服務(wù)器打敗，靠得是廉價(jià)的X86服務(wù)器，今天的Arm、Power服務(wù)器將會(huì)以同樣的手法侵蝕英特爾的市場(chǎng)，以彼之道，還彼之身。
同時(shí)，隨著市場(chǎng)需求和行業(yè)變革，GPU、AI芯片以及DPU等都成為服務(wù)器中重要的一部分，行業(yè)廠商持續(xù)發(fā)力，給英特爾江湖地位帶來(lái)沖擊。
英特爾遭“八面埋伏”
據(jù)TrendForce研究顯示，隨著市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心對(duì)于服務(wù)器的需求占比，從去年第四季的四成以上，有望達(dá)到今年接近45%的可能。預(yù)計(jì)2021年全球服務(wù)器出貨成長(zhǎng)率將逾5%，各方企業(yè)們都瞄準(zhǔn)了數(shù)據(jù)中心的巨大市場(chǎng)。
市場(chǎng)趨勢(shì)反映到企業(yè)身上，即使輝煌的英特爾也迎來(lái)難言的落寞。過(guò)去一段時(shí)間，雖然英特爾還是當(dāng)之無(wú)愧的服務(wù)器霸主，但受到了AMD、Arm陣營(yíng)以及國(guó)內(nèi)同行等強(qiáng)勁對(duì)手的追趕和挑戰(zhàn)，又因?yàn)橄冗M(jìn)制程遲遲沒(méi)有進(jìn)展，頻頻遭受外界質(zhì)疑。
AMD高歌猛進(jìn)
如果英特爾在服務(wù)器領(lǐng)域覺(jué)得寂寞，想要找一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，恐怕能和它抗衡一下的就是AMD了。
據(jù)TrendForce公布的數(shù)據(jù)指出，AMD今年在服務(wù)器芯片市場(chǎng)可望奪得10%的市場(chǎng)份額，明年將奪得15%的市場(chǎng)份額，而此前英特爾曾占有服務(wù)器芯片市場(chǎng)99%的市場(chǎng)份額，服務(wù)器芯片市場(chǎng)被AMD攻入對(duì)英特爾是重大打擊。
2018年，AMD推出了EYPC霄龍服務(wù)器芯片，延續(xù)了Zen架構(gòu)的性能優(yōu)勢(shì)，再加上AMD的服務(wù)器芯片擁有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，可以兼容英特爾的X86架構(gòu)服務(wù)器芯片，AMD慢慢在服務(wù)器芯片市場(chǎng)打開(kāi)局面。
研究機(jī)構(gòu)Mercury Research幾個(gè)月前公布了2021年最新的服務(wù)器市場(chǎng)數(shù)據(jù)。AMD EPYC霄龍系列服務(wù)器CPU在這一季度末市場(chǎng)占有率達(dá)到了8.9%，環(huán)比增長(zhǎng)1.8%，實(shí)現(xiàn)了2006年Q2以來(lái)的最快單季增長(zhǎng)，創(chuàng)下了15年來(lái)新高。
不過(guò)這還不是巔峰，之前靠著皓龍?zhí)幚砥鳎珹MD只用了18個(gè)月，在服務(wù)器CPU市場(chǎng)上的份額就從5%提升到22%，AMD在服務(wù)器領(lǐng)域的最高市場(chǎng)占有率曾經(jīng)達(dá)到27%。然而，當(dāng)年的市場(chǎng)丟起來(lái)可謂排山倒海，如今想要爭(zhēng)回來(lái)自然不易，AMD這幾年來(lái)最大的奇跡實(shí)際上是在服務(wù)器CPU市場(chǎng)上，幾乎從零開(kāi)始收復(fù)失地。
今年3月，AMD發(fā)布了全新的 Epyc7003 系列處理器，代號(hào)Milan，搭載了全新Zen 3架構(gòu)。據(jù)悉，AMD 已經(jīng)完成該芯片的設(shè)計(jì)，使用臺(tái)積電7nm制程。相較于英特爾新產(chǎn)品延遲量產(chǎn)的問(wèn)題，AMD依靠臺(tái)積電強(qiáng)大的出貨能力占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
霄龍EPYC處理器除了要保持穩(wěn)定的性能，更重要的是后續(xù)的產(chǎn)品迭代跟上步伐，產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)穩(wěn)步向前，穩(wěn)扎穩(wěn)打，服務(wù)器市場(chǎng)還有AMD的一片天地。展望后續(xù)，AMD將在2021年底投入5nm制程，此將進(jìn)一步優(yōu)化成本、功耗與效能，進(jìn)一步提升服務(wù)器芯片市場(chǎng)的份額。
另一方面，AMD計(jì)劃收購(gòu)Xilinx的消息有望成為帶動(dòng)其發(fā)展的新驅(qū)動(dòng)力。如今高并行、高密集計(jì)算能力成為主流的情況下，傳統(tǒng)的通用處理器已然無(wú)法滿足需求，此趨勢(shì)下需要的整合設(shè)計(jì)能力，要有CPU+異構(gòu)單元和生態(tài)協(xié)作能力，這也是AMD與Xilinx達(dá)成合作的基礎(chǔ)。
Arm引領(lǐng)服務(wù)器芯片架構(gòu)之爭(zhēng)
在AMD之外，Arm更是英特爾的大患。
服務(wù)器芯片市場(chǎng)產(chǎn)品繁多，功能和性能定位不一，但按照指令集架構(gòu)來(lái)區(qū)分的話，目前市場(chǎng)上主要有兩個(gè)陣營(yíng)在競(jìng)爭(zhēng)，一個(gè)是CISC（復(fù)雜指令集）架構(gòu)，另一個(gè)是RISC（精簡(jiǎn)指令集）架構(gòu)。
CISC的設(shè)計(jì)者希望通過(guò)直接在硬件中構(gòu)建復(fù)雜的指令從而使編程更方便、程序運(yùn)行速度更快，其架構(gòu)中每個(gè)指令可執(zhí)行若干低端操作，諸如從存儲(chǔ)器讀取、存儲(chǔ)和計(jì)算操作，全部集于單一指令之中；與之相反，RISC 架構(gòu)中只包含使用頻率高的少量簡(jiǎn)單指令，并提供一些必要的指令以支持操作系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言。
CISC陣營(yíng)以英特爾、AMD的X86架構(gòu)為代表，而RISC陣營(yíng)則包括Arm、MIPS、Power PC、RISC-V等架構(gòu)。
其中Arm近年來(lái)發(fā)展的風(fēng)生水起。
Arm，這個(gè)在移動(dòng)處理器市場(chǎng)大放異彩的IP授權(quán)商，周圍聚集了全球頂尖的芯片設(shè)計(jì)商，出貨量以百億級(jí)讓英特爾顏面掃地，黯然退場(chǎng)。當(dāng)然，手機(jī)市場(chǎng)的飽和意味著Arm的市場(chǎng)份額也要接近飽和，需要開(kāi)闊新的市場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)增長(zhǎng)。
Arm想要在服務(wù)器領(lǐng)域有所作為已是眾所周知，其從2008年開(kāi)始就發(fā)起了對(duì)服務(wù)器市場(chǎng)的沖擊，只可惜沖擊多次都沒(méi)掀起多少波瀾。Arm陣營(yíng)門(mén)徒眾多，但在服務(wù)器芯片領(lǐng)域卻一直走的十分坎坷。2008年，Arm開(kāi)始醞釀服務(wù)器芯片計(jì)劃，隨后乘著Arm 64的東風(fēng)，高通、Cavium、博通、微軟、華為、飛騰等都陸續(xù)開(kāi)發(fā)了各自的Arm服務(wù)器CPU，后來(lái)又經(jīng)歷了AMD來(lái)了又走，高通高調(diào)入局卻折戟沉沙，三星暗自發(fā)力也難逃落得無(wú)疾而終。十多年的發(fā)展，Arm服務(wù)器芯片依然無(wú)法對(duì)X86造成有力沖擊，到現(xiàn)在還在Arm服務(wù)器芯片領(lǐng)域堅(jiān)持的企業(yè)已經(jīng)不多了。
不過(guò)，近兩年Arm陣營(yíng)仿佛又開(kāi)始慢慢熱鬧起來(lái)了。Ampere、富士通、Mavell、亞馬遜、華為等頻頻發(fā)力，推出基于Arm的基礎(chǔ)設(shè)施處理器。2019年，Arm引入Neoverse產(chǎn)品線，并發(fā)布了Neoverse N1/E1核心IP——這是Arm第一次專門(mén)針對(duì)服務(wù)器產(chǎn)品推廣有“名分”的處理器IP。
雖然從單純的性能層面以及生態(tài)完整性而言，Arm Neoverse N1仍無(wú)法與英特爾/AMD相提并論，但是在TCO（總擁有成本）和能效（Power Efficiency）層面，Arm的解決方案對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商有足夠的吸引力。
過(guò)去幾年，基于Arm架構(gòu)的服務(wù)器芯片一直在強(qiáng)化其在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的存在感。DIGITIMES在今年3月發(fā)布的研究報(bào)告中提到：亞馬遜、微軟等云計(jì)算數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商以及Marvell、Ampere等芯片設(shè)計(jì)企業(yè)開(kāi)始采用Arm架構(gòu)，這預(yù)計(jì)將幫助Arm在大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心與HPC市場(chǎng)擴(kuò)張，或?qū)?duì)X86產(chǎn)品構(gòu)成威脅。
如果說(shuō)蘋(píng)果發(fā)布搭載M1處理器的Mac電腦，讓PC廠商覺(jué)得Arm個(gè)人電腦有搞頭，那么Arm服務(wù)器芯片陣營(yíng)廠商所取得的成績(jī)，則讓更多芯片設(shè)計(jì)廠商備受鼓舞，提供了一條新的發(fā)展道路。
盡管如此，Arm與RISC架構(gòu)現(xiàn)階段僅維持小批量規(guī)模的接單生產(chǎn)，且以資料中心市場(chǎng)為主，TrendForce認(rèn)為，至2023年前，以Arm架構(gòu)為代表的RISC架構(gòu)芯片仍難與X86抗衡。
有業(yè)界資深人士向筆者表示，其他架構(gòu)與英特爾X86相比，差距的不是性能，而是生態(tài)和應(yīng)用，無(wú)論是什么架構(gòu)，最后推動(dòng)起來(lái)還是靠應(yīng)用，所以架構(gòu)意義不大，要看怎么做應(yīng)用和生態(tài)，看架構(gòu)生態(tài)的活躍度和支持度。
生態(tài)的繁榮一定是要依賴于更多的人才聚集、廠商支持、資金投入，缺一不可。歷史上一些架構(gòu)的消亡，往往不是技不如人，而是生態(tài)建設(shè)沒(méi)有跟上市場(chǎng)的發(fā)展。X86和Arm在人才聚集、廠商支持、資金投入方面相對(duì)領(lǐng)先，X86有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，而Arm有TCO方面的優(yōu)勢(shì)，在新的細(xì)分市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中Arm架構(gòu)更能發(fā)揮各CPU廠商的獨(dú)特視角，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。
英偉達(dá)欲借AI突圍
英偉達(dá)如今在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的熱度風(fēng)光無(wú)二。從英偉達(dá)2021 Q4季報(bào)來(lái)看，其數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)營(yíng)收達(dá)到19.03億美元，同比增長(zhǎng)97%。目前數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)已占到英偉達(dá)公司營(yíng)收的40%左右。
其實(shí)早在2011年，就有消息表示，英偉達(dá)計(jì)劃使其Tegra芯片進(jìn)軍服務(wù)器市場(chǎng)，該芯片內(nèi)核將集英偉達(dá)圖形處理器的并行處理能力與Arm的低能耗特性于一體，挑戰(zhàn)英特爾在服務(wù)器芯片市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位，不過(guò)之后并沒(méi)有引起多大水花，游戲業(yè)務(wù)依舊占大頭。
2016年，AI興起，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)開(kāi)始爆發(fā)，借著這股東風(fēng)，英偉達(dá)乘勢(shì)而上，其GPU在AI領(lǐng)域取得關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。英偉達(dá)的GPU擁有比英特爾的CPU更強(qiáng)的并行計(jì)算、低精度運(yùn)算等性能，由于這種優(yōu)勢(shì)當(dāng)前全球大多使用英偉達(dá)的GPU訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)《中金公司》的研報(bào)顯示，自2016 年起，英偉達(dá)公司數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入一路攀升，同比增長(zhǎng)率連續(xù)七個(gè)季度超100%。
英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)單季收入及同比增長(zhǎng)率（圖源：中金公司研究部）
依靠GPU的優(yōu)勢(shì)，英偉達(dá)開(kāi)始進(jìn)軍服務(wù)器市場(chǎng)，希望借助Arm架構(gòu)所擁有的低功耗、低成本優(yōu)勢(shì)挑戰(zhàn)英特爾在服務(wù)器芯片市場(chǎng)的壟斷地位。
在今年GTC 大會(huì)上，英偉達(dá)發(fā)布了首款A(yù)rm架構(gòu)服務(wù)器處理器Grace，面向AI、超算、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，2023年面世。在整個(gè)計(jì)算架構(gòu)上，CPU與GPU之間的通訊協(xié)議改用NVLINK，以實(shí)現(xiàn)真正的高帶寬。Grace CPU以及計(jì)算架構(gòu)頗有“革”X86命的意味。
除了 英特爾 及 AMD的 X86 CPU在服務(wù)器中扮演心臟的角色，英偉達(dá)安裝在服務(wù)器的 AI GPU加速器就像扮演訓(xùn)練人工智能增強(qiáng)推理能力的角色。
英偉達(dá)的GPU在AI領(lǐng)域有著先發(fā)優(yōu)勢(shì)，全球大多用戶都使用其GPU訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而英偉達(dá)缺的恰恰是一個(gè)處理器平臺(tái)，從而可以和GPU整合在一起，完成高性能計(jì)算服務(wù)器平臺(tái)的完整交付。
盡管英偉達(dá)收購(gòu)Arm還在進(jìn)行中，基于Arm架構(gòu)的CPU率先浮出水面，從GPU開(kāi)始向CPU擴(kuò)張。一旦Arm被英偉達(dá)成功收購(gòu)，英偉達(dá)在CPU上的短板也將被補(bǔ)齊，再借助Arm架構(gòu)所擁有的低功耗、低成本優(yōu)勢(shì)。英偉達(dá)將具備完整的CPU+GPU能力，能夠構(gòu)筑一個(gè)橫跨移動(dòng)、PC、服務(wù)器端的生態(tài)帝國(guó)，這將給英特爾帶來(lái)前所未有的壓力。
本土廠商加入戰(zhàn)局
國(guó)產(chǎn)服務(wù)器芯片方面，如今國(guó)內(nèi)正在研制的處理器所采用的指令集架構(gòu)包羅萬(wàn)象，最活躍的有MIPS架構(gòu)的龍芯，Alpha架構(gòu)的申威，Arm架構(gòu)的飛騰、華為等。
盡管變革已來(lái)，但在服務(wù)器架構(gòu)中，英特爾X86已牢牢占據(jù)“C”位，國(guó)內(nèi)廠商幾大門(mén)派如X86、Arm、MIPS、Alpha、Power等技術(shù)路線各異，但均在提升服務(wù)器芯片性能上發(fā)力，或提高核數(shù)，或提高路數(shù)，或兩者兼而有之、同步發(fā)展，力求國(guó)產(chǎn)芯片在關(guān)鍵行業(yè)的應(yīng)用中能夠滿足用戶的多樣化需求。
當(dāng)前，對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)而言X86服務(wù)器業(yè)務(wù)市場(chǎng)巨大，包括華為、浪潮、海光在內(nèi)的大多數(shù)中國(guó)服務(wù)器廠商，一直無(wú)法擺脫對(duì)英特爾在底層芯片架構(gòu)上的重度依賴和限制，存在較多風(fēng)險(xiǎn)。
目前國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)在Arm和alpah兩大架構(gòu)服務(wù)器芯片方面已取得不錯(cuò)的成績(jī)。
以飛騰為代表的本土服務(wù)器芯片廠商，從2011年就開(kāi)始進(jìn)入Arm服務(wù)器芯片領(lǐng)域，到現(xiàn)在已經(jīng)快十年了。憑借國(guó)內(nèi)有特定的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)產(chǎn)替代領(lǐng)域，Arm服務(wù)器已經(jīng)漸成主流。
從技術(shù)上來(lái)看，在服務(wù)器領(lǐng)域，特別是云計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景里，Arm服務(wù)器芯片的低功耗是其最大的優(yōu)勢(shì)。Arm服務(wù)器芯片通過(guò)多合實(shí)現(xiàn)了可以比擬X86芯片的高性能，又通過(guò)其低功耗特性，達(dá)到了節(jié)約能源的目的。因此Arm服務(wù)器芯片與云、數(shù)據(jù)中心虛擬化等應(yīng)用場(chǎng)景是天生一對(duì)。同時(shí)，Arm的生態(tài)也在快速成熟，特別是在服務(wù)器端，進(jìn)展非常迅速。
申威研發(fā)的Alpha架構(gòu)服務(wù)器芯片可能是中國(guó)值得發(fā)展的服務(wù)器芯片方向，Alpha架構(gòu)是早已被惠普收購(gòu)的DEC公司研發(fā)的，后續(xù)Alpha架構(gòu)逐漸被惠普放棄了，經(jīng)過(guò)20多年時(shí)間，Alpha架構(gòu)的部分專利已經(jīng)過(guò)期，申威由此將Alpha架構(gòu)收購(gòu)成為自主控制的芯片架構(gòu)。Alpha架構(gòu)雖然在市場(chǎng)上已幾乎沒(méi)有存在感，但是該項(xiàng)架構(gòu)技術(shù)其實(shí)是相當(dāng)先進(jìn)，在1990年代的時(shí)候幾乎與X86架構(gòu)并駕齊驅(qū)，申威買來(lái)Alpha架構(gòu)后推出的服務(wù)器芯片就用于全球頂尖水平的太湖之光服務(wù)器上，證明Alpha架構(gòu)服務(wù)器芯片的強(qiáng)大技術(shù)性能。
其實(shí)除了上述幾種架構(gòu)的服務(wù)器芯片之外，中國(guó)也在研發(fā)Power架構(gòu)的服務(wù)器芯片，不過(guò)受IBM的控制，國(guó)產(chǎn)Power架構(gòu)服務(wù)器芯片性能稍微落后。
整體來(lái)看，隨著國(guó)際大環(huán)境的日益復(fù)雜以及國(guó)家對(duì)自主技術(shù)和安全可控，越來(lái)越重視，服務(wù)器芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程或?qū)⑻崴侔l(fā)展。
寫(xiě)在最后
目前，服務(wù)器處理器最大的供應(yīng)商仍然是英特爾。但或許，筆者在文中討論的AMD、Arm陣營(yíng)和英偉達(dá)會(huì)對(duì)英特爾帶來(lái)強(qiáng)而有力的挑戰(zhàn)。一方面，AMD來(lái)勢(shì)兇猛，英偉達(dá)在高性能計(jì)算領(lǐng)域的擁有了GPU+Arm CPU強(qiáng)有力的支點(diǎn)，有望從高端市場(chǎng)慢慢蠶食英特爾的市場(chǎng)。另一方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)廠商對(duì)于數(shù)據(jù)中心的話語(yǔ)權(quán)越來(lái)越強(qiáng)，Arm架構(gòu)的服務(wù)器芯片為終端需求客戶直接提供定制化服務(wù)器芯片設(shè)計(jì)也可能會(huì)擁有越來(lái)越大的市場(chǎng)。
歷經(jīng)數(shù)波沉浮，服務(wù)器芯片或?qū)⒃诓痪玫膶?lái)迎來(lái)新的變局，契機(jī)與命運(yùn)不斷輪轉(zhuǎn)，不知誰(shuí)將成為下一個(gè)晨星。
