x86的反擊

英語中有個(gè)詞叫做keep someone at arm's length（保持一臂之距，意為“敬而遠(yuǎn)之”），形容英特爾和AMD多年以來的關(guān)系最確切不過。不過，正如大家所看到的，這兩家芯片巨頭近期正在縮短彼此間的距離，促成此的正是——Arm的力量。

10月15日，在于美國西雅圖舉行的聯(lián)想創(chuàng)新科技大會(huì)上， 英特爾CEO 帕特·基辛格宣布，與AMD成立x86生態(tài)系統(tǒng)顧問小組。這也是長期互為競(jìng)爭對(duì)手的兩家公司的罕見合作。不顧一臂之距彼此“抱團(tuán)”的背后，是x86對(duì)Arm一再提升的生態(tài)影響力的反擊。

Arm做了什么？

以芯片架構(gòu)IP授權(quán)為主營業(yè)務(wù)的Arm，生態(tài)組建幾乎是其生命線和盈利來源之所在。Arm的盈利來源，一方面是向芯片設(shè)計(jì)企業(yè)授權(quán)其架構(gòu)IP，采用其芯片內(nèi)核架構(gòu)的企業(yè)，可以選擇付單次流片費(fèi)用，可以買三年內(nèi)無限次流片，還可以永久買斷；另一方面來自于收取芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的版稅，即其客戶芯片量產(chǎn)后，Arm會(huì)根據(jù)產(chǎn)量按百分比收取版稅。

在這樣的商業(yè)模式下，Arm建立自身競(jìng)爭力的途徑有兩條。一是發(fā)展更多的客戶，二是為客戶打通上下游。二者相輔相成，為Arm建造起規(guī)模相當(dāng)龐大的“朋友圈”。

在拓展芯片設(shè)計(jì)客戶這條路上，Arm走得很成功。憑借在低功耗方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在消費(fèi)電子和AIoT應(yīng)用場(chǎng)景中，Arm幾乎成為芯片架構(gòu)IP授權(quán)“斷層領(lǐng)先”的存在。近幾年增長勢(shì)頭很猛的RISC-V生態(tài)中，基本上每一款新產(chǎn)品的推出都以Arm某系列產(chǎn)品為標(biāo)的。

在手機(jī)芯片市場(chǎng)，Arm斬獲了一眾頭部企業(yè)客戶：高通、蘋果、三星、聯(lián)發(fā)科……ARM架構(gòu)成為上述客戶每年更新的旗艦芯片的首選架構(gòu)。

為了增強(qiáng)客戶粘性、提升客戶體驗(yàn)，Arm花了大量的工作“為客戶掃清障礙”。在軟件生態(tài)層面，擔(dān)心軟件在客戶的芯片上跑得不夠順暢，事先與軟件企業(yè)乃至APP開發(fā)者建立聯(lián)系，以保證架構(gòu)設(shè)計(jì)與軟件應(yīng)用的適配度。在硬件生態(tài)層面，擔(dān)心客戶芯片設(shè)計(jì)完成后在后期流片過程與代工廠交涉不順利，事先與臺(tái)積電等代工企業(yè)跑通路徑，降低客戶流片難度。

在產(chǎn)品交付方面，Arm提供的服務(wù)也越來越“保姆級(jí)”。為了方便此前選擇多款I(lǐng)P組合成“多核芯片”的客戶，Arm開始提供“打包”服務(wù)——事先對(duì)內(nèi)核進(jìn)行排列組合，形成一套“開機(jī)即用”的解決方案，客戶可以根據(jù)性能表現(xiàn)、功耗表現(xiàn)等選擇不同類型的組合方案，也就能在芯片內(nèi)核選用與組合過程中節(jié)省一部分時(shí)間。今年5月，Arm的“保姆式”服務(wù)再升級(jí)，甚至連IP在EDA工具中的工具流都能打包交付。

原本ARM和x86可以各自在移動(dòng)端和PC與數(shù)據(jù)中心端分庭而治。但近幾年，Arm在PC端乃至數(shù)據(jù)中心的動(dòng)作越來越多。在PC方面， 2023年10月驍龍峰會(huì)期間，高通推出面向PC打造的基于Arm架構(gòu)的驍龍X
Elite 芯片；今年5月，高通與微軟公司宣布合作，推出面向Windows的驍龍開發(fā)套件，微軟宣布其首批推出的Copilot+PC將搭載基于Arm架構(gòu)的高通驍龍X Elite處理器， “Windows on Arm”更進(jìn)一步。

自2019年開始，亞馬遜、Ampere等企業(yè)紛紛開始嘗試采用ARM架構(gòu)設(shè)計(jì)服務(wù)器CPU，并相較于英特爾、AMD的拳頭產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了能耗、成本雙降低。尤其是英偉達(dá)推出的144核超級(jí)CPU采用ARM架構(gòu)，更是幫Arm擴(kuò)大了在高性能數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景中的影響力。在PC和數(shù)據(jù)中心生態(tài)大力拓展的Arm，徹底觸碰了x86廠商的“蛋糕”。

x86的反擊

面對(duì)Arm咄咄逼人的生態(tài)攻勢(shì)，以英特爾、AMD等為核心的x86陣營坐不住了。盡管英特爾、AMD在長達(dá)幾十年的時(shí)間里互為競(jìng)爭對(duì)手，明里暗里爭斗不斷。但在對(duì)抗共同的競(jìng)爭對(duì)手Arm的事情上，二者還是站到了一起。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2024年10月15日，在聯(lián)想科技創(chuàng)新大會(huì)上宣布與AMD共同成立x86咨詢小組之后，英特爾首席執(zhí)行官帕特·基辛格在社交軟件X發(fā)表了與AMD董事長兼首席執(zhí)行官蘇姿豐的合影

過去幾十年，英特爾和AMD在指令集架構(gòu)設(shè)計(jì)上走的是獨(dú)立的設(shè)計(jì)路線。生態(tài)伙伴選擇英特爾或者AMD，都需要將技術(shù)路線重新驗(yàn)證一遍。

“不同x86供應(yīng)商之間的接口不一致，會(huì)導(dǎo)致重復(fù)的軟件開發(fā)、測(cè)試、部署、維護(hù)等問題。這會(huì)降低我們生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值?！?br /> 英特爾數(shù)據(jù)中心與AI執(zhí)行副總裁Justin Hotard說。

當(dāng)前，摩爾定律正面臨失效可能，芯片設(shè)計(jì)周期大大縮短，迭代速度大大加快。從芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的旗艦芯片發(fā)布會(huì)從一年一發(fā)漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐荒甓喟l(fā)就可見端倪。尤其是在“卷王”Arm，不斷強(qiáng)調(diào)幫助客戶縮短設(shè)計(jì)周期的能力，不斷降低芯片設(shè)計(jì)企業(yè)自研高性能芯片門檻的情況下，如果不能幫助客戶降低應(yīng)用難度，將會(huì)有更多客戶“跑單”。

由此，在10月15日于美國西雅圖舉行的聯(lián)想創(chuàng)新科技大會(huì)上，英特爾CEO 帕特·基辛格宣布，與AMD成立x86生態(tài)系統(tǒng)顧問小組。

10月16日，在美國舉行的2024開放計(jì)算項(xiàng)目全球峰會(huì)（2024 OCP Global Summit，以下簡稱“2024 OCP”）上，Justin Hotard再次強(qiáng)調(diào)這一舉措的目標(biāo)：“我們希望讓AI時(shí)代的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)更容易和更簡單地繼續(xù)使用x86并從中受益。”

在2024 OCP活動(dòng)上，AMD數(shù)據(jù)中心解決方案執(zhí)行副總裁Forrest Norrod也強(qiáng)調(diào)了合作的重要性：有的公司會(huì)說，要由一家公司來完成設(shè)計(jì)、硬件和軟件的基本架構(gòu)，這是計(jì)算機(jī)行業(yè)早期的處事方式。“在AMD，我們堅(jiān)信，真正的開放才是正確的前進(jìn)方式。為了在開放的水平上共同優(yōu)化和協(xié)作共同設(shè)計(jì)，必須將所有生態(tài)系統(tǒng)整合在一起?！盕orrest Norrod說。

在10月16日，2024OCP活動(dòng)上，AMD數(shù)據(jù)中心解決方案執(zhí)行副總裁Forrest Norrod和英特爾數(shù)據(jù)中心與AI執(zhí)行副總裁Justin Hotard介紹x86生態(tài)顧問小組未來前景

x86生態(tài)顧問小組有三大預(yù)期目標(biāo)：為客戶在硬件和軟件方面提供更多選擇和更強(qiáng)的兼容性，使其更快地受益于全新的尖端功能；簡化架構(gòu)指南，以提升英特爾和AMD的x86產(chǎn)品系列在軟件一致性和接口方面的表現(xiàn)；使新功能更廣泛、更高效地集成到操作系統(tǒng)、框架和應(yīng)用程序中將簡化生態(tài)系統(tǒng)軟件開發(fā)和維護(hù)，為開發(fā)人員減少摩擦，以最大限度地提升效率并加速創(chuàng)新。

x86生態(tài)系統(tǒng)顧問小組以云計(jì)算場(chǎng)景為核心，創(chuàng)始成員業(yè)務(wù)涵蓋云計(jì)算、云原生應(yīng)用開發(fā)、服務(wù)器等環(huán)節(jié)，這也顯示出x86“抱團(tuán)”的決心。

爭奪AI制高點(diǎn)

在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景中，誰能把AI帶來的高能耗打下來，成為生態(tài)爭奪的關(guān)鍵。

訓(xùn)練大模型所需的功耗正在增加。在滿足訓(xùn)練大模型過程中，芯片性能的提升也伴隨著驚人的功耗。AI服務(wù)器每個(gè)機(jī)架的功率提高了20倍。研究表明，數(shù)據(jù)中心能耗至少在未來四年內(nèi)將翻一番。

10月15日，Meta宣布將發(fā)布專為AI工作負(fù)載設(shè)計(jì)的高性能機(jī)架Catalina，基于NVIDIA Blackwell設(shè)計(jì)，旨在支持NVIDIA GB200 Grace Blakwell超級(jí)芯片，其功率高達(dá)140kW。

近日，AMD展示了一組數(shù)據(jù)，由于不斷增加的計(jì)算需求，在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，從芯片到服務(wù)器、機(jī)架、數(shù)據(jù)中心的鏈條上，每個(gè)環(huán)節(jié)的能耗密度都在增加。

“一個(gè)小芯片內(nèi)部署了數(shù)千萬平方毫米的硅，過去500W左右的功耗，現(xiàn)在提高到千瓦以上，而在非常近的未來，這一數(shù)字將提高到2kW以上?！盕orrest Norrod說。當(dāng)前，單機(jī)架功耗已經(jīng)提高到250kW，一個(gè)大規(guī)模計(jì)算集群的計(jì)算節(jié)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到10萬個(gè)。

高功耗帶來的是不可持續(xù)。

Arm 基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)推廣副總裁Eddie Ramirez近日公開表示：“一個(gè)250kW的機(jī)架所需的電量大致相當(dāng)于一個(gè)社區(qū)。而當(dāng)前世界上沒有多少地方能夠應(yīng)對(duì)這種巨量的耗電需求。雖然當(dāng)前的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，但難以支持大規(guī)模部署。”

為此，芯片供應(yīng)商正越來越重視功耗指標(biāo)。

Justin Hotard介紹了英特爾在幫助客戶降低大規(guī)模計(jì)算能耗的最新成效。NAVER Cloud是一家專注于提供超大規(guī)模AI云平臺(tái)的韓國企業(yè)，該企業(yè)使用英特爾最新一代計(jì)算平臺(tái)Gaudi 2進(jìn)行優(yōu)化后，功耗效率已經(jīng)和英偉達(dá)H100的推理平臺(tái)不相上下。

Arm公司首席執(zhí)行官Rene Haas表示，與大型語言模型中的H100 GPU相比，Arm架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)優(yōu)化將把功耗降低至1/25，并將每個(gè)GPU的性能提高30倍。

當(dāng)前，芯片巨頭競(jìng)爭的關(guān)鍵，正在逐漸從性能焦點(diǎn)擴(kuò)散開，單芯片性能、與系統(tǒng)的適配性、功耗，成為下游客戶衡量產(chǎn)品優(yōu)劣的新標(biāo)準(zhǔn)。尤其是在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，能耗表現(xiàn)成為大客戶考察的重點(diǎn)。而系統(tǒng)能耗表現(xiàn)，除了要求單芯片低功耗之外，更要求整體架構(gòu)設(shè)計(jì)的高效。

這也解釋了像聯(lián)想這樣的服務(wù)器供應(yīng)商，越來越強(qiáng)調(diào)液冷技術(shù)等“降耗神器”重要性的原因——如果不能提供能耗更低的數(shù)據(jù)中心解決方案，再高性能的單芯片計(jì)算方案在大規(guī)模集群面前也不具備性價(jià)比。

作者丨姬曉婷編輯丨諸玲珍美編丨馬利亞監(jiān)制丨連曉東