在服務(wù)器CPU市場(chǎng)，英特爾架構(gòu)一枝獨(dú)秀，市場(chǎng)份額已連續(xù)多年超過(guò)90%；POWER和SPARC雖然難挽下滑趨勢(shì)，但在關(guān)鍵任務(wù)領(lǐng)域仍有用武之地；幾乎已經(jīng)退出歷史舞臺(tái)的Alpha架構(gòu)得益于在中國(guó)超算“神威·太湖之光”中的大量應(yīng)用，被注入了一支強(qiáng)心劑。
相比之下，數(shù)年前一度被寄予厚望、曾被視為數(shù)據(jù)中心低功耗變革動(dòng)力的ARM架構(gòu)卻似乎慢慢淡出了我們的視線。然而，這并不代表它將在數(shù)據(jù)中心偃旗息鼓。時(shí)值2016年收尾和2017年開(kāi)張之期，高通(Qualcomm)在ARM領(lǐng)域連番發(fā)力，讓沉寂許久的ARM服務(wù)器陣營(yíng)重鳴號(hào)角。
2016年11月18日，貴州華芯通半導(dǎo)體技術(shù)有限公司北京研發(fā)中心正式啟用?！叭A芯通”是由貴州省人民政府與高通公司共同出資設(shè)立的合資企業(yè)，已經(jīng)獲得ARM v8-A 64位處理器架構(gòu)授權(quán)。“華芯通”將通過(guò)引進(jìn)、消化吸收、再創(chuàng)新，重點(diǎn)針對(duì)高端服務(wù)器芯片指令集CPU微結(jié)構(gòu)、多核互連、SOC等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展攻關(guān)，開(kāi)發(fā)適合中國(guó)市場(chǎng)的先進(jìn)服務(wù)器芯片產(chǎn)品。
2016年12月7日，高通宣布全球首款10納米服務(wù)器芯片Qualcomm Centriq 2400開(kāi)始商用送樣，預(yù)計(jì)2017下半年進(jìn)入商用市場(chǎng)。作為Qualcomm Centriq系列的首款產(chǎn)品，Centriq 2400采用最先進(jìn)的10納米FinFET制程技術(shù)，最高可配置48個(gè)內(nèi)核，其所搭載的Qualcomm Falkor CPU，是高通研發(fā)的定制化ARM v8內(nèi)核，通過(guò)高度優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)高性能，低功耗，特別針對(duì)數(shù)據(jù)中心最常見(jiàn)的工作負(fù)載而設(shè)計(jì)。
高通如此高調(diào)地對(duì)服務(wù)器市場(chǎng)“送秋波”、“秀恩愛(ài)”，既吸引了從業(yè)者的視線，也不免引發(fā)疑問(wèn):眾所周知，高通是移動(dòng)芯片領(lǐng)域的頂尖廠商，但緣何它會(huì)選擇這個(gè)時(shí)間點(diǎn)發(fā)力ARM服務(wù)器芯片市場(chǎng)呢?
ARM芯片是否還有“搞頭”？
這個(gè)疑問(wèn)的根源，離不開(kāi)ARM架構(gòu)在服務(wù)器市場(chǎng)曾有的戲劇性發(fā)展經(jīng)歷。
大概是2010年，在移動(dòng)端如日中天的ARM陣營(yíng)表現(xiàn)出了對(duì)于服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的野心。當(dāng)時(shí)，數(shù)據(jù)中心能耗瀕臨上限，“大數(shù)據(jù)”已經(jīng)露出了爪牙，數(shù)據(jù)中心迫切地希望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)載的方法，而ARM架構(gòu)處理器所具備的多內(nèi)核、高并行、低功耗的特性正好滿足了數(shù)據(jù)中心的這種新需求。
于是，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，ARM芯片將成為數(shù)據(jù)中心新的“顛覆者”，前景一片光明。隨后，F(xiàn)acebook等大型互聯(lián)網(wǎng)廠商開(kāi)始定制ARM服務(wù)器，Marvel、Cavium、Applied Micro Circuits、三星等芯片廠商紛紛加入ARM服務(wù)器芯片的研發(fā)，惠普等服務(wù)器廠商開(kāi)始測(cè)試ARM服務(wù)器，而2012年x86服務(wù)器芯片老兵AMD宣布推出64位ARM服務(wù)器芯片，更是為ARM進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心加上了助燃劑。
當(dāng)時(shí)，分析師們?cè)?jīng)樂(lè)觀地預(yù)測(cè)，到2019年，ARM服務(wù)器芯片出貨量將占到總體市場(chǎng)的20%~25%。
然而，ARM的數(shù)據(jù)中心之路走得并不如預(yù)料中那樣順暢。2013年底，ARM服務(wù)器領(lǐng)域的先驅(qū)Calexda成為“先烈”，為ARM在數(shù)據(jù)中心的發(fā)展前景蒙上一層陰影。2016年，Applied Micro表示將出售ARM服務(wù)器業(yè)務(wù);也有消息稱博通也將結(jié)束ARM服務(wù)器計(jì)劃;而曾經(jīng)讓人看好的AMD，又將重心轉(zhuǎn)回了x86和GPU。
所以，回顧這幾年ARM服務(wù)器芯片的發(fā)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(duì)ARM服務(wù)器芯片的未來(lái)感到困惑。
再回到上面的問(wèn)題，ARM服務(wù)器芯片還有“搞頭”么？高通為何在有先驅(qū)屢屢失利、甚至成為“先烈”的情況下高調(diào)進(jìn)軍服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心?高通ARM服務(wù)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(yè)，否則無(wú)以成為移動(dòng)芯片界的龍頭企業(yè)。在我看來(lái)，高通選擇在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)高調(diào)入局，其根本原因在于看好ARM服務(wù)器芯片市場(chǎng)的復(fù)蘇趨勢(shì)和發(fā)展前景。
的確，ARM服務(wù)器市場(chǎng)正在復(fù)蘇。盡管經(jīng)歷了幾年的不溫不火，ARM服務(wù)器芯片卻在近兩年，特別是2016年，迎來(lái)了一個(gè)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
過(guò)去幾年中，ARM服務(wù)器芯片在市場(chǎng)、技術(shù)和生態(tài)環(huán)境方面尚不成熟，而今，不管是市場(chǎng)、技術(shù)還是生態(tài)方面，它都面臨著近年來(lái)最佳的一個(gè)生長(zhǎng)環(huán)境。
第一，先看市場(chǎng)。前文提過(guò)，ARM的優(yōu)勢(shì)在于多內(nèi)核、高并行、低功耗，這樣的能力非常適合數(shù)據(jù)中心的并行化、輕量化負(fù)載，如搜索、Web、CDN、冷存儲(chǔ)等。但由于ARM服務(wù)器芯片發(fā)展過(guò)慢，而英特爾x86服務(wù)器芯片的能效比也在不斷提升，數(shù)據(jù)中心對(duì)于ARM的需求已經(jīng)不是那么強(qiáng)烈。
如今的市場(chǎng)和幾年前已經(jīng)不可同日而語(yǔ)。時(shí)下，互聯(lián)網(wǎng)日趨繁榮，移動(dòng)終端數(shù)量高速增長(zhǎng)，物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)、社交引領(lǐng)了新一輪的技術(shù)革命。在這些新趨勢(shì)中，數(shù)據(jù)有集中也有分散，不論是貯藏了海量數(shù)據(jù)的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，還是分散在網(wǎng)絡(luò)邊緣的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，都希望將每瓦特性能放在首位，更加注重空間和能耗的節(jié)約，用更少的成本從數(shù)據(jù)的流動(dòng)中掘金。
同時(shí)，人工智能、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)計(jì)算等新興應(yīng)用負(fù)載的大熱將異構(gòu)計(jì)算推到了舞臺(tái)中央，單一的CPU架構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足這些應(yīng)用對(duì)于浮點(diǎn)計(jì)算能力、并行度、能效等方面的需求，于是，近年來(lái)CPU+GPGPU、CPU+FPGA等異構(gòu)計(jì)算方式大行其道，其中，ARM+GPGPU、ARM+FPGA也因更具能效優(yōu)勢(shì)，被視為一種理想的異構(gòu)計(jì)算方式。
在這些新興應(yīng)用和趨勢(shì)中，單純的英特爾架構(gòu)方案已經(jīng)不能完全讓大型數(shù)據(jù)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(xié)處理器方案，但大型互聯(lián)網(wǎng)用戶更希望追求極致，將數(shù)據(jù)中心的能效做到更高。
于是，ARM又迎來(lái)了新的機(jī)會(huì)。2013年百度在其南京數(shù)據(jù)中心首次應(yīng)用ARM服務(wù)器來(lái)支撐百度云服務(wù)，將TCO降低了25%，存儲(chǔ)密度提升了70%。本月初，又有消息稱，ARM將與阿里巴巴集團(tuán)在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)方面展開(kāi)合作，阿里巴巴將在自身數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上大量采用ARM架構(gòu)低功耗CPU，以逐步替換英特爾產(chǎn)品。
第二，再看技術(shù)。過(guò)去幾年中，ARM服務(wù)器芯片的絕對(duì)性能提升并不高，故而ARM服務(wù)器只能被應(yīng)用于一些輕量化的場(chǎng)景中。
而新近亮相的高通Qualcomm Centriq 2400，則將ARM服務(wù)器芯片的規(guī)格提升到了一個(gè)新的臺(tái)階:集成高達(dá)48個(gè)內(nèi)核，率先采用10nm工藝(領(lǐng)先于英特爾的14nm)，內(nèi)核經(jīng)過(guò)高度優(yōu)化，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高性能與低功耗，專門針對(duì)數(shù)據(jù)中心最常見(jiàn)的工作負(fù)載而設(shè)計(jì)。雖然高通沒(méi)有公布Centriq的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，但從核心數(shù)量和工藝上來(lái)推測(cè)，Centriq在性能與功耗方面的綜合表現(xiàn)將能夠與英特爾的主流芯片一較高下，且很有可能也領(lǐng)先于AMD即將推出的Zen服務(wù)器芯片。
另一方面，ARM+GPGPU、ARM+FPGA等異構(gòu)計(jì)算技術(shù)也在不斷走向成熟，特別是在超算領(lǐng)域。此前，巴塞羅那超算中心就曾采用ARM+GPGPU的異構(gòu)方式，富士通計(jì)劃建造的百億億次超算也將引入ARM芯片，同樣采用異構(gòu)計(jì)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(kāi)始重新接受ARM架構(gòu)，這足以說(shuō)明ARM技術(shù)的誘人之處。
第三，最后看生態(tài)。由于缺少生態(tài)系統(tǒng)，特別是軟件生態(tài)，ARM這些年來(lái)發(fā)展得不太順利。而今，互聯(lián)網(wǎng)的繁榮發(fā)展帶動(dòng)了開(kāi)源生態(tài)的發(fā)展，也給ARM的軟件生態(tài)帶來(lái)了利好消息。
對(duì)此，Qualcomm產(chǎn)品管理副總裁樂(lè)美科(Americo Lemos)曾表示，軟件過(guò)去大多是垂直的架構(gòu)，而現(xiàn)在更多是使用開(kāi)放源代碼軟件——這對(duì)Qualcomm來(lái)說(shuō)是一件好事，因?yàn)槿腴T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(gòu)。
他說(shuō):“就像x86系統(tǒng)原來(lái)做的那樣。開(kāi)放源代碼軟件的普及和應(yīng)用降低了Qualcomm進(jìn)入這一領(lǐng)域的門檻?！?br/>
所以，無(wú)論市場(chǎng)、技術(shù)還是生態(tài)，ARM進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心已經(jīng)處于一個(gè)“臨界點(diǎn)”，高通在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)高調(diào)入局，稱得上是恰逢其時(shí)。
高通的底氣何在？
不難預(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾年ARM架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心將大有用武之地，也將吸引更多的玩家加入，競(jìng)爭(zhēng)也將趨于激烈。那么，對(duì)于高通而言，未來(lái)能否將在移動(dòng)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)延續(xù)到服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域?我們不妨來(lái)簡(jiǎn)單分析一下。
首先，從產(chǎn)品技術(shù)角度來(lái)看，高通在ARM技術(shù)上有著多年積累，過(guò)去一直是對(duì)ARM架構(gòu)利用、對(duì)其性能發(fā)掘最為充分的廠商之一，有著成熟的生態(tài)系統(tǒng)。高通在制程工藝上一直領(lǐng)先，這是未來(lái)高通能夠保持優(yōu)勢(shì)地位的一個(gè)重要保障。
此外，高通處理器的集成度一直很高，是SoC技術(shù)領(lǐng)域的王者。比如它能在移動(dòng)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(jù)外媒透露，高通服務(wù)器芯片上將集成以太網(wǎng)、加密和PCIe等功能模塊，也將以SoC的形態(tài)出現(xiàn)，這也是當(dāng)前服務(wù)器芯片的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)于高通ARM服務(wù)器芯片的持續(xù)創(chuàng)新力,也就是它的研發(fā)力量,樂(lè)美科曾經(jīng)在接受中國(guó)媒體采訪時(shí)表示,高通已經(jīng)具備研發(fā)服務(wù)器芯片的專門團(tuán)隊(duì),同時(shí)也吸引了一批非常優(yōu)秀的與云相關(guān)的工程師。此前,高通還曾演示了Qualcomm Centriq 2400 處理器上運(yùn)行基于 Linux 和 Java 的 Apache Spark 和 Hadoop,對(duì)于這兩個(gè)當(dāng)前最為流行的大數(shù)據(jù)處理平臺(tái),看來(lái)高通已經(jīng)早已開(kāi)始著手準(zhǔn)備了。
對(duì)于高通進(jìn)軍服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì),樂(lè)美科曾經(jīng)表現(xiàn)得非常樂(lè)觀:“第一,Qualcomm是真正的SoC設(shè)計(jì)公司,也就是集成芯片設(shè)計(jì)公司;第二,我們有最領(lǐng)先的制程技術(shù);第三,我們?cè)谶@個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中也建立了多年的合作關(guān)系,能使我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域取得成功?！?br/>
樂(lè)美科談到的生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系,其實(shí)就是高通的第三大優(yōu)勢(shì)。早在高通研發(fā)ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片之初,它就已經(jīng)收獲了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心巨頭Facebook的支持,一直在后者的開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目(OCP)中占有一席之地。
2015年時(shí),高通又與Xilinx和Mellanox達(dá)成了合作,攜手提升ARM服務(wù)器芯片與FPGA芯片及數(shù)據(jù)中心連接解決方案之間的兼容性,預(yù)計(jì)這項(xiàng)協(xié)作的成果有望在2018年面市。在2016年早些時(shí)候,高通還與IBM、ARM、Mellanox及Xilinx等廠商共同創(chuàng)建了CCIX聯(lián)盟,開(kāi)始更為積極地參與對(duì)數(shù)據(jù)中心專用加速器芯片的標(biāo)準(zhǔn)定義工作,以求能夠讓自己未來(lái)的ARM服務(wù)器芯片能與這些加速器組合為具有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力的異構(gòu)計(jì)算方案。
雖然高通這幾次出手,還只是它在服務(wù)器生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)建方面的部分舉措,但一直關(guān)注硬件技術(shù)的權(quán)威網(wǎng)媒
Anandtech已經(jīng)給出了這樣的評(píng)價(jià):“這足以說(shuō)明高通在非常認(rèn)真地對(duì)待自己的服務(wù)器業(yè)務(wù)。”
高通的最后一個(gè)優(yōu)勢(shì),就是穩(wěn)穩(wěn)接上了中國(guó)的地氣,抓住了進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的先機(jī)。中國(guó)市場(chǎng)對(duì)ARM有著旺盛的需求,在國(guó)家自主發(fā)展的政策引領(lǐng)下,中國(guó)服務(wù)器、HPC等關(guān)鍵信息設(shè)備亟需實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,開(kāi)放的ARM架構(gòu)是一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的對(duì)象。
實(shí)現(xiàn)高通這一戰(zhàn)略的關(guān)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(zhàn)略合作協(xié)議并為合資企業(yè)“貴州華芯通半導(dǎo)體技術(shù)有限公司”揭牌。根據(jù)協(xié)議,高通將向華芯通提供服務(wù)器芯片技術(shù)許可,并提供設(shè)計(jì)和技術(shù)支持。前文曾提及貴州華芯通半導(dǎo)體技術(shù)有限公司北京研發(fā)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(gòu)服務(wù)器芯片領(lǐng)域通力合作所取得的一個(gè)重要進(jìn)展。
在移動(dòng)芯片領(lǐng)域,對(duì)于如何借助中國(guó)手機(jī)廠商擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)生態(tài),高通已經(jīng)是個(gè)中好手,看來(lái)這種經(jīng)驗(yàn)同樣有助于高通擴(kuò)大服務(wù)器芯片的生態(tài)。與中國(guó)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(shù)優(yōu)勢(shì),更為靈活地定制開(kāi)發(fā),更快地推出適合中國(guó)市場(chǎng)的服務(wù)器芯片,推動(dòng)中國(guó)自主創(chuàng)新;對(duì)于高通來(lái)說(shuō),面對(duì)前景一片大好的中國(guó)市場(chǎng),以這種技術(shù)輸出的形式能夠更快地站穩(wěn)腳跟,做大中國(guó)市場(chǎng)的“蛋糕”。
能否撼動(dòng)英特爾王座？
從Facebook、阿里、百度等大型互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛對(duì)ARM拋出橄欖枝,能夠看出英特爾在數(shù)據(jù)中心的“王座”已經(jīng)不再那么牢靠。
在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)、社交、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)所帶來(lái)的這場(chǎng)新技術(shù)革命中,數(shù)據(jù)中心正從少數(shù)廠商、單一架構(gòu)、軟硬件緊密耦合引領(lǐng)的創(chuàng)新,走向用戶引領(lǐng)、多方響應(yīng)、異構(gòu)共榮、軟件定義硬件的創(chuàng)新。而高通在其中扮演的,正是一個(gè)帶來(lái)活力、創(chuàng)造多樣化和更多協(xié)作機(jī)會(huì)的角色。
但是,從唯物辯證法上來(lái)看,外因固然重要,內(nèi)因才是起決定性的因素。數(shù)據(jù)中心新趨勢(shì)、市場(chǎng)新需求給每一個(gè)ARM架構(gòu)玩家提供的機(jī)會(huì)都是均等的,能否抓住機(jī)會(huì),更多靠的還是自身的修為。
對(duì)于ARM服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的“后來(lái)者”高通來(lái)說(shuō),ARM“先驅(qū)”和“先烈”們的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)很值得參考,其一是要加快產(chǎn)品研發(fā)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(tài)圈,彌補(bǔ)ARM在軟件和應(yīng)用層面的短板;其三,自然是要找到關(guān)鍵的客戶,有了成功案例的刺激和示范作用,才能讓ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片獲得更大的動(dòng)力和加速度。
未來(lái)不遠(yuǎn),一切可期。2017年將是關(guān)鍵的一年,且看高通接下來(lái)如何出招。