殺死三星CPU后 Arm入局?jǐn)?shù)據(jù)中心勝算幾何

與非網(wǎng) 12 月 10 日訊，蘋果官方稱，其最新處理器 A13 共包含 85 億個(gè)晶體管。1995 年，皮克斯第一步動(dòng)畫電影《玩具總動(dòng)員》上映，背后共有 117 臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)支撐，而對(duì)應(yīng)晶體管數(shù)量為 10 億。簡(jiǎn)單換算可知，搭載 A13 的 iPhone 11 系列手機(jī)數(shù)據(jù)處理能力，在 24 年前可覆蓋 8.5 部動(dòng)畫長(zhǎng)片的運(yùn)算。

硬幣兩面 不破不立

壓力背后往往是機(jī)遇，因?yàn)椴黄撇涣ⅰＷ罴训睦邮?，?shù)據(jù)體量爆發(fā)式增長(zhǎng)的同時(shí)，也直接催生包括半導(dǎo)體架構(gòu)提供商、云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)商、傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)廠商等在內(nèi)，涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的巨大市場(chǎng)。IDC 數(shù)據(jù)顯示，截止 2023 年，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá) 3000 億美元，而數(shù)據(jù)總量在 2025 年可增至 175ZB。

圖源 | Arm 官網(wǎng)

如果數(shù)據(jù)中心處理器領(lǐng)域，英特爾以 90%市場(chǎng)份額占據(jù)頭把交椅，而來(lái)勢(shì)洶洶的 AMD 通過(guò)霄龍 7742 處理器 “64 核+128 路通道”配置，在多個(gè)跑分比拼中，均遠(yuǎn)超英特爾 Xeon Platinum 8280，雙方的輿論爭(zhēng)霸為行業(yè)源源不斷輸送談資。

但值得注意的是，AMD 處理器基于 X86 架構(gòu)——由英特爾主導(dǎo)的生態(tài)。而反觀在服務(wù)器級(jí)別 GPU 領(lǐng)域，與英特爾有正面交鋒的英偉達(dá)；以亞馬遜為首的主流云計(jì)算服務(wù)提供商開啟芯片自研之路；代號(hào)為 Astra 棄用主流的英特爾平臺(tái)，使用 Marvell Thunder X 計(jì)算平臺(tái)，構(gòu)建超算項(xiàng)目 Astra。追本溯源，均來(lái)自 Arm 架構(gòu)的支撐。

上月，三星宣布解散位于美國(guó)奧斯汀的 CPU 部門，宣告其基于 Arm 架構(gòu)全自研的 CPU 計(jì)劃失敗。至此，除了蘋果手機(jī)外，目前市面上的移動(dòng)終端內(nèi)置處理器，無(wú)一例外地使用 Arm 架構(gòu)與方案。從競(jìng)爭(zhēng)角度出發(fā)，并不利于創(chuàng)新與改進(jìn)的迸發(fā)。同理可參考桌面端，在 AMD 發(fā)布 Zen 系列處理器前面，英特爾相關(guān)產(chǎn)品性能在兩年內(nèi)未做跨越式改進(jìn)。

殺死對(duì)手 絕對(duì)主導(dǎo)

三星 CPU 研發(fā)部門成立于 2012 年，作為對(duì)標(biāo) Arm 架構(gòu)處理器被給予厚望。早前代號(hào)為 M1 的處理器被用于 Exynos 8890 的 SoC 方案，最新款 M5 處理器被用于 Exynos 990 解決方案中。雖然其退出該市場(chǎng)主要原因?yàn)檠邪l(fā)成本過(guò)高外加銷售利潤(rùn)無(wú)法支撐。

但是，該事件的直接推力是，Arm 接連推出 Deimos (Cortex-A77) 與 Hercules (Cortex-A78) CPU 核，以及基于 ARMv9 架構(gòu)的處理器處理器，不斷提升三星追趕門檻，最終導(dǎo)致其繳械投降，重新直接采用 Arm CPU 架構(gòu)。

同樣是各自領(lǐng)域的架構(gòu)主導(dǎo)者，與英特爾主動(dòng)揮刀斬移動(dòng)基帶業(yè)務(wù)不同的是，Arm 并未止步于移動(dòng)端的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其在服務(wù)器領(lǐng)域的雄心壯志從未泯滅。

2017 年，高通基于 Arm 架構(gòu)推出面向服務(wù)器市場(chǎng)的芯片解決方案，但僅在一年后便宣告失敗。有趣的是，至此雙方走向不同的道路。

相對(duì)薄弱 從未止步

高通發(fā)布 Cloud AI 100 解決方案，用于數(shù)據(jù)中心 AI 推理預(yù)算。雖然官方目前并未透露該芯片組的底層架構(gòu)，但業(yè)內(nèi)人員分析稱，其是專用集成電路 ASIC，有可能采用與谷歌張量處理單元（Tensor Processing Unit）類似的模式，以正面應(yīng)對(duì)來(lái)自英偉達(dá)與英特爾的挑戰(zhàn)。

與此同時(shí)，Arm 與亞馬遜合作，開放代號(hào)為 Cosmos 平臺(tái)，賦能亞馬遜云服務(wù)器專用處理器 Graviton 的構(gòu)建。據(jù)悉，基于 Graviton 的第一代服務(wù)器具備 30%的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，第二代對(duì)應(yīng)的提升可達(dá) 40%。

Synergy Research Group 數(shù)據(jù)顯示，截止 2018 年 Q1，亞馬遜占全球云端硬件市場(chǎng)的 33%，遠(yuǎn)領(lǐng)先于微軟（13%）與谷歌（6%）。

英偉達(dá)創(chuàng)始人兼 CEO 黃仁勛預(yù)測(cè)，截止目前，Arm 已擁有超過(guò) 1000 億臺(tái)計(jì)算設(shè)備，而在未來(lái)幾年，該數(shù)字將超過(guò) 1 萬(wàn)億臺(tái)。因此，其與 Arm 等科技企業(yè)聯(lián)合，推出 GPU 加速 Arm 服務(wù)器，通過(guò)聯(lián)盟企業(yè)共同開發(fā)，能滿足從云端到邊緣端等多樣化的高性能計(jì)算需求。

此外，今年 4 月，Arm 投資專注于服務(wù)器處理器的初創(chuàng)公司 Ampere。該公司由前英特爾總裁 RenéeJames 創(chuàng)立，去年 10 月推出 eMAG 系列處理器。早前，其購(gòu)買 AppliedMicro 基于 X-Gene ARM 的服務(wù)器資產(chǎn)，并提供定制的基于 ARM v8.0 架構(gòu)的 32 核芯片。

鑒于 Arm 并沒有投資處理器設(shè)計(jì)公司的傳統(tǒng)，業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，此計(jì)劃與 Ampere 在處理器市場(chǎng)展開更深入合作。近日，Ampere 發(fā)布基于 ARM 架構(gòu)的服務(wù)器芯片平臺(tái)——eMAG 工作站，采用單處理器插槽設(shè)計(jì)，安裝于 XL-ATX 機(jī)箱中。

該平臺(tái)帶有 32MB 的 L3 緩存、42 條 PCIe 通道以及 8 個(gè)內(nèi)存通道。最高支持 512GB 的 DDR4-2666 內(nèi)存、NVMe 固態(tài)硬盤、SATA 硬盤以及 IPMI 接口，包括視頻輸出和 PCIe 3.0 x8 擴(kuò)展插槽(有驅(qū)動(dòng)即可添加)。

圖源 | 網(wǎng)絡(luò)

超算方面，美國(guó)能源部下屬的桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室宣布建造 ARM 處理器的超算 Astra，浮點(diǎn)性能 2.3PFLOPS。其中，基于 Arm 架構(gòu)的處理器 ThunderX2，支持單路 32 核、雙路 64 核配置，支持每核 4 線程，標(biāo)準(zhǔn)頻率 2.5GHz，加速頻率 3GHz。 雖然性能比 TOP500 頭部超算相差甚遠(yuǎn)，但之于 Arm 陣營(yíng)意義重大。

寫在最后?

就目前以 X86 架構(gòu)處理器在數(shù)據(jù)中心與超算領(lǐng)域的市占率，Arm 陣營(yíng)短期內(nèi)無(wú)法進(jìn)入至中心位置，但云計(jì)算與人工智能趨勢(shì)之下，搭載海量軟件應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理，可能產(chǎn)生更多元化的需求。用戶傾向于為單一數(shù)據(jù)模塊配置更高性價(jià)比的處理器解決方案。

相對(duì)傳統(tǒng)意義的數(shù)據(jù)處理，在進(jìn)行海量機(jī)器學(xué)習(xí)與推理任務(wù)下，在智能存儲(chǔ)與軟件定義網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中時(shí)，Arm 架構(gòu)的 GPU 與引擎更具優(yōu)勢(shì)。但正如上文提及，多維度競(jìng)爭(zhēng)才是推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新前行的唯一解藥。