《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新興計算芯片“戰(zhàn)團”蓄勢待發(fā)

2020-10-13
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察

  近兩年,邊緣計算這一概念被反復(fù)提起,而隨著實際應(yīng)用需求的落地,,邊緣計算已經(jīng)不只是個概念,,其具有越來越重要的應(yīng)用意義。

  邊緣計算之所以受到重視,,主要是因為海量增長的數(shù)據(jù)已經(jīng)使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心以及云計算平臺難以招架,,此時,處于大型數(shù)據(jù)中心和端側(cè)之間的微縮版“小型數(shù)據(jù)中心”(邊緣計算就在這里發(fā)生)應(yīng)運而生,。它的主要特點包括:低延遲,,因為算力部署在設(shè)備側(cè)附近,響應(yīng)實時性強,;低帶寬運行,,因為接近用戶,所以不需要高傳輸帶寬,;安全,,因為數(shù)據(jù)在本地采集,本地分析,、處理,,從而減少了數(shù)據(jù)暴露在公共網(wǎng)絡(luò)的機會,保護了數(shù)據(jù)隱私,。

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  可以說,,邊緣計算與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和云計算既有很強的協(xié)同關(guān)系,也存在著一定的競爭關(guān)系,。這樣,,包括微軟、亞馬遜,、谷歌,,阿里、華為,、百度等云服務(wù)巨頭廠商在內(nèi)的各路神仙都在積極部署邊緣計算,。這就給眾多芯片廠商提供了更加廣闊的市場發(fā)展空間,。

  老牌兒勁旅的爭奪

  數(shù)據(jù)中心和云計算的核心芯片就是CPU,而這正是英特爾這個“計算王”稱霸行業(yè)多年的根基所在,,其CPU在企業(yè)級計算領(lǐng)域的市占率一直保持在90%左右,。然而,邊緣計算會帶來的紅利給了英特爾不小的緊迫感,,近些年,,該公司越來越重視在邊緣側(cè)算力的布局,特別是在工業(yè)邊緣計算,,以及多接入邊緣計算 (MEC) 平臺推廣方面不遺余力,,還特別推出了專門適用于邊緣側(cè)的至強Xeon D等一系列芯片。

  近些年,,英特爾在數(shù)據(jù)中心的最強勁競爭對手非英偉達莫屬了,。由于抓住了GPU在數(shù)據(jù)中心所需的AI算力這一風(fēng)口,使得英偉達在企業(yè)級計算領(lǐng)域的風(fēng)頭幾乎蓋過了英特爾,,為了追趕英偉達,,英特爾先后收購了幾家AI初創(chuàng)公司,最具代表性的就是Nervana和Habana Labs,,這當中也經(jīng)歷了各種不如意和挫折,,在用AI芯片這一新產(chǎn)品捕獲大客戶“芳心”的道路上,老牌兒企業(yè)也是一路艱辛,。

  在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)優(yōu)勢被一點點蠶食的情況下,,英特爾正在用其最擅長的CPU拓展著邊緣計算市場,這也正是英特爾的優(yōu)勢所在,。而憑借GPU逐步做大數(shù)據(jù)中心市場之后,,英偉達的雄心也在膨脹,同樣瞄準了具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ倪吘売嬎闶袌?,也正是因為如此,,其對Arm發(fā)起了并購邀約。

  在公開收購Arm之前,,英偉達就已經(jīng)推出過專門用于邊緣側(cè)的計算芯片,,典型代表是邊緣超級AI計算機Jetson Xavier NX,還包括Jetson AGX Xavier,,Jetson TX2系列和Raspberry Pi競爭對手Jetson Nano,。Jetson Xavier NX運行在基于Arm的Carmel微體系結(jié)構(gòu)的六核SoC上??梢?,英偉達的邊緣計算芯片與Arm關(guān)系緊密,而Arm與英特爾CPU相比,雖然整體性能仍有差距,,但其低功耗特性,,以及適中的算力,與邊緣側(cè)計算需求不謀而合,,這正可以拓展英偉達在CPU方面的空白,,同時又可較為平滑地過渡到邊緣計算應(yīng)用領(lǐng)域。

  英偉達還于今年推出了新款EGX平臺,,該平臺能夠?qū)崟r感知,、理解和處理數(shù)據(jù),無需首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端或數(shù)據(jù)中心,。據(jù)悉,,EGX平臺可以從基于Jetson Nano處理器的輕型服務(wù)器——能夠以幾瓦的功耗每秒鐘處理0.5萬億次操作,擴展到基于邊緣服務(wù)器NVIDIA T4機架的微型數(shù)據(jù)中心——可以每秒完成10000萬億次操作,。該公司在邊緣側(cè)應(yīng)用領(lǐng)域的芯片產(chǎn)品越來越多,,如果能夠成功收購Arm,,將為其與英特爾在該領(lǐng)域的競爭增添一枚重重的砝碼,。

  談到企業(yè)級計算CPU,就一定會想起英特爾的老對手AMD,。后者本來已經(jīng)無還手之力了,,在該領(lǐng)域的市占率一度下降到了1%。然而,,在新任CEO Lisa Su的帶領(lǐng)下,,臥薪嘗膽、苦練內(nèi)功,,制定了符合市場需求的產(chǎn)品路線,,在正確的道路上越走越快,5年時間內(nèi),,其PC端CPU市場份額已經(jīng)達到了37%左右,,企業(yè)級計算的市占率也從低谷期的1%上升到了8%。

  然而,,企業(yè)級市場的競爭壁壘要遠大于PC端的,,也正是因為如此,英特爾90%的市場份額依然難以撼動,,如果只靠研發(fā)產(chǎn)品這一條腿的話,,很難保持持久的競爭力,兩條腿走路才能更有力量且持久,,而另一條腿就是并購,,因此,AMD收購賽靈思恰逢其時。

  雖然這一并購案還未得到官方證實,,但從產(chǎn)品組合以及融合發(fā)展策略上來看,,對賽靈思的收購,對AMD來說,,沒有比這更優(yōu)的方案了,。

  單靠CPU與英特爾在企業(yè)級市場競爭,已經(jīng)顯得心有余而力不足,,如果能整合賽靈思的FPGA,,顯然會增大AMD的競爭砝碼。更重要的是,,CPU+FPGA的組合,,可以使AMD在具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ倪吘売嬎泐I(lǐng)域更得心應(yīng)手,不只局限于增量空間有限的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心市場,。

  作為FPGA行業(yè)的霸主,,賽靈思也一直在拓展其在企業(yè)級計算市場(這里主要是指數(shù)據(jù)中心和云計算)的發(fā)展空間,不過,,與CPU相比,,F(xiàn)PGA并沒有算力方面的優(yōu)勢,而這也是其一直未能在數(shù)據(jù)中心闊步前進的重要原因,,不過,,F(xiàn)PGA的靈活性及其在通信方面的優(yōu)勢,也是CPU無法比擬的,。也正是憑借這些特色,,賽靈思在工業(yè)、醫(yī)療,、航空航天,、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域發(fā)展得如魚得水,而這些領(lǐng)域正是邊緣計算的主要市場所在,。因此,,相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心,F(xiàn)PGA在邊緣計算方面是有優(yōu)勢的,。這或許是AMD收購賽靈思的一個重要原因,,CPU+FPGA的強強聯(lián)合,可以使AMD在邊緣側(cè)的競爭力倍增,。

  談到邊緣計算,,就不得不提另一家重要的廠商,它就是Marvell,。作為企業(yè)級計算和通信芯片的重要一支,,過去幾年,該公司經(jīng)過多次重組和并購,逐步剝離掉消費類等業(yè)務(wù),,將資源都集中在企業(yè)級芯片的研發(fā)和市場拓展上了,,特別是收購Cavium以后,將Arm架構(gòu)處理器和邊緣計算應(yīng)用作為了重點拓展領(lǐng)域,。

  如前文所述,,Arm處理器在邊緣計算應(yīng)用領(lǐng)域有先天優(yōu)勢,將重點放在Arm上的Marvell自然不會錯過這塊市場,,特別是推出ThunderX系列處理器之后,,更凸顯了其在該領(lǐng)域的發(fā)展雄心,目前,,該系列已經(jīng)推出兩代產(chǎn)品,,并承諾每兩年升級一次。2018年的ThunderX2基于ARM v8.1架構(gòu),,今年推出了第三代ThunderX3,,第四代ThunderX4有望于2022年面世。

  企業(yè)級計算,、通信和存儲是Marvell的三大核心業(yè)務(wù),,通信是重中之重,該公司這方面的業(yè)務(wù)也在向邊緣計算傾斜,,具體芯片就不在此詳述了,。

  新勢力

  以上提到的都是在市場上摸爬滾打了幾十年的老牌兒企業(yè),它們要么看到了邊緣計算的市場發(fā)展前景,,盡量早布局,要么就是其產(chǎn)品在邊緣計算領(lǐng)域有先天優(yōu)勢,,從而被看中,,以并購或資產(chǎn)重組的方式進一步提升競爭力。

  此外,,由于邊緣計算是新興市場,,就必定有新的年輕企業(yè)看到機遇并加入戰(zhàn)團。

  有幾家做Arm服務(wù)器芯片的初創(chuàng)企業(yè)越來越多地受到了業(yè)界關(guān)注,,如Ampere等,,它們的產(chǎn)品很有特色,但局限于當前的Arm架構(gòu)性能,,要想在高性能數(shù)據(jù)中心和云計算應(yīng)用上與傳統(tǒng)的x86架構(gòu)CPU競爭,,還是有很大難度。但是,,這些處理器在SBC企業(yè)級計算,,以及邊緣側(cè)應(yīng)用領(lǐng)域,還是有不錯發(fā)展前途的。

  除了Arm服務(wù)器芯片之外,,還有一些新興產(chǎn)品企業(yè)也有望在邊緣計算領(lǐng)域謀得紅利,,如嵌入式FPGA企業(yè),它們將FPGA進行了IP化處理,,不再是傳統(tǒng)的FPGA芯片,,而是向客戶提供FPGA的IP,可以嵌入客戶設(shè)計的SoC中,。這種FPGA幾乎可以覆蓋所有傳統(tǒng)FPGA芯片的應(yīng)用場景,,但又不限于這些應(yīng)用,還會有拓展,。這在未來的邊緣計算領(lǐng)域也會有發(fā)揮其優(yōu)勢的空間,。

  結(jié)語

  與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比,邊緣計算屬于新興應(yīng)用領(lǐng)域,,且市場發(fā)展空間十分可觀,,這就為相應(yīng)計算芯片的發(fā)展和創(chuàng)新提供了土壤。無論是耳熟能詳?shù)睦吓苾盒酒髽I(yè),,還是初創(chuàng)型公司,,或是涉足數(shù)據(jù)中心和邊緣計算芯片的大型云服務(wù)提供商,都已經(jīng),,或是正在積蓄力量,,以求獲得未來競爭的主動權(quán)。

  


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