x86、Arm和RISC-V三大架構服務器CPU戰(zhàn)況

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）隨著近日英偉達公布2024財年第一季度的財報，超過預期的成績再度讓大家認識到了服務器市場激增的需求。英偉達憑借其GPU在服務器領域的主導地位，交出了一份令人滿意的答卷。可在服務器CPU領域，卻又是另一片光景，英偉達從過去的觀戰(zhàn)方變成了如今的參戰(zhàn)方，也陷入了三大架構混戰(zhàn)的戰(zhàn)局中去。

x86的你來我往

由于x86賽道的玩家相當有限，且兩家廠商都不愿意放棄這塊蛋糕，所以呈現(xiàn)了一種互相拉扯的局面。盡管英特爾占據(jù)主導地位多年，但這幾年來AMD已經(jīng)有了迎頭趕上的趨勢，憑借EPYC系列處理器蠶食了英特爾不少份額。

從Mercury Research的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，在服務器的x86 CPU市場，AMD的份額從年初的10.7%增長至17.6%，而英特爾則從89.3%降低至82.4%。雖然兩者差距依然巨大，但多虧了AMD持續(xù)的戰(zhàn)略投入和穩(wěn)扎穩(wěn)打，AMD有望在今年將這一份額進一步提升至20%。

且得益于EPYC處理器上集成的AMD Infinity Guard技術，AMD的處理器在不少CSP那相當吃香，包括微軟Azure、谷歌云和Oracle Cloud都將其視為機密計算首選方案。加上AMD在AI軟件支持上也取得了長足的進步，包括支持PyTorch 2.0為ROCm軟件提供原生支持，以及TensorFlow 2.12版本開始提供TensorFlow-ZenDNN擴展，進一步加強EPYC CPU在神經(jīng)網(wǎng)絡推理上的靈活性。

這有一部分原因則是英特爾在備受期待的Sapphire Rapids上頻繁踩坑，雖說今年3月，該處理器已經(jīng)正式開始交付，但可以說選了個最差的時機。英特爾表示Sapphire Rapids獲得了400多個設計勝利，可從市場現(xiàn)狀來看，今年不少CSP都選擇在服務器CPU上砍單，據(jù)有關人士透露，微軟在下半年砍掉了50%到70%的Sapphire Rapids訂單。

更不用說如今第五代Xeon處理器Emerald Rapids已經(jīng)開始送樣，且計劃今年第四季度開始交付，意味著Sapphire Rapids在出貨兩個季度后就要與下一代產(chǎn)品同臺競爭?？梢钥闯?，英特爾加快了設計步伐，試圖扭轉(zhuǎn)頹勢，所以這一你來我往的局面應該還會持續(xù)下去。可需要注意的是，在整個服務器CPU市場中，奪去英特爾市場份額可不僅僅是AMD，還有其他虎視眈眈的非x86架構，比如Arm。

群雄逐鹿的Arm

曾幾何時的Arm架構想要在服務器上發(fā)力，卻始終沒能撼動x86分毫，以至于彼時的高通都決定放棄Arm服務器市場，華芯通的昇龍4800也成了“絕唱”，可這其實完全可以歸結為時運不濟。隨著Arm Neoverse推出后，Arm很快就打了個漂亮的翻身仗。

隨即面世的Ampere Altra和Graviton2都是基于Neoverse N1打造的，并迅速在市場找到了定位，也終于開始普及商用。之后的Neoverse V1和Neoverse N2更是開啟了大廠角逐之爭，英偉達、Marvell、平頭哥等紛紛入局，為Arm的服務器生態(tài)添磚加瓦。

由于服務器處理器不像MCU那樣，基于Arm Neoverse架構設計需要巨大的人力與財力支撐，所以目前Arm的服務器芯片基本是大廠之間的廝殺。在公版核心架構相同的情況下，這些Arm服務器芯片紛紛用上了最先進的制造工藝，所以更加考驗廠商們的芯片設計能力，但Chiplet等技術的出現(xiàn)，其實也給到了這些廠商快速迭代產(chǎn)品搶占更多市場份額的機會。

比如英偉達選擇了利用其NVLink技術來拼接成144個Neoverse V2核心的Grace Superchip，而Ampere Computing選擇了自研Arm核心推出了192核心的Ampere One處理器。AWS在持續(xù)基于公版Neoverse核心打磨其Graviton系列處理器的同時，也在利用Arm標準核心為其Nitro控制器打造完整的DPU生態(tài)。

在服務器軟件生態(tài)上，Arm也已經(jīng)開始發(fā)力，無論是DevOps、虛擬化都已經(jīng)對Arm架構提供了完整的支持。加之此前的日本富岳超算A64FX處理器和不久前公開的印度Aum處理器，Arm在HPC應用上的軟件支持也在逐步到位。

進展飛速的RISC-V

上文中，我們提到Chiplet等設計技術為Arm服務器CPU快速迭代提供了便利，可這一通用技術也為新秀RISC-V提供了縮短TTM的機會，比如Ventana Micro Systems的Ventana V1。Ventana表示Veyron V1的單槽SPECint2017跑分已經(jīng)高出了Xeon Ice Lake 8380、EPYC Milan 7763、AWS Graviton3等競品，但在服務器CPU領域這類跑分的說服力并不強，CSP廠商看重的還有擴展性、軟件生態(tài)適配程度，而這些恰恰是RISC-V服務器CPU欠缺的。

除此之外，今年已經(jīng)有了RISC-V服務器CPU露面，為RISC-V在服務器領域的沖鋒打頭陣，比如算能的算豐SG2042。SG2042基于64個高性能RISC-V核心設計，主頻高達2GHz，且支持雙路CPU互利。最重要的是，SG2042既是首個服務器級別的RISC-V CPU，也是目前唯一已經(jīng)提供板卡和開發(fā)套件方案的RISC-V服務器CPU。

同樣不可否認的是，在系統(tǒng)及軟件的支持上，RISC-V服務器進展飛速，比如在開源社區(qū)的助力下，Deepin、開源歐拉都已經(jīng)陸續(xù)宣布成功適配SG2042服務器板卡?？蛇@并不代表目前的RISC-V服務器CPU處于開箱即用的狀態(tài)，如今這些系統(tǒng)的桌面環(huán)境上僅僅支持一些文檔辦公、影音娛樂應用，還有大量服務器軟件與庫的適配和移植工作需要完成，諸如虛擬化等。

RISC-V潛力巨大，但要想追平x86甚至是Arm如今的進度，還有不小的差距。但這也就是開源社區(qū)的優(yōu)勢和魅力了，Arm花了十數(shù)年才達到如此里程，RISC-V或許只需要不到一半的時間。

戰(zhàn)況展望

從創(chuàng)新性、成本乃至性能等角度來看，其實Arm以及未來的RISC-V都會是極具競爭力的服務器CPU架構，可現(xiàn)今的服務器仍是一個固執(zhí)且切入周期較長的市場，x86目前尚未觸及設計和工藝的瓶頸，即便有了AI加速器、DPU等組件的加入，服務器架構并沒有發(fā)生劇變，所以x86在未來的十年內(nèi)依然將占據(jù)主導地位。

只不過隨著設計方法、制造工藝的同步，Arm已經(jīng)在該領域開啟了較為成熟的商業(yè)化進程，隨著時間的推移，市場份額會逐漸升高。至于RISC-V，目前服務器生態(tài)尚不成熟，很難獲得大型CSP的青睞，要知道CSP即便選擇自研芯片也會給到客戶更多選擇，但RISC-V目前還沒有打入任何一家的跡象。

這也是RISC-V在其他高性能計算領域的最大弱勢，落地應用的欠缺使得其很難作為完善的商業(yè)方案推廣。所以服務器CPU的戰(zhàn)局依然激烈，任何一方這時候開始卸力都會像英特爾一樣，轉(zhuǎn)瞬之間就被吞掉大量市場份額。