長久以來，服務器、數(shù)據(jù)中心領域一直是x86 CPU架構的天下，但是隨著市場需求、應用負載的多元化，隨著云計算、邊緣計算、高性能計算的不斷演進，RISC－V、ARM等架構也都迎來了新的爆發(fā)機遇，尤其是ARM，眾多巨頭紛紛參與，生態(tài)建設也是如火如荼。

    比如最近，亞馬遜就發(fā)布了ARM架構的64核心Graviton2，安晟培（Ampere）則推出了80核心的Altra?，F(xiàn)在，Mavell（美滿電子）奉上了第三代ARM芯片“ThunderX3”。

    Marvell的大名很多人可能不太熟悉，但這家歷史悠久的半導體企業(yè)其實隨時都在你身邊，比如機械硬盤主控，絕大部分都出自Marvell的手筆，SSD主控也有豐富的產(chǎn)品。

    Marvell成立于1995年，總部位于美國加州圣克拉拉，在美國、以色列、印度、德國、中國都設有研發(fā)中心，全球員工超過5000人，全球專利超過1萬件，2020財年收入27億美元，核心業(yè)務覆蓋存儲、網(wǎng)絡、計算三大領域，特別是擁有超過15年的高性能多核心CPU研發(fā)經(jīng)驗。

    Mavell旗下?lián)碛型暾腃PU處理器產(chǎn)品線，包括Armada、Octeon TX、Octeon Fusion、ThunderX四大系列，尤其是已經(jīng)悄然成為全球最大的ARM服務器處理器供應商，應用范圍、生態(tài)支持都獨步全球，累計出貨量已突破1億顆。

    2017年，Marvell還以約60億美元的價格收購了美國無工廠半導體企業(yè)Cavium（凱為半導體），進一步增強了ARM平臺的設計能力。

    既然有了成熟的x86，為何要大力推廣ARM？它有什么吸引整個行業(yè)的呢？

    Marvell認為，在架構、工藝、性能、能效、生態(tài)等多個方面，ARM都展現(xiàn)出了更優(yōu)秀的品質，雖然不會也不能全方位取代x86，但是在部分特定領域，尤其是云計算、高性能計算等，已經(jīng)明顯超越x86。

    架構方面，x86一直是一個架構打天下，從服務器數(shù)據(jù)中心到桌面筆記本消費級，都基于同一個架構衍生不同的產(chǎn)品，缺乏靈活性，尤其是在并行處理方面，而且規(guī)模越做越大，也導致成本、功耗越來越無法滿足需求。

    工藝方面，Intel已經(jīng)失去了領導地位，至強系列至今還是14nm，AMD雖然走到了7nm，但又在架構上“取巧”使用chiplet多芯片誰家，導致內(nèi)存帶寬、內(nèi)存延遲明顯不足，ARM方面則跟著臺積電一路走到了7nm，并即將進入5nm。

    性能和能效方面，Marvell認為ARM架構的單線程性能已經(jīng)是一流水準，多線程和平臺性能更是遙遙領先，內(nèi)存帶寬、延遲同樣優(yōu)秀，而且功耗低、能效高。

 生態(tài)方面，x86雖然歷史悠久，但負擔也很重，比如考慮各種歷史甚至是消費級兼容性，ARM則沒有過多拖累，架構直接為服務器優(yōu)化而生。

    同時，軟硬件行業(yè)對ARM的支持也越來越豐富，比如Marvell ThunderX2已經(jīng)被20多家終端客戶部署在大規(guī)模云計算、高性能計算市場，包括微軟Azure、HPE、Cray、Atos、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、桑迪亞國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室、布里斯托大學、萊徹斯特大學等等。

    甚至，Intel的一些軟硬件技術同樣支持ARM平臺，NVIDIA、AMD GPU同樣也支持。

    接下來說說具體產(chǎn)品。Marvell ThunderX系列嚴格遵循每兩年升級一代的路線圖，ThunerX2系列誕生于2018年，而在今天的主角ThunerX3之后，2022年還將看到ThunerX4，工藝也是一路升級，28nm、16nm、7nm……

    ThunerX3采用臺積電7nm DUV工藝制造，基于Marvell自主研發(fā)架構，指令集兼容ARM v8．3＋，最多96個核心，而且繼續(xù)支持4線程，也就是最多384個線程，是上一代的整整三倍，而且支持雙路并行，此時單系統(tǒng)可提供128個核心、768個線程。

    同時，頻率方面基準最高2．4GHz，最高加速3．1GHz，比上代還提高了100MHz。

    新的內(nèi)核集成四個128－bit Neon SIMD單元，就寬度而言等效于一個x86 AVX－512，從而大大提高了浮點性能。Intel至強最高端型號兩個，AMD霄龍則是每核心兩個256－bit SIMD單元，基本等效。

    內(nèi)存支持八通道DDR4，頻率達3200MHz，并支持64條PCIe 4．0（16個控制器），比上代PCIe 3．0更進一步而且增加了8條通道，未來還會隨著PCIe 5．0／6．0標準的演進而升級。

    當然了，企業(yè)級的RAS、虛擬化這些都是必不可少的元素。

    接下來說說性能，當然都是來自Marvell官方的數(shù)據(jù)，而且具體性能表現(xiàn)取決于特定的工作負載。

    綜合性能方面，ThunderX3對比上代IPC（每時鐘周期指令數(shù)）性能提升超過25％，基本可視為架構本身的進步幅度，而結合更高的運行頻率，單核心性能提升超過60％，再加上大大增加的核心數(shù)，整體性能提升可以超過3倍！

    對比x86雙雄，ThunderX3的優(yōu)勢不在于絕對性能，而是更好的能效，相比于AMD Rome二代霄龍可高出30％，對比Intel二代可擴展至強更是領先多達1．2倍。

    ThunderX3并不貪大求全，主攻市場只有兩個，一是云計算，包括大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、流媒體、Web、搜索、存儲、移動應用開發(fā)、手游等等，其高度并行、豐富I／O、超低延遲、ARM原都是獨特優(yōu)勢。

    性能方面，單核心四線程可以帶來可觀的性能提升，常見應用中最多可以提升達80％，特定負載下甚至能見到3－4倍的提升。

    對比AMD二代霄龍、Intel二代可擴展至強，ThunderX3在云端也毫不示弱，所服務的領域內(nèi)已經(jīng)全面勝出，而且延遲更低，而且支持更多數(shù)量的虛擬機。

    第二個主攻方向就是高性能計算，包括政府部門、天氣預報、油氣勘探、計算機輔助工程、生物基因、電子設計自動化等，高內(nèi)存帶寬、高能效、高并行性的特點可以說非常適合。

    對比兩家x86方案， ThunderX3在浮點、內(nèi)存帶寬指標以及量子化學、計算流體動力學、計算化學、矢量物理等應用方面，都有著不俗的表現(xiàn)。

    對于ThunderX3的市場前景，Marvell也是非常積極樂觀，透露現(xiàn)在部署ThunderX2的超過20家客戶，都在準備升級ThunderX3，而后續(xù)的ThunderX4還會繼續(xù)帶來大幅度的提升。

    中間的是上代ThunderX2