阿里巴巴芯片分析报告

本文深入剖析阿里巴巴的芯片技术发展脉络，对洞察国内芯片产业发展与互联网企业技术战略转型意义重大。近年来，阿里巴巴凭借自身在云计算、大数据和人工智能领域的深厚积累，在芯片技术研发上取得了显著进展，逐步构建起独特的芯片技术体系与应用生态。

一、阿里巴巴历代芯片和技术总结

（一）玄铁系列处理器IP

2019年，平头哥发布玄铁910，这是一款基于RISC-V开源指令集的处理器IP ，采用12nm制程工艺 ，在性能上达到国际领先水平。玄铁910的诞生，不仅降低了芯片设计门槛，还为国内众多芯片设计企业提供了更多自主选择，助力物联网（IoT）终端芯片发展。它可广泛应用于微控制器、工业控制、智能家电、智能电网、图像处理、人工智能、多媒体和汽车电子等领域 。

随后，平头哥又宣布开源玄铁RISC-V系列处理器（玄铁E902、E906、C906、C910） ，进一步丰富了玄铁家族，通过开放相关工具及系统软件，拉近了RISC-V技术与开发者的距离，推动了RISC-V生态建设。

（二）含光800 AI推理芯片

2019年云栖大会上，阿里巴巴发布第一颗AI芯片含光800 。在业界标准的ResNet-50测试中，含光800推理性能达到78563 IPS（每秒处理78563张照片），比此前业界最好的AI芯片性能高4倍；能效比500 IPS/W，是第二名的3.3倍 。在杭州城市大脑的业务测试中，1颗含光800的算力相当于10颗GPU 。

其性能突破得益于软硬件协同创新：硬件层面采用自研芯片架构，利用推理加速等技术有效解决芯片性能瓶颈；软件层面集成达摩院先进算法，针对CNN及视觉类算法深度优化计算、存储密度，实现大网络模型在一颗NPU上完成计算。

含光800主要应用于视觉场景，已在阿里巴巴内部核心业务如城市大脑、拍立淘商品库图片识别等场景中使用 ，并通过阿里云对外输出AI算力，基于含光800的AI云服务上线，相比传统GPU算力，性价比提升100%。

（三）倚天710通用服务器芯片

2021年，阿里巴巴推出倚天710，这是第一颗采用5nm工艺的服务器芯片，基于最新的Armv9架构 。它集成了超过600亿个晶体，内含128核CPU，主频最高达到3.2GHz，能同时兼顾性能和功耗 。在内存和接口方面，集成业界领先的DDR5、PCIE5.0等技术，有效提升芯片传输速率，可适配云的不同应用场景。

在SPECInt2017基础测试平台上，倚天710跑分达到440分 ，性能超过业界标杆20%，能效比优于业界标杆50% ，能帮助数据中心节能减排 。倚天710是阿里云推进“一云多芯”策略的重要一步，主要用于阿里云数据中心部署，不出售，满足了阿里云对高性能、低功耗服务器芯片的需求，降低阿里巴巴集团内部整体计算成本 。

（四）新型存算一体架构芯片

阿里巴巴达摩院研发的新型存算一体架构芯片，是全球首款基于DRAM的3D键合堆叠存算一体AI芯片 。它可突破冯·诺依曼架构性能瓶颈，满足人工智能等场景对高带宽、高容量内存和极致算力的需求 。在特定AI场景中，该芯片性能提升10倍以上，能效比提升高达300倍 。芯片采用混合键合（Hybrid Bonding）的3D堆叠技术 ，将计算芯片和存储芯片face-to-face地用特定金属材质和工艺进行互联 ，增加带宽，降低数据搬运代价 。内存单元采用异质集成嵌入式DRAM，片上内存带宽可高达37.5GB/s/mm2 ，计算芯片采用流式的定制化加速器架构，对推荐系统进行“端到端”加速 ，在阿里自身推荐系统任务测试中展现出先进性 ，未来在VR/AR、无人驾驶、天文数据计算、遥感影像数据分析等场景有广阔应用前景 。

二、技术亮点剖析

（一）软硬件协同优化

以含光800为代表，硬件架构与软件算法深度协同。硬件通过独特架构设计与推理加速技术，为软件算法运行提供高效硬件平台；软件算法针对硬件特性深度优化计算与存储密度，充分发挥硬件性能，解决传统芯片中硬件与软件适配不佳导致的性能瓶颈问题，极大提升芯片在AI推理任务中的性能与能效。

（二）先进制程与架构应用

倚天710采用5nm先进制程工艺，容纳超600亿个晶体管，实现高度集成 。基于Armv9架构 ，并对其深度定制，在前端架构设计上优化片上互联，采用新流控算法解决核数众多时的带宽瓶颈，提升系统效率与扩展性 ；后端物理实现中灵活调度30种不同EDA软件 ，定制时钟网络和IP技术 ，确保芯片性能与功耗优化，使倚天710在性能和能效比上超越业界标杆。

（三）存算一体创新架构

新型存算一体芯片打破传统冯·诺依曼架构计算与存储分离模式 ，将计算单元和存储单元融合 。采用3D键合堆叠技术和近存计算路线 ，大幅减少数据搬运 ，提升计算并行度和能效 ，有效解决内存墙、功耗墙和性能墙问题 ，为人工智能等对算力和内存带宽要求苛刻的场景提供全新解决方案 。

三、技术线路图分析

（一）短期规划

持续优化现有芯片性能，如提升倚天710在不同云应用场景下的稳定性和兼容性，进一步挖掘含光800在新兴视觉AI领域的应用潜力 。加强与生态伙伴合作，基于玄铁系列处理器IP，推动更多物联网终端设备芯片设计与量产，丰富RISC-V生态软件和硬件适配。

（二）中期规划

计划推出下一代AI推理芯片和服务器芯片，采用更先进制程工艺（如3nm） ，在性能上实现质的飞跃 。针对边缘计算场景，研发专用芯片，满足5G时代边缘设备对低功耗、高性能计算的需求 。深化存算一体芯片技术研究，拓展其在更多复杂AI场景的应用。

（三）长期规划

致力于成为全球领先的芯片研发企业，持续探索前沿芯片技术，如量子 - 芯片融合技术、类脑芯片技术等 。拓展国际市场，将自研芯片技术和产品推向全球，参与国际芯片市场竞争，提升中国芯片产业国际影响力。

四、核心技术解析

（一）自主芯片架构设计

无论是含光800的AI芯片架构，还是倚天710基于Armv9架构的深度定制，阿里巴巴都展现出强大的自主架构设计能力 。通过自主设计架构 ，可根据自身业务需求和技术发展趋势，对芯片的运算单元、存储结构、数据通路等进行优化，实现性能、功耗和成本的最佳平衡 ，摆脱对国外芯片架构的依赖。

（二）RISC-V生态构建

玄铁系列处理器基于RISC-V开源指令集 ，阿里巴巴通过开源处理器、开放工具及系统软件 ，积极推动RISC-V生态建设 。吸引大量开发者和企业参与，形成从处理器IP、芯片设计、软件开发到终端应用的完整生态链，为国内芯片产业在开源指令集领域占据一席之地 ，降低芯片研发门槛和成本。

（三）3D堆叠与先进封装技术

新型存算一体芯片采用的3D键合堆叠技术，以及倚天710在后端物理实现中可能涉及的先进封装技术 ，是阿里巴巴芯片技术的关键支撑 。3D堆叠技术实现芯片间高密度互联 ，提高数据传输速率 ，增加芯片集成度；先进封装技术可提升芯片散热能力、电气性能和可靠性 ，满足高性能芯片对封装的严格要求。

五、最新产品应用与实践

（一）云计算与数据中心

倚天710在阿里云数据中心大规模部署 ，为阿里云的弹性计算、数据库、大数据分析等服务提供强大算力支持 。在处理大规模数据计算任务时，倚天710凭借高性能和高能效比，有效降低数据中心能耗和运营成本 ，提升服务响应速。例如，在电商大促期间，可快速处理海量用户访问和交易数据，保障阿里云服务稳定运行。

（二）人工智能与机器学习

含光800在阿里巴巴内部人工智能业务中广泛应用，如搜索推荐、图像识别、视频直播等领域。在搜索推荐系统中，含光800加速机器学习模型推理过程，快速为用户推荐精准商品和内容 ；在图像识别场景 ，如商品图片审核、人脸识别等 ，能高效完成图像特征提取和分类任务 ，提升业务效率和准确性。

（三）物联网与边缘计算

基于玄铁系列处理器IP设计的物联网终端芯片，应用于智能家居、工业控制、智能穿戴等设备 。在智能家居中 ，实现家电设备智能化控制与互联互通 ；在工业控制领域 ，用于传感器数据采集与处理、设备状态监测等 ，提升工业生产自动化和智能化水平 ；在智能穿戴设备中 ，满足低功耗、小型化的计算需求，实现健康监测、运动追踪等功能。

六、结论

阿里巴巴在芯片技术领域从无到有、从弱到强 ，通过一系列创新芯片产品和技术突破，在云计算、人工智能、物联网等领域发挥重要作用 。其技术亮点突出，技术线路图规划清晰 ，核心技术不断突破 ，产品应用逐步拓展 。然而 ，阿里巴巴也面临国际芯片巨头竞争、芯片技术迭代快速等挑战。未来需持续加大研发投入 ，加强技术创新和生态建设 ，提升芯片性能和竞争力 ，为我国芯片产业发展注入强大动力 ，推动国产芯片走向世界舞台。