发力ARM服务器芯片市场 高通底气何在？

　　在服务器CPU市场,英特尔架构一枝独秀,市场份额已连续多年超过90%;POWER和SPARC虽然难挽下滑趋势,但在关键任务领域仍有用武之地;几乎已经退出历史舞台的Alpha架构得益于在中国超算“神威·太湖之光”中的大量应用,被注入了一支强心剂。

　　相比之下,数年前一度被寄予厚望、曾被视为数据中心低功耗变革动力的ARM架构却似乎慢慢淡出了我们的视线。然而,这并不代表它将在数据中心偃旗息鼓。时值2016年收尾和2017年开张之期,高通(Qualcomm)在ARM领域连番发力,让沉寂许久的ARM服务器阵营重鸣号角。

　　2016年11月18日,贵州华芯通半导体技术有限公司北京研发中心正式启用。“华芯通”是由贵州省人民政府与高通公司共同出资设立的合资企业,已经获得ARM v8-A 64位处理器架构授权。“华芯通”将通过引进、消化吸收、再创新,重点针对高端服务器芯片指令集CPU微结构、多核互连、SOC等关键技术开展攻关,开发适合中国市场的先进服务器芯片产品。

　　2016年12月7日,高通宣布全球首款10纳米服务器芯片Qualcomm Centriq 2400开始商用送样,预计2017下半年进入商用市场。作为Qualcomm Centriq系列的首款产品,Centriq 2400采用最先进的10纳米FinFET制程技术,最高可配置48个内核,其所搭载的Qualcomm Falkor CPU,是高通研发的定制化ARM v8内核,通过高度优化可实现高性能,低功耗,特别针对数据中心最常见的工作负载而设计。

　　高通如此高调地对服务器市场“送秋波”、“秀恩爱”,既吸引了从业者的视线,也不免引发疑问:众所周知,高通是移动芯片领域的顶尖厂商,但缘何它会选择这个时间点发力ARM服务器芯片市场呢?

ARM芯片是否还有“搞头”?

　　这个疑问的根源,离不开ARM架构在服务器市场曾有的戏剧性发展经历。

　　大概是2010年,在移动端如日中天的ARM阵营表现出了对于服务器和数据中心的野心。当时,数据中心能耗濒临上限,“大数据”已经露出了爪牙,数据中心迫切地希望找到一种能以较低的功耗来处理大量并行化、轻量化负载的方法,而ARM架构处理器所具备的多内核、高并行、低功耗的特性正好满足了数据中心的这种新需求。

　　于是,业内普遍认为,ARM芯片将成为数据中心新的“颠覆者”,前景一片光明。随后,Facebook等大型互联网厂商开始定制ARM服务器,Marvel、Cavium、Applied Micro Circuits、三星等芯片厂商纷纷加入ARM服务器芯片的研发,惠普等服务器厂商开始测试ARM服务器,而2012年x86服务器芯片老兵AMD宣布推出64位ARM服务器芯片,更是为ARM进军数据中心加上了助燃剂。

　　当时,分析师们曾经乐观地预测,到2019年,ARM服务器芯片出货量将占到总体市场的20%~25%。

　　然而,ARM的数据中心之路走得并不如预料中那样顺畅。2013年底,ARM服务器领域的先驱Calexda成为“先烈”,为ARM在数据中心的发展前景蒙上一层阴影。2016年,Applied Micro表示将出售ARM服务器业务;也有消息称博通也将结束ARM服务器计划;而曾经让人看好的AMD,又将重心转回了x86和GPU。

　　所以,回顾这几年ARM服务器芯片的发展历程,好似“一壶水被迅速烧热又逐渐冷却”,这种尴尬局面让人不得不对ARM服务器芯片的未来感到困惑。

　　再回到上面的问题,ARM服务器芯片还有“搞头”么?高通为何在有先驱屡屡失利、甚至成为“先烈”的情况下高调进军服务器和数据中心?高通ARM服务器芯片赖以生存的根基和底气又在哪里?

　　高通在打怎样的“小算盘”?

　　高通是一家精明的企业,否则无以成为移动芯片界的龙头企业。在我看来,高通选择在这个时间点高调入局,其根本原因在于看好ARM服务器芯片市场的复苏趋势和发展前景。

　　的确,ARM服务器市场正在复苏。尽管经历了几年的不温不火,ARM服务器芯片却在近两年,特别是2016年,迎来了一个重要的转折点。

　　过去几年中,ARM服务器芯片在市场、技术和生态环境方面尚不成熟,而今,不管是市场、技术还是生态方面,它都面临着近年来最佳的一个生长环境。

　　第一,先看市场。前文提过,ARM的优势在于多内核、高并行、低功耗,这样的能力非常适合数据中心的并行化、轻量化负载,如搜索、Web、CDN、冷存储等。但由于ARM服务器芯片发展过慢,而英特尔x86服务器芯片的能效比也在不断提升,数据中心对于ARM的需求已经不是那么强烈。

　　如今的市场和几年前已经不可同日而语。时下,互联网日趋繁荣,移动终端数量高速增长,物联网快速发展,云计算、大数据、移动、社交引领了新一轮的技术革命。在这些新趋势中,数据有集中也有分散,不论是贮藏了海量数据的大规模数据中心,还是分散在网络边缘的计算节点,都希望将每瓦特性能放在首位,更加注重空间和能耗的节约,用更少的成本从数据的流动中掘金。

　　同时,人工智能、深度学习、机器视觉计算等新兴应用负载的大热将异构计算推到了舞台中央,单一的CPU架构已经无法满足这些应用对于浮点计算能力、并行度、能效等方面的需求,于是,近年来CPU+GPGPU、CPU+FPGA等异构计算方式大行其道,其中,ARM+GPGPU、ARM+FPGA也因更具能效优势,被视为一种理想的异构计算方式。

　　在这些新兴应用和趋势中,单纯的英特尔架构方案已经不能完全让大型数据中心的用户满意,虽然英特尔CPU的能效比在不断提升,并且也具备Xeon Phi协处理器方案,但大型互联网用户更希望追求极致,将数据中心的能效做到更高。

　　于是,ARM又迎来了新的机会。2013年百度在其南京数据中心首次应用ARM服务器来支撑百度云服务,将TCO降低了25%,存储密度提升了70%。本月初,又有消息称,ARM将与阿里巴巴集团在数据中心业务方面展开合作,阿里巴巴将在自身数据中心的服务器上大量采用ARM架构低功耗CPU,以逐步替换英特尔产品。

　　第二,再看技术。过去几年中,ARM服务器芯片的绝对性能提升并不高,故而ARM服务器只能被应用于一些轻量化的场景中。

　　而新近亮相的高通Qualcomm Centriq 2400,则将ARM服务器芯片的规格提升到了一个新的台阶:集成高达48个内核,率先采用10nm工艺(领先于英特尔的14nm),内核经过高度优化,可同时实现高性能与低功耗,专门针对数据中心最常见的工作负载而设计。虽然高通没有公布Centriq的进一步细节,但从核心数量和工艺上来推测,Centriq在性能与功耗方面的综合表现将能够与英特尔的主流芯片一较高下,且很有可能也领先于AMD即将推出的Zen服务器芯片。