《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新興產(chǎn)業(yè)邊緣計(jì)算與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心

2020-11-15
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察

隨著實(shí)際應(yīng)用的需求,邊緣計(jì)算已經(jīng)不只是個(gè)概念,具有越來越重要的應(yīng)用意義。邊緣計(jì)算之所以受到重視,主要是因?yàn)楹A吭鲩L的數(shù)據(jù)已經(jīng)使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心以及云計(jì)算平臺難以招架,此時(shí),處于大型數(shù)據(jù)中心和端側(cè)之間的微縮版“小型數(shù)據(jù)中心”(邊緣計(jì)算就在這里發(fā)生)應(yīng)運(yùn)而生。

它的主要特點(diǎn)包括:低延遲,因?yàn)樗懔Σ渴鹪谠O(shè)備側(cè)附近,響應(yīng)實(shí)時(shí)性強(qiáng);低帶寬運(yùn)行,因?yàn)榻咏脩?,所以不需要高傳輸帶?安全,因?yàn)閿?shù)據(jù)在本地采集,本地分析、處理,從而減少了數(shù)據(jù)暴露在公共網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會(huì),保護(hù)了數(shù)據(jù)隱私。

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可以說,邊緣計(jì)算與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算既有很強(qiáng)的協(xié)同關(guān)系,也存在著一定的競爭關(guān)系。這樣,包括微軟、亞馬遜、谷歌,阿里、華為、百度等云服務(wù)巨頭廠商在內(nèi)的各路神仙都在積極部署邊緣計(jì)算。這就給眾多芯片廠商提供了更加廣闊的市場發(fā)展空間。

一、老牌兒勁旅的爭奪

數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算的核心芯片就是CPU,而這正是英特爾這個(gè)“計(jì)算王”稱霸行業(yè)多年的根基所在,其CPU在企業(yè)級計(jì)算領(lǐng)域的市占率一直保持在90%左右。然而,邊緣計(jì)算會(huì)帶來的紅利給了英特爾不小的緊迫感,近些年,該公司越來越重視在邊緣側(cè)算力的布局,特別是在工業(yè)邊緣計(jì)算,以及多接入邊緣計(jì)算 (MEC) 平臺推廣方面不遺余力,還特別推出了專門適用于邊緣側(cè)的至強(qiáng)Xeon D等一系列芯片。

近些年,英特爾在數(shù)據(jù)中心的最強(qiáng)勁競爭對手非英偉達(dá)莫屬了。由于抓住了GPU在數(shù)據(jù)中心所需的AI算力這一風(fēng)口,使得英偉達(dá)在企業(yè)級計(jì)算領(lǐng)域的風(fēng)頭幾乎蓋過了英特爾,為了追趕英偉達(dá),英特爾先后收購了幾家AI初創(chuàng)公司,最具代表性的就是Nervana和Habana Labs,這當(dāng)中也經(jīng)歷了各種不如意和挫折,在用AI芯片這一新產(chǎn)品捕獲大客戶“芳心”的道路上,老牌兒企業(yè)也是一路艱辛。

在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)優(yōu)勢被一點(diǎn)點(diǎn)蠶食的情況下,英特爾正在用其最擅長的CPU拓展著邊緣計(jì)算市場,這也正是英特爾的優(yōu)勢所在。而憑借GPU逐步做大數(shù)據(jù)中心市場之后,英偉達(dá)的雄心也在膨脹,同樣瞄準(zhǔn)了具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ倪吘売?jì)算市場,也正是因?yàn)槿绱?,其對Arm發(fā)起了并購邀約。

在公開收購Arm之前,英偉達(dá)就已經(jīng)推出過專門用于邊緣側(cè)的計(jì)算芯片,典型代表是邊緣超級AI計(jì)算機(jī)Jetson Xavier NX,還包括Jetson AGX Xavier,Jetson TX2系列和Raspberry Pi競爭對手Jetson Nano。Jetson Xavier NX運(yùn)行在基于Arm的Carmel微體系結(jié)構(gòu)的六核SoC上。可見,英偉達(dá)的邊緣計(jì)算芯片與Arm關(guān)系緊密,而Arm與英特爾CPU相比,雖然整體性能仍有差距,但其低功耗特性,以及適中的算力,與邊緣側(cè)計(jì)算需求不謀而合,這正可以拓展英偉達(dá)在CPU方面的空白,同時(shí)又可較為平滑地過渡到邊緣計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域。

英偉達(dá)還于今年推出了新款EGX平臺,該平臺能夠?qū)崟r(shí)感知、理解和處理數(shù)據(jù),無需首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端或數(shù)據(jù)中心。據(jù)悉,EGX平臺可以從基于Jetson Nano處理器的輕型服務(wù)器——能夠以幾瓦的功耗每秒鐘處理0.5萬億次操作,擴(kuò)展到基于邊緣服務(wù)器NVIDIA T4機(jī)架的微型數(shù)據(jù)中心——可以每秒完成10000萬億次操作。該公司在邊緣側(cè)應(yīng)用領(lǐng)域的芯片產(chǎn)品越來越多,如果能夠成功收購Arm,將為其與英特爾在該領(lǐng)域的競爭增添一枚重重的砝碼。

談到企業(yè)級計(jì)算CPU,就一定會(huì)想起英特爾的老對手AMD。后者本來已經(jīng)無還手之力了,在該領(lǐng)域的市占率一度下降到了1%。然而,在新任CEO Lisa Su的帶領(lǐng)下,臥薪嘗膽、苦練內(nèi)功,制定了符合市場需求的產(chǎn)品路線,在正確的道路上越走越快,5年時(shí)間內(nèi),其PC端CPU市場份額已經(jīng)達(dá)到了37%左右,企業(yè)級計(jì)算的市占率也從低谷期的1%上升到了8%。

然而,企業(yè)級市場的競爭壁壘要遠(yuǎn)大于PC端的,也正是因?yàn)槿绱?,英特?0%的市場份額依然難以撼動(dòng),如果只靠研發(fā)產(chǎn)品這一條腿的話,很難保持持久的競爭力,兩條腿走路才能更有力量且持久,而另一條腿就是并購,因此,AMD收購賽靈思恰逢其時(shí)。

雖然這一并購案還未得到官方證實(shí),但從產(chǎn)品組合以及融合發(fā)展策略上來看,對賽靈思的收購,對AMD來說,沒有比這更優(yōu)的方案了。

單靠CPU與英特爾在企業(yè)級市場競爭,已經(jīng)顯得心有余而力不足,如果能整合賽靈思的FPGA,顯然會(huì)增大AMD的競爭砝碼。更重要的是,CPU+FPGA的組合,可以使AMD在具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ倪吘売?jì)算領(lǐng)域更得心應(yīng)手,不只局限于增量空間有限的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心市場。

作為FPGA行業(yè)的霸主,賽靈思也一直在拓展其在企業(yè)級計(jì)算市場(這里主要是指數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算)的發(fā)展空間,不過,與CPU相比,F(xiàn)PGA并沒有算力方面的優(yōu)勢,而這也是其一直未能在數(shù)據(jù)中心闊步前進(jìn)的重要原因,不過,F(xiàn)PGA的靈活性及其在通信方面的優(yōu)勢,也是CPU無法比擬的。也正是憑借這些特色,賽靈思在工業(yè)、醫(yī)療、航空航天、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域發(fā)展得如魚得水,而這些領(lǐng)域正是邊緣計(jì)算的主要市場所在。因此,相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心,F(xiàn)PGA在邊緣計(jì)算方面是有優(yōu)勢的。這或許是AMD收購賽靈思的一個(gè)重要原因,CPU+FPGA的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,可以使AMD在邊緣側(cè)的競爭力倍增。

談到邊緣計(jì)算,就不得不提另一家重要的廠商,它就是Marvell。作為企業(yè)級計(jì)算和通信芯片的重要一支,過去幾年,該公司經(jīng)過多次重組和并購,逐步剝離掉消費(fèi)類等業(yè)務(wù),將資源都集中在企業(yè)級芯片的研發(fā)和市場拓展上了,特別是收購Cavium以后,將Arm架構(gòu)處理器和邊緣計(jì)算應(yīng)用作為了重點(diǎn)拓展領(lǐng)域。

如前文所述,Arm處理器在邊緣計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域有先天優(yōu)勢,將重點(diǎn)放在Arm上的Marvell自然不會(huì)錯(cuò)過這塊市場,特別是推出ThunderX系列處理器之后,更凸顯了其在該領(lǐng)域的發(fā)展雄心,目前,該系列已經(jīng)推出兩代產(chǎn)品,并承諾每兩年升級一次。2018年的ThunderX2基于ARM v8.1架構(gòu),今年推出了第三代ThunderX3,第四代ThunderX4有望于2022年面世。

企業(yè)級計(jì)算、通信和存儲(chǔ)是Marvell的三大核心業(yè)務(wù),通信是重中之重,該公司這方面的業(yè)務(wù)也在向邊緣計(jì)算傾斜,具體芯片就不在此詳述了。

二、新勢力

以上提到的都是在市場上摸爬滾打了幾十年的老牌兒企業(yè),它們要么看到了邊緣計(jì)算的市場發(fā)展前景,盡量早布局,要么就是其產(chǎn)品在邊緣計(jì)算領(lǐng)域有先天優(yōu)勢,從而被看中,以并購或資產(chǎn)重組的方式進(jìn)一步提升競爭力。

此外,由于邊緣計(jì)算是新興市場,就必定有新的年輕企業(yè)看到機(jī)遇并加入戰(zhàn)團(tuán)。

有幾家做Arm服務(wù)器芯片的初創(chuàng)企業(yè)越來越多地受到了業(yè)界關(guān)注,如Ampere等,它們的產(chǎn)品很有特色,但局限于當(dāng)前的Arm架構(gòu)性能,要想在高性能數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算應(yīng)用上與傳統(tǒng)的x86架構(gòu)CPU競爭,還是有很大難度。但是,這些處理器在SBC企業(yè)級計(jì)算,以及邊緣側(cè)應(yīng)用領(lǐng)域,還是有不錯(cuò)發(fā)展前途的。

除了Arm服務(wù)器芯片之外,還有一些新興產(chǎn)品企業(yè)也有望在邊緣計(jì)算領(lǐng)域謀得紅利,如嵌入式FPGA企業(yè),它們將FPGA進(jìn)行了IP化處理,不再是傳統(tǒng)的FPGA芯片,而是向客戶提供FPGA的IP,可以嵌入客戶設(shè)計(jì)的SoC中。這種FPGA幾乎可以覆蓋所有傳統(tǒng)FPGA芯片的應(yīng)用場景,但又不限于這些應(yīng)用,還會(huì)有拓展。這在未來的邊緣計(jì)算領(lǐng)域也會(huì)有發(fā)揮其優(yōu)勢的空間。

三、結(jié)語

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比,邊緣計(jì)算屬于新興應(yīng)用領(lǐng)域,且市場發(fā)展空間十分可觀,這就為相應(yīng)計(jì)算芯片的發(fā)展和創(chuàng)新提供了土壤。

無論是老牌芯片企業(yè)、初創(chuàng)型公司,還是涉足數(shù)據(jù)中心和邊緣計(jì)算芯片的大型云服務(wù)提供商,都在積蓄力量,以求獲得未來競爭的主動(dòng)權(quán)。


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