云服務(wù)廠商掀起自研芯片潮 Arm將成為首選

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）在近期舉辦的云棲大會上，阿里巴巴正式發(fā)布了旗下平頭哥自研的“倚天710”芯片。至此，全球靠前的云服務(wù)廠商中，近半都開發(fā)出或投入了自研芯片的開發(fā)，更關(guān)鍵的是，他們無一例外地都選擇了Arm作為芯片架構(gòu)。

亞馬遜——Graviton2

亞馬遜可以說是最靠開始自研服務(wù)器芯片的云服務(wù)廠商，2015年，該公司花3.5億美元收購了以色列芯片公司Annapurna labs。屆時起，亞馬遜就在為其云基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計開發(fā)定制芯片，最終在2018年發(fā)布了第一代AWS Graviton 處理器，支持該處理器的A1也成了其云服務(wù)AWS上第一個基于Arm的實例。第一代Graviton處理器基于Cortex-A72內(nèi)核，最大時鐘頻率達(dá)到2.3GHz，低上45%的成本使其成了很多入門用戶的首選。

2020年，亞馬遜發(fā)布了第二代自研處理器Graviton2，這款處理器基于64位的Arm Neoverse N1內(nèi)核，該核心與Cortex-A76近乎類似，但加入了不少針對基礎(chǔ)設(shè)施工作的強化特性。Graviton2采用了臺積電的7nm制程工藝，集成了64顆核心，在CMN-600 Mesh互聯(lián)技術(shù)的支持下可以做到2TB/s的帶寬。

與第一代Graviton相比，Graviton2提供4倍的計算核心，7倍的計算性能。基于Graviton2的實例與同等級的x86實例相比，性能要高上40%，成本卻要低上20%。不僅如此，Graviton2也成了AWS最省電的處理器，同樣的能耗下，Graviton2的性能要比AWS中的其他處理器高上2到3.5倍。

阿里巴巴——倚天710

作為市場占有率排名第三的阿里巴巴，同樣發(fā)掘了定制芯片在云服務(wù)上的潛力。阿里云今年上線了基于Ampere Altra的Arm服務(wù)器實例，通過Arm與阿里巴巴在Java工作負(fù)載分析和調(diào)試，阿里云的龍井JDK在Arm架構(gòu)下性能提高了50%。

在剛舉辦的云棲大會上，阿里巴巴終于發(fā)布了由旗下半導(dǎo)體公司平頭哥自研的倚天710芯片。該芯片采用了臺積電5nm制程工藝和基于Armv9的內(nèi)核，最高時鐘主頻達(dá)到3.2GHz。且核心數(shù)為128核，支持8個DDR5內(nèi)存通道，加上64kb的一級緩存和1MB的二級緩存，基本與Arm上半年發(fā)布的Neoverse N2完全一致。

Neoverse N2為N1的下一代架構(gòu)，在同等的時鐘頻率下，標(biāo)量性能要比上一代高上40%。阿里云表示，倚天與業(yè)界頂級Arm服務(wù)器芯片基于SPECint2017進(jìn)行測試對比時，性能高上20%，能效比更是高上50%。這里提到的頂級Arm服務(wù)器芯片并為指出是亞馬遜的Graviton2，但在5nm、Armv9等等新技術(shù)的加持下，擁有這樣的性能與能效提升也不足為其。

華為——鯤鵬920

業(yè)界首個7nm的服務(wù)器Arm處理器其實是華為于19年1月發(fā)布的鯤鵬920，該處理器雖然用到了Arm授權(quán)的Armv8.2架構(gòu)，但集成的最多64顆核心均為華為自研，主頻可達(dá)到2.6GHz，支持8通道的DDR4內(nèi)存。在華為的Taishan服務(wù)器和華為云的K系列實例中，都用到了這顆處理器，這也是業(yè)內(nèi)首個內(nèi)置直出100GE網(wǎng)絡(luò)能力的通用處理器。

華為的云服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，其中之一的因素就是其在存、算、存、管、智方面的自研芯片。在華為的應(yīng)用一代、研發(fā)一代、規(guī)劃一代的路線中，鯤鵬930芯片原本預(yù)計在今年就會面世了，然而由于供應(yīng)鏈的限制，是否還能推出也成了未知數(shù)。

谷歌微軟紛紛入局

去年年底，業(yè)內(nèi)傳出消息，微軟也在為其云服務(wù)Azure開發(fā)自研芯片，使用的也是Arm架構(gòu)。微軟在Arm架構(gòu)上的設(shè)計經(jīng)驗并不算多，此前也只是和高通共同設(shè)計消費級的筆記本芯片，近期更是傳出與AMD共同設(shè)計下一代筆記本Arm芯片。

谷歌雖然早就開始自研服務(wù)器芯片，但其TPU與Argos芯片一個用于張量處理，一個用于視頻處理，并非通用計算芯片。今年谷歌招募了英特爾老將Uri Frank來設(shè)計服務(wù)器芯片，很有可能也會選擇拿Arm授權(quán)開發(fā)自研核心。

結(jié)語

在云服務(wù)上，自研芯片帶來的成本降低是巨大的。云服務(wù)頭部廠商基本定型之后，價格戰(zhàn)就成了拉攏新客戶留住老用戶的必經(jīng)之路，Arm服務(wù)器芯片帶來的高功效意味著他們可以推出定價更低的實例。但設(shè)計能力、設(shè)計成本等多因素的取舍使得不少服務(wù)器芯片廠商開始選擇不同的技術(shù)路線，有的緊跟Arm Neoverse核心，有的則選擇了自研。

比如上文提到的Ampere，該公司今年發(fā)布的Altra Max依然將采用Arm Neoverse N1的核心，但他們計劃在明年發(fā)布的5nm芯片Siryn上用上自研核心。而Marvell卻選擇了停止自己ThunderX Arm核心的開發(fā)，在今年年底試產(chǎn)的OCTEON采用Neoverse N2核心。

不可否認(rèn)的是，Arm在服務(wù)器芯片領(lǐng)域的存在感已經(jīng)越來越強，自研芯片的方案對于云服務(wù)廠商擁有難以抗拒的吸引力。盡管x86目前在大規(guī)模運算中仍處于壟斷地位，但憑借Arm在高性能計算、異構(gòu)與功效上的持續(xù)創(chuàng)新，十年之內(nèi)超車也不無可能。

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編輯：jq