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    高通為何發力ARM服務器芯片市場?

    • 發布:佚名
    • 來源:申耀的科技觀察
    • 時間:2017-03-13 16:18

    在服務器CPU市場,英特爾架構一枝獨秀,市場份額已連續多年超過90%;POWER和SPARC雖然難挽下滑趨勢,但在關鍵任務領域仍有用武之地;幾乎已經退出歷史舞臺的Alpha架構得益于在中國超算“神威·太湖之光”中的大量應用,被注入了一支強心劑。

    相比之下,數年前一度被寄予厚望、曾被視為數據中心低功耗變革動力的ARM架構卻似乎慢慢淡出了我們的視線。然而,這并不代表它將在數據中心偃旗息鼓。時值2016年收尾和2017年開張之期,高通(Qualcomm)在ARM領域連番發力,讓沉寂許久的ARM服務器陣營重鳴號角。

    2016年11月18日,貴州華芯通半導體技術有限公司北京研發中心正式啟用。“華芯通”是由貴州省人民政府與高通公司共同出資設立的合資企業,已經獲得ARM v8-A 64位處理器架構授權。“華芯通”將通過引進、消化吸收、再創新,重點針對高端服務器芯片指令集CPU微結構、多核互連、SOC等關鍵技術開展攻關,開發適合中國市場的先進服務器芯片產品。

    2016年12月7日,高通宣布全球首款10納米服務器芯片Qualcomm Centriq 2400開始商用送樣,預計2017下半年進入商用市場。作為Qualcomm Centriq系列的首款產品,Centriq 2400采用最先進的10納米FinFET制程技術,最高可配置48個內核,其所搭載的Qualcomm Falkor CPU,是高通研發的定制化ARM v8內核,通過高度優化可實現高性能,低功耗,特別針對數據中心最常見的工作負載而設計。

    高通如此高調地對服務器市場“送秋波”、“秀恩愛”,既吸引了從業者的視線,也不免引發疑問:眾所周知,高通是移動芯片領域的頂尖廠商,但緣何它會選擇這個時間點發力ARM服務器芯片市場呢?

    ARM芯片是否還有“搞頭”?

    這個疑問的根源,離不開ARM架構在服務器市場曾有的戲劇性發展經歷。

    大概是2010年,在移動端如日中天的ARM陣營表現出了對于服務器和數據中心的野心。當時,數據中心能耗瀕臨上限,“大數據”已經露出了爪牙,數據中心迫切地希望找到一種能以較低的功耗來處理大量并行化、輕量化負載的方法,而ARM架構處理器所具備的多內核、高并行、低功耗的特性正好滿足了數據中心的這種新需求。

    于是,業內普遍認為,ARM芯片將成為數據中心新的“顛覆者”,前景一片光明。隨后,Facebook等大型互聯網廠商開始定制ARM服務器,Marvel、Cavium、Applied Micro Circuits、三星等芯片廠商紛紛加入ARM服務器芯片的研發,惠普等服務器廠商開始測試ARM服務器,而2012年x86服務器芯片老兵AMD宣布推出64位ARM服務器芯片,更是為ARM進軍數據中心加上了助燃劑。

    當時,分析師們曾經樂觀地預測,到2019年,ARM服務器芯片出貨量將占到總體市場的20%~25%。

    然而,ARM的數據中心之路走得并不如預料中那樣順暢。2013年底,ARM服務器領域的先驅Calexda成為“先烈”,為ARM在數據中心的發展前景蒙上一層陰影。2016年,Applied Micro表示將出售ARM服務器業務;也有消息稱博通也將結束ARM服務器計劃;而曾經讓人看好的AMD,又將重心轉回了x86和GPU。

    所以,回顧這幾年ARM服務器芯片的發展歷程,好似“一壺水被迅速燒熱又逐漸冷卻”,這種尷尬局面讓人不得不對ARM服務器芯片的未來感到困惑。

    再回到上面的問題,ARM服務器芯片還有“搞頭”么?高通為何在有先驅屢屢失利、甚至成為“先烈”的情況下高調進軍服務器和數據中心?高通ARM服務器芯片賴以生存的根基和底氣又在哪里?

    高通在打怎樣的“小算盤”?

    高通是一家精明的企業,否則無以成為移動芯片界的龍頭企業。在我看來,高通選擇在這個時間點高調入局,其根本原因在于看好ARM服務器芯片市場的復蘇趨勢和發展前景。

    的確,ARM服務器市場正在復蘇。盡管經歷了幾年的不溫不火,ARM服務器芯片卻在近兩年,特別是2016年,迎來了一個重要的轉折點。

    過去幾年中,ARM服務器芯片在市場、技術和生態環境方面尚不成熟,而今,不管是市場、技術還是生態方面,它都面臨著近年來最佳的一個生長環境。

    第一,先看市場。前文提過,ARM的優勢在于多內核、高并行、低功耗,這樣的能力非常適合數據中心的并行化、輕量化負載,如搜索、Web、CDN、冷存儲等。但由于ARM服務器芯片發展過慢,而英特爾x86服務器芯片的能效比也在不斷提升,數據中心對于ARM的需求已經不是那么強烈。

    如今的市場和幾年前已經不可同日而語。時下,互聯網日趨繁榮,移動終端數量高速增長,物聯網快速發展,云計算、大數據、移動、社交引領了新一輪的技術革命。在這些新趨勢中,數據有集中也有分散,不論是貯藏了海量數據的大規模數據中心,還是分散在網絡邊緣的計算節點,都希望將每瓦特性能放在首位,更加注重空間和能耗的節約,用更少的成本從數據的流動中掘金。

    同時,人工智能、深度學習、機器視覺計算等新興應用負載的大熱將異構計算推到了舞臺中央,單一的CPU架構已經無法滿足這些應用對于浮點計算能力、并行度、能效等方面的需求,于是,近年來CPU+GPGPU、CPU+FPGA等異構計算方式大行其道,其中,ARM+GPGPU、ARM+FPGA也因更具能效優勢,被視為一種理想的異構計算方式。

    在這些新興應用和趨勢中,單純的英特爾架構方案已經不能完全讓大型數據中心的用戶滿意,雖然英特爾CPU的能效比在不斷提升,并且也具備Xeon Phi協處理器方案,但大型互聯網用戶更希望追求極致,將數據中心的能效做到更高。

    于是,ARM又迎來了新的機會。2013年百度在其南京數據中心首次應用ARM服務器來支撐百度云服務,將TCO降低了25%,存儲密度提升了70%。本月初,又有消息稱,ARM將與阿里巴巴集團在數據中心業務方面展開合作,阿里巴巴將在自身數據中心的服務器上大量采用ARM架構低功耗CPU,以逐步替換英特爾產品。

    第二,再看技術。過去幾年中,ARM服務器芯片的絕對性能提升并不高,故而ARM服務器只能被應用于一些輕量化的場景中。

    而新近亮相的高通Qualcomm Centriq 2400,則將ARM服務器芯片的規格提升到了一個新的臺階:集成高達48個內核,率先采用10nm工藝(領先于英特爾的14nm),內核經過高度優化,可同時實現高性能與低功耗,專門針對數據中心最常見的工作負載而設計。雖然高通沒有公布Centriq的進一步細節,但從核心數量和工藝上來推測,Centriq在性能與功耗方面的綜合表現將能夠與英特爾的主流芯片一較高下,且很有可能也領先于AMD即將推出的Zen服務器芯片。

    另一方面,ARM+GPGPU、ARM+FPGA等異構計算技術也在不斷走向成熟,特別是在超算領域。此前,巴塞羅那超算中心就曾采用ARM+GPGPU的異構方式,富士通計劃建造的百億億次超算也將引入ARM芯片,同樣采用異構計算。今年10月,英特爾子公司Altera推出了新一代的StraTIx 10 FPGA,其中就采用了四核ARM Cortex-A53處理器。

    有趣的是,連英特爾都開始重新接受ARM架構,這足以說明ARM技術的誘人之處。

    第三,最后看生態。由于缺少生態系統,特別是軟件生態,ARM這些年來發展得不太順利。而今,互聯網的繁榮發展帶動了開源生態的發展,也給ARM的軟件生態帶來了利好消息。

    對此,Qualcomm產品管理副總裁樂美科(Americo Lemos)曾表示,軟件過去大多是垂直的架構,而現在更多是使用開放源代碼軟件——這對Qualcomm來說是一件好事,因為入門的門檻變得非常低,不必再投資幾十億美金用于搭建軟件架構。

    他說:“就像x86系統原來做的那樣。開放源代碼軟件的普及和應用降低了Qualcomm進入這一領域的門檻。”

    所以,無論市場、技術還是生態,ARM進軍數據中心已經處于一個“臨界點”,高通在這個時間點高調入局,稱得上是恰逢其時。

    高通的底氣何在?

    不難預見,未來幾年ARM架構在數據中心將大有用武之地,也將吸引更多的玩家加入,競爭也將趨于激烈。那么,對于高通而言,未來能否將在移動市場的優勢延續到服務器和數據中心領域?我們不妨來簡單分析一下。

    Qualcomm負責數據中心技術業務的產品管理副總裁樂美科展示全球首款10納米服務器芯片Qualcomm Centriq 2400

    首先,從產品技術角度來看,高通在ARM技術上有著多年積累,過去一直是對ARM架構利用、對其性能發掘最為充分的廠商之一,有著成熟的生態系統。高通在制程工藝上一直領先,這是未來高通能夠保持優勢地位的一個重要保障。

    此外,高通處理器的集成度一直很高,是SoC技術領域的王者。比如它能在移動芯片中集成通信模塊、多媒體功能、3D圖形功能和GPS引擎,而據外媒透露,高通服務器芯片上將集成以太網、加密和PCIe等功能模塊,也將以SoC的形態出現,這也是當前服務器芯片的一個重要發展趨勢。

    關于高通ARM服務器芯片的持續創新力,也就是它的研發力量,樂美科曾經在接受中國媒體采訪時表示,高通已經具備研發服務器芯片的專門團隊,同時也吸引了一批非常優秀的與云相關的工程師。此前,高通還曾演示了Qualcomm Centriq 2400 處理器上運行基于 Linux 和 Java 的 Apache Spark 和 Hadoop,對于這兩個當前最為流行的大數據處理平臺,看來高通已經早已開始著手準備了。

    對于高通進軍服務器和數據中心市場的優勢,樂美科曾經表現得非常樂觀:“第一,Qualcomm是真正的SoC設計公司,也就是集成芯片設計公司;第二,我們有最領先的制程技術;第三,我們在這個生態系統中也建立了多年的合作關系,能使我們在這個領域取得成功。”

    樂美科談到的生態系統的關系,其實就是高通的第三大優勢。早在高通研發ARM架構服務器芯片之初,它就已經收獲了互聯網數據中心巨頭Facebook的支持,一直在后者的開放計算項目(OCP)中占有一席之地。

    2015年時,高通又與Xilinx和Mellanox達成了合作,攜手提升ARM服務器芯片與FPGA芯片及數據中心連接解決方案之間的兼容性,預計這項協作的成果有望在2018年面市。在2016年早些時候,高通還與IBM、ARM、Mellanox及Xilinx等廠商共同創建了CCIX聯盟,開始更為積極地參與對數據中心專用加速器芯片的標準定義工作,以求能夠讓自己未來的ARM服務器芯片能與這些加速器組合為具有強大競爭力的異構計算方案。

    雖然高通這幾次出手,還只是它在服務器生態系統營建方面的部分舉措,但一直關注硬件技術的權威網媒Anandtech已經給出了這樣的評價:“這足以說明高通在非常認真地對待自己的服務器業務。”

    高通的最后一個優勢,就是穩穩接上了中國的地氣,抓住了進入中國市場的先機。中國市場對ARM有著旺盛的需求,在國家自主發展的政策引領下,中國服務器、HPC等關鍵信息設備亟需實現國產化,開放的ARM架構是一個重點發展的對象。

    實現高通這一戰略的關鍵舉措,就是在2016年1月17日高通與貴州省人民政府簽署戰略合作協議并為合資企業“貴州華芯通半導體技術有限公司”揭牌。根據協議,高通將向華芯通提供服務器芯片技術許可,并提供設計和技術支持。前文曾提及貴州華芯通半導體技術有限公司北京研發中心在同年11月18日正式啟用的消息,正是高通和貴州在ARM架構服務器芯片領域通力合作所取得的一個重要進展。

    在移動芯片領域,對于如何借助中國手機廠商擴大產業生態,高通已經是個中好手,看來這種經驗同樣有助于高通擴大服務器芯片的生態。與中國地方政府成立合資公司,不僅有助于華芯通利用高通的技術優勢,更為靈活地定制開發,更快地推出適合中國市場的服務器芯片,推動中國自主創新;對于高通來說,面對前景一片大好的中國市場,以這種技術輸出的形式能夠更快地站穩腳跟,做大中國市場的“蛋糕”。

    能否撼動英特爾王座?

    從Facebook、阿里、百度等大型互聯網公司紛紛對ARM拋出橄欖枝,能夠看出英特爾在數據中心的“王座”已經不再那么牢靠。

    在云計算、大數據、移動、社交、人工智能、物聯網所帶來的這場新技術革命中,數據中心正從少數廠商、單一架構、軟硬件緊密耦合引領的創新,走向用戶引領、多方響應、異構共榮、軟件定義硬件的創新。而高通在其中扮演的,正是一個帶來活力、創造多樣化和更多協作機會的角色。

    但是,從唯物辯證法上來看,外因固然重要,內因才是起決定性的因素。數據中心新趨勢、市場新需求給每一個ARM架構玩家提供的機會都是均等的,能否抓住機會,更多靠的還是自身的修為。

    對于ARM服務器和數據中心領域的“后來者”高通來說,ARM“先驅”和“先烈”們的經驗教訓很值得參考,其一是要加快產品研發的速度,畢竟英特爾也即將在2017年推出10nm制程工藝;其二是要快速建立生態圈,彌補ARM在軟件和應用層面的短板;其三,自然是要找到關鍵的客戶,有了成功案例的刺激和示范作用,才能讓ARM架構服務器芯片獲得更大的動力和加速度。

    未來不遠,一切可期。2017年將是關鍵的一年,且看高通接下來如何出招。

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