杀死三星CPU后 Arm入局数据中心胜算几何

zlei · 发表于 2019-12-12 11:24:02

12 月 10 日讯，苹果官方称，其最新处理器 A13 共包含 85 亿个晶体管。1995 年，皮克斯第一步动画电影《玩具总动员》上映，背后共有 117 台服务器进行数据支撑，而对应晶体管数量为 10 亿。简单换算可知，搭载 A13 的 iPhone 11 系列手机数据处理能力，在 24 年前可覆盖 8.5 部动画长片的运算。

硬币两面不破不立

压力背后往往是机遇，因为不破不立。最佳的例子是，数据体量爆发式增长的同时，也直接催生包括半导体架构提供商、云计算服务供应商、传统半导体设计厂商等在内，涵盖全产业链的巨大市场。IDC 数据显示，截止 2023 年，数据中心市场规模可达 3000 亿美元，而数据总量在 2025 年可增至 175ZB。

图源 | Arm 官网

如果数据中心处理器领域，英特尔以 90%市场份额占据头把交椅，而来势汹汹的 AMD 通过霄龙 7742 处理器 “64 核+128 路通道”配置，在多个跑分比拼中，均远超英特尔 Xeon Platinum 8280，双方的舆论争霸为行业源源不断输送谈资。

但值得注意的是，AMD 处理器基于 X86 架构——由英特尔主导的生态。而反观在服务器级别 GPU 领域，与英特尔有正面交锋的英伟达；以亚马逊为首的主流云计算服务提供商开启芯片自研之路；代号为 Astra 弃用主流的英特尔平台，使用 Marvell Thunder X 计算平台，构建超算项目 Astra。追本溯源，均来自 Arm 架构的支撑。

上月，三星宣布解散位于美国奥斯汀的 CPU 部门，宣告其基于 Arm 架构全自研的 CPU 计划失败。至此，除了苹果手机外，目前市面上的移动终端内置处理器，无一例外地使用 Arm 架构与方案。从竞争角度出发，并不利于创新与改进的迸发。同理可参考桌面端，在 AMD 发布 Zen 系列处理器前面，英特尔相关产品性能在两年内未做跨越式改进。

杀死对手绝对主导

三星 CPU 研发部门成立于 2012 年，作为对标 Arm 架构处理器被给予厚望。早前代号为 M1 的处理器被用于 Exynos 8890 的 SoC 方案，最新款 M5 处理器被用于 Exynos 990 解决方案中。虽然其退出该市场主要原因为研发成本过高外加销售利润无法支撑。

但是，该事件的直接推力是，Arm 接连推出 Deimos (Cortex-A77) 与 Hercules (Cortex-A78) CPU 核，以及基于 ARMv9 架构的处理器处理器，不断提升三星追赶门槛，最终导致其缴械投降，重新直接采用 Arm CPU 架构。

同样是各自领域的架构主导者，与英特尔主动挥刀斩移动基带业务不同的是，Arm 并未止步于移动端的绝对优势，其在服务器领域的雄心壮志从未泯灭。

2017 年，高通基于 Arm 架构推出面向服务器市场的芯片解决方案，但仅在一年后便宣告失败。有趣的是，至此双方走向不同的道路。

相对薄弱从未止步

高通发布 Cloud AI 100 解决方案，用于数据中心 AI 推理预算。虽然官方目前并未透露该芯片组的底层架构，但业内人员分析称，其是专用集成电路 ASIC，有可能采用与谷歌张量处理单元（Tensor Processing Unit）类似的模式，以正面应对来自英伟达与英特尔的挑战。

与此同时，Arm 与亚马逊合作，开放代号为 Cosmos 平台，赋能亚马逊云服务器专用处理器 Graviton 的构建。据悉，基于 Graviton 的第一代服务器具备 30%的性价比优势，第二代对应的提升可达 40%。

Synergy Research Group 数据显示，截止 2018 年 Q1，亚马逊占全球云端硬件市场的 33%，远领先于微软（13%）与谷歌（6%）。

英伟达创始人兼 CEO 黄仁勋预测，截止目前，Arm 已拥有超过 1000 亿台计算设备，而在未来几年，该数字将超过 1 万亿台。因此，其与 Arm 等科技企业联合，推出 GPU 加速 Arm 服务器，通过联盟企业共同开发，能满足从云端到边缘端等多样化的高性能计算需求。

此外，今年 4 月，Arm 投资专注于服务器处理器的初创公司 Ampere。该公司由前英特尔总裁 RenéeJames 创立，去年 10 月推出 eMAG 系列处理器。早前，其购买 AppliedMicro 基于 X-Gene ARM 的服务器资产，并提供定制的基于 ARM v8.0 架构的 32 核芯片。

鉴于 Arm 并没有投资处理器设计公司的传统，业内分析认为，此计划与 Ampere 在处理器市场展开更深入合作。近日，Ampere 发布基于 ARM 架构的服务器芯片平台——eMAG 工作站，采用单处理器插槽设计，安装于 XL-ATX 机箱中。

该平台带有 32MB 的 L3 缓存、42 条 PCIe 通道以及 8 个内存通道。最高支持 512GB 的 DDR4-2666 内存、NVMe 固态硬盘、SATA 硬盘以及 IPMI 接口，包括视频输出和 PCIe 3.0 x8 扩展插槽(有驱动即可添加)。

图源 | 网络

超算方面，美国能源部下属的桑迪亚国家实验室宣布建造 ARM 处理器的超算 Astra，浮点性能 2.3PFLOPS。其中，基于 Arm 架构的处理器 ThunderX2，支持单路 32 核、双路 64 核配置，支持每核 4 线程，标准频率 2.5GHz，加速频率 3GHz。虽然性能比 TOP500 头部超算相差甚远，但之于 Arm 阵营意义重大。

写在最后

就目前以 X86 架构处理器在数据中心与超算领域的市占率，Arm 阵营短期内无法进入至中心位置，但云计算与人工智能趋势之下，搭载海量软件应用的数据处理，可能产生更多元化的需求。用户倾向于为单一数据模块配置更高性价比的处理器解决方案。
相对传统意义的数据处理，在进行海量机器学习与推理任务下，在智能存储与软件定义网络场景中时，Arm 架构的 GPU 与引擎更具优势。但正如上文提及，多维度竞争才是推动整个产业创新前行的唯一解药。