Arm服務(wù)器芯片激蕩十五年

算力多元時(shí)代，為不同架構(gòu)的服務(wù)器芯片提供了更加廣闊的發(fā)展機(jī)遇。近兩年，國(guó)內(nèi)RISC-V服務(wù)器芯片創(chuàng)業(yè)熱，涌現(xiàn)出藍(lán)芯算力、進(jìn)迭時(shí)空、超�？萍嫉纫慌�代表性企業(yè)。

2009年Arm宣布進(jìn)軍服務(wù)器市場(chǎng)起，到今年已是第15個(gè)年頭，從早期的高開(kāi)低走，中期的巨頭入局，到如今的快速增長(zhǎng)，成為X86之外的最主要架構(gòu)，過(guò)程跌宕起伏。中國(guó)是Arm服務(wù)器芯片產(chǎn)業(yè)重要的推動(dòng)者和受益者，回顧這風(fēng)云激蕩的15年，有助于把握服務(wù)器架構(gòu)發(fā)展變革的脈絡(luò)，為國(guó)內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)提供借鑒及參考，同時(shí)，也為未來(lái)發(fā)展的黃金十年帶來(lái)更多期許。

2011-2016：粉墨登場(chǎng)，高開(kāi)低走

2008年，芯片出貨量突破100億片，在手機(jī)市場(chǎng)風(fēng)頭正勁的Arm開(kāi)始醞釀服務(wù)器芯片計(jì)劃。

相伴而生的是手機(jī)App產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)催生云計(jì)算時(shí)代初露崢嶸，數(shù)據(jù)中心開(kāi)始面臨能耗挑戰(zhàn)，行業(yè)迫切需要找到一種能以較低的功耗來(lái)處理大量并行化、輕量化負(fù)載的解決方案，而Arm架構(gòu)所具備的多內(nèi)核、高并行、低功耗的特性恰好能夠滿足數(shù)據(jù)中心的這種新需求。

2011年，Arm推出旗下首款64位v8架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高性能與節(jié)能核心相結(jié)合，由此開(kāi)啟Arm服務(wù)器芯片的第一波發(fā)展浪潮。2012年，AMD推出首顆基于Arm架構(gòu)的64位服務(wù)器芯片，成為Arm服務(wù)器芯片的重要里程碑。

隨后的幾年間，Calxeda、AMCC、博通、Cavium、高通、三星、NVIDIA等眾多芯片設(shè)計(jì)企業(yè)都相繼推出基于Arm架構(gòu)服務(wù)器芯片計(jì)劃，行情水漲船高。當(dāng)時(shí)一些樂(lè)觀的預(yù)測(cè)認(rèn)為，到2019年，Arm服務(wù)器芯片出貨量將占到總體市場(chǎng)的20%~25%。

高開(kāi)之后就是低走。2013年底，先鋒創(chuàng)企Calexda因資金問(wèn)題率先倒下。2016年，AMCC將Arm服務(wù)器業(yè)務(wù)剝離。AMD低調(diào)放棄Arm服務(wù)器，戰(zhàn)略重心重回X86與GPU。博通被安華高收購(gòu)后，終止了Arm服務(wù)器項(xiàng)目Vulcan。2017年，高通為準(zhǔn)備被博通的收購(gòu)計(jì)劃優(yōu)化財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)終止Arm服務(wù)器芯片Centriq。

盡管從技術(shù)和商業(yè)邏輯上看，Arm服務(wù)器芯片當(dāng)時(shí)有相當(dāng)充分的存在理由，也不斷有芯片設(shè)計(jì)企業(yè)在嘗試通過(guò)Arm架構(gòu)開(kāi)發(fā)服務(wù)器芯片產(chǎn)品，但遺憾的是，這些努力最終在市場(chǎng)上并未取得預(yù)想的成功。

Arm能夠在手機(jī)領(lǐng)域快速發(fā)展，得益于蘋果和谷歌兩大頂級(jí)巨頭的助力，蘋果是其直接客戶，谷歌則為Arm其它的直接客戶鋪平了安卓軟件生態(tài)。

對(duì)比移動(dòng)終端市場(chǎng)生態(tài)，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器市場(chǎng)的玩家完全不同，只有芯片公司推不動(dòng)，要有超級(jí)用戶和系統(tǒng)商下場(chǎng)才能改變局面。

2017-2022：巨頭入場(chǎng)，扭轉(zhuǎn)時(shí)局

2017年，服務(wù)器行業(yè)的大佬們陸續(xù)入場(chǎng)了。

2017年，英特爾前總裁，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Rene James創(chuàng)辦了Ampere, 獲得了數(shù)據(jù)庫(kù)與云計(jì)算巨頭Oracle的重度戰(zhàn)略投資，一副“你能做，我要用”的閉環(huán)架勢(shì)。

2018年，Amazon發(fā)布Graviton芯片并部署在自家AWS，開(kāi)創(chuàng)Arm服務(wù)器規(guī)模部署的新局面。此后Graviton系列每?jī)赡旮�新一代，目前已�?jīng)發(fā)展到Graviton 四代，占據(jù)AWS部署的比例快速攀升。谷歌、微軟等近年來(lái)也相繼高調(diào)宣布了自研Arm架構(gòu)服務(wù)器CPU的部署計(jì)劃，提升云服務(wù)的能效比與TCO應(yīng)對(duì)AWS的優(yōu)勢(shì)。

2019年初，華為宣布推出業(yè)界最高性能Arm架構(gòu)服務(wù)器芯片——鯤鵬920（Kunpeng 920），以及基于鯤鵬920的三款TaiShan服務(wù)器、華為云服務(wù)，刷新計(jì)算性能新紀(jì)錄。阿里云也加入Arm服務(wù)器造芯行列，2021年，阿里旗下平頭哥首顆ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片倚天710發(fā)布，并表示將快速在阿里云部署。

短短幾年，隨著云服務(wù)廠商和系統(tǒng)廠商的入局，電信運(yùn)營(yíng)商以及行業(yè)用戶不斷加大Arm服務(wù)器采購(gòu)比例。 Arm架構(gòu)服務(wù)器CPU開(kāi)始顯現(xiàn)出高增長(zhǎng)趨勢(shì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模平均年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)20%。

超級(jí)用戶親身下場(chǎng)是決定性因素，軟件生態(tài)、供應(yīng)鏈上下游的多角色合力推進(jìn)，促成了Arm服務(wù)器芯片的真正落地與快速發(fā)展。同時(shí)，Arm架構(gòu)服務(wù)器的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始顯現(xiàn)于放大。

一是隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷提升，占地與體積、能耗與運(yùn)維意味著更多的資金投入。TCO成為重要的衡量指標(biāo)。Arm架構(gòu)服務(wù)器在能效比上具有優(yōu)勢(shì)。

二是軟件生態(tài)環(huán)境日臻完善。Arm過(guò)去15年的持續(xù)推動(dòng)，聯(lián)合包括軟件公司、芯片公司、器件供應(yīng)商與整機(jī)廠商、云計(jì)算廠商等眾多產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴，整合軟硬件的適配，降低采購(gòu)與部署難度。

三是英特爾在進(jìn)入14nm之后制程工藝迭代節(jié)奏明顯放緩。2019年后Arm服務(wù)器芯片伙伴基于臺(tái)積電7nm工藝量產(chǎn)，目前的設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)展到5納米和3納米工藝，制程上反而領(lǐng)先了英特爾。這意味著Arm服務(wù)器CPU在功耗和成本上的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯。

Arm服務(wù)器生態(tài)日臻成熟，加上國(guó)產(chǎn)化大背景，2020-2021年間，國(guó)內(nèi)Arm服務(wù)器芯片設(shè)計(jì)初創(chuàng)企業(yè)陸續(xù)涌現(xiàn)。例如采用Arm Neoverse-N系列CPU核設(shè)計(jì)和銷售服務(wù)器芯片的遇賢微、鴻鈞微、啟靈芯，相繼完成數(shù)輪數(shù)億元級(jí)的融資。2023年進(jìn)入大眾視線的博瑞晶芯，基于ARM架構(gòu)授權(quán)開(kāi)發(fā)自研CPU核以及大額融資頗受市場(chǎng)關(guān)注。

2023-2032：收獲時(shí)節(jié)，瓜落誰(shuí)家

縱觀全球Arm服務(wù)器芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的特征，大致可以分為三大類別。

一是超大規(guī)模云服務(wù)廠商與系統(tǒng)設(shè)備廠商，他們根據(jù)自營(yíng)數(shù)據(jù)中心或整機(jī)方案來(lái)設(shè)計(jì)芯片并優(yōu)化軟硬件解決方案，為自身的業(yè)務(wù)垂直化降低成本、構(gòu)建穩(wěn)定的供應(yīng)鏈，并且試圖形成對(duì)終端用戶可見(jiàn)的差異化競(jìng)爭(zhēng)力。他們本身不對(duì)外銷售芯片或主板，只提供云服務(wù)或整機(jī)，服務(wù)于自身垂直業(yè)務(wù)的需求。

二是如Ampere、博瑞晶芯等通過(guò)架構(gòu)級(jí)別的自研創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力的獨(dú)立廠商，該模式對(duì)技術(shù)能力和資金需求都具備較高的門檻，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的產(chǎn)品差異化水平，同時(shí)利用Arm生態(tài)便利性，滿足基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的靈活適配性要求和定制化能力。

第三種是通過(guò)購(gòu)買Arm公版Neoverse-N系列CPU核與總線互聯(lián)CMN、自己聚焦SoC集成的芯片廠商，對(duì)初創(chuàng)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(shè)計(jì)靈活性與深度優(yōu)化手段，在一定程度上也可滿足行業(yè)客戶的SoC層級(jí)微小差異定制化需要。

十五年起起伏伏，終于迎來(lái)了確定性。隨著產(chǎn)業(yè)生態(tài)的完善，自研創(chuàng)新向縱深挺進(jìn)，Arm服務(wù)器產(chǎn)業(yè)將邁入收獲期。

從海外看，Arm服務(wù)器芯片的核數(shù)，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，基于5nm工藝節(jié)點(diǎn)自研內(nèi)核，擁有多達(dá)192個(gè)單線程Ampere核，內(nèi)核數(shù)量為業(yè)界最高。11月，Amazon發(fā)布自研96核Graviton 4 數(shù)據(jù)中心處理器；微軟宣布部署定制128核Arm服務(wù)器芯片Microsoft Azure Cobalt……

2023年行業(yè)企業(yè)的設(shè)備招標(biāo)文件顯示國(guó)產(chǎn)Arm服務(wù)器的采購(gòu)量增長(zhǎng)顯著。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，飛騰、鯤鵬等已耕耘多年，國(guó)內(nèi)2020/2021期間成立的初創(chuàng)公司將陸續(xù)投片或提供芯片。據(jù)悉，博瑞晶芯的第一代產(chǎn)品預(yù)計(jì)在今年下半年公布，并計(jì)劃在接下來(lái)每?jī)赡旮�新一�?/STRONG>。其芯片設(shè)計(jì)將從底層能力構(gòu)建差異化，包括在多核數(shù)和主頻上有較大的提升，以及CPU核、總線互聯(lián)技術(shù)自研，低功耗方案設(shè)計(jì)等，有望給客戶提供更高能效比的靈活設(shè)計(jì)方案，同時(shí)通過(guò)自研核有助高端芯片設(shè)計(jì)走出一條國(guó)產(chǎn)化的特色之路。