隨著數(shù)字技術(shù)向社會(huì)各領(lǐng)域的全面持續(xù)滲透，現(xiàn)代社會(huì)算力需求愈加迫切,，云計(jì)算廠商作為算力的重要供給方,，將面臨新的發(fā)展機(jī)遇，工信部發(fā)布的《2021年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示,，云計(jì)算已經(jīng)成為新興業(yè)務(wù)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域,，相關(guān)業(yè)務(wù)較上年增長(zhǎng)91．5％。

數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的底層核心基礎(chǔ)設(shè)施,，也是云計(jì)算廠商的重要抓手,。服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其中的CPU,、GPU決定了服務(wù)器的算力,。信通院數(shù)據(jù)顯示，服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心硬件成本中占比70％左右,。進(jìn)一步的,，芯片成本則占據(jù)服務(wù)器成本的絕大部分。根據(jù)IDC的研究數(shù)據(jù),，CPU,、GPU、DRAM三個(gè)模塊中的芯片成本在基礎(chǔ)型服務(wù)器中占比約30％,，在更高性能的服務(wù)器中,，占比高達(dá)50％－80％。

但是,，服務(wù)器芯片市場(chǎng)還是處于被龍頭壟斷的階段,。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IDC的報(bào)告，英特爾占據(jù)了服務(wù)器CPU市場(chǎng)近九成的份額,，英偉達(dá)占據(jù)獨(dú)立GPU市場(chǎng)份額近八成,。

因此，除了芯片賽道的專業(yè)選手外,，AWS,、谷歌等云計(jì)算廠商也紛紛跨界，下場(chǎng)造芯,。

云計(jì)算廠商為何選擇自研芯片

“自渡”才是底氣

從外部的供應(yīng)鏈因素來(lái)看，現(xiàn)今的全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈風(fēng)云莫測(cè),，尤其新冠疫情在全球爆發(fā)后,，漲價(jià)、缺貨的現(xiàn)象層出不窮,。

今年2月,，英特爾CEO Pat Gelsinger也證實(shí)，英特爾代號(hào)為Granite Rapids的服務(wù)器芯片將從2023年推遲至2024年發(fā)布。Granite Rapids是一款采用Intel 3制程工藝的產(chǎn)品,，英特爾改變了產(chǎn)品路線圖,，這可以讓Granite Rapids芯片性能更好。而此前,，英特爾也推遲了服務(wù)器芯片Sapphire Rapids的上市時(shí)間,，推遲后的生產(chǎn)時(shí)間表比預(yù)期晚了三個(gè)月。

今年1月份,，有消息指出,，AMD旗下的EPYC服務(wù)器處理器出現(xiàn)了接近10％－30％的價(jià)格漲幅，并且還出現(xiàn)了缺貨的跡象,，因此有多家服務(wù)器制造商正在尋求進(jìn)一步的采購(gòu),，通過(guò)加價(jià)購(gòu)買產(chǎn)品。

而無(wú)論是推遲新品發(fā)布,，還是漲價(jià),，對(duì)于其下游的云計(jì)算廠商來(lái)說(shuō)，都會(huì)產(chǎn)生影響,。芯片作為整個(gè)科技產(chǎn)業(yè)的“底座”,，夯實(shí)底座才能贏得未來(lái)。與其全靠他人,，不如努力“自渡”,，云計(jì)算廠商自研服務(wù)器芯片可以減輕對(duì)第三方供應(yīng)的依賴，獲得更大的生產(chǎn)自主度,。

滿足需求,，是云計(jì)算廠商的主要目的

云廠商可以對(duì)云上客戶的需求有深刻的理解，從需求入手,，逆向工作設(shè)計(jì)芯片,，既是云計(jì)算廠商的工作重點(diǎn)，也是他們?cè)诜?wù)器自研芯片發(fā)明方面的最大優(yōu)勢(shì),。

從2013年起,，AWS就開(kāi)始自研芯片的創(chuàng)新，到現(xiàn)在已經(jīng)有9年的歷史了,。目前已擁有完整的自研芯片產(chǎn)品家族,。AWS做芯片的核心目的并不是與傳統(tǒng)芯片廠商競(jìng)爭(zhēng)，而是基于企業(yè)客戶對(duì)性能,、成本的核心需求,，向客戶提供與現(xiàn)有的云服務(wù)一起打包的軟硬一體方案。

服務(wù)器芯片并不能單單追求性能,，如何滿足客戶需求才是云計(jì)算廠商更應(yīng)該考慮的事情,。

降低成本與價(jià)格，也是提高競(jìng)爭(zhēng)力的手段之一

據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2021年全球云計(jì)算IaaS市場(chǎng)份額中,，AWS占據(jù)38．92％的市場(chǎng)份額,，微軟占據(jù)21．07％的市場(chǎng)份額，排名之后的就是阿里云,、谷歌云,、華為云和騰訊云，市占率均不到10％,。

現(xiàn)在來(lái)看,，頭部全球云服務(wù)廠商的市占率基本定型，各家廠商的價(jià)格也會(huì)成為拉新留存客戶的重要手段,。而云服務(wù)廠商要考慮的就是如何降低成本,，自研芯片是降低成本最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。自研芯片能提供供應(yīng)鏈的優(yōu)勢(shì),，降低采購(gòu)芯片的成本,，云廠商生產(chǎn)產(chǎn)品的性價(jià)比也更高。

云計(jì)算廠商開(kāi)啟自研

AWS開(kāi)創(chuàng)了云廠商自研芯片的先河,。從2013年推出首顆Nitro1芯片至今,，已經(jīng)有八年自研芯片歷史的AWS已擁有網(wǎng)絡(luò)芯片、服務(wù)器芯片,、人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)自研芯片三條產(chǎn)品線,。其中，Graviton系列是AWS自研的基于Arm架構(gòu)的服務(wù)器芯片,。

去年12月,，AWS推出了Graviton3，采用5nm工藝,，64核,，集成了550億晶體管，主頻2．6Ghz,，支持bfloat16（為深度學(xué)習(xí)而優(yōu)化的新數(shù)字格式）,，PCIe5．0。與Graviton2相比,，Graviton3處理器支持為科學(xué)計(jì)算,、機(jī)器學(xué)習(xí)和媒體編碼工作負(fù)載提供高達(dá)2倍的浮點(diǎn)運(yùn)算性能，為加密工作負(fù)載速度提升高達(dá)2倍,，為機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載提供高達(dá)3倍的性能,。

Graviton3處理器的能效也更高，在相同性能下,，與同類型基于x86的實(shí)例對(duì)比，可節(jié)省高達(dá)60％的能源消耗。

除了AWS之外,，谷歌也推出歷時(shí)4年打造的Tensor芯片,，采用三星5nm工藝打造，為8核心,，包括2個(gè)Cortex－X1超大核（主頻2．8GHz）,，2個(gè)A76大核（主頻2．25GHz）和4個(gè)A55小核（主頻1．80GHz），集成20核 Mali－G78 MP20 GPU,。

Arm架構(gòu)風(fēng)生水起

長(zhǎng)期以來(lái),，x86架構(gòu)在PC及服務(wù)器領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位，而Arm架構(gòu)在移動(dòng)終端和嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍,。x86的方向是高性能方向,，因?yàn)樗非笠粭l指令完成很多功能，而Arm的方向是面向低功耗,，要求指令盡可能精簡(jiǎn),。x86和Arm的各自主要方向決定了他們的市場(chǎng)。x86的市場(chǎng)主要是PC和服務(wù)器,，因?yàn)樾枰咝阅?。Arm的市場(chǎng)主要是手機(jī)和平板，因?yàn)樾枰凸摹?/p>

但是近年來(lái),，在智能手機(jī),、平板電腦等智能終端以外，Arm不斷延伸至物聯(lián)網(wǎng),、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域,，地位不斷提升，向傳統(tǒng)x86領(lǐng)地發(fā)起進(jìn)攻,。

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器對(duì)定制化,、微型化、高擴(kuò)展性的要求更高,，Arm也更符合這些趨勢(shì)和要求,。與x86架構(gòu)相比，Arm的優(yōu)勢(shì)在于可降低硬件成本,、提高效率,。Arm架構(gòu)僅保留所需要的指令，可以讓整個(gè)處理器更為簡(jiǎn)化,，擁有小體積,、高效能的特性，且能夠勝任簡(jiǎn)單但多線程的負(fù)載,。除此之外,，Arm架構(gòu)處理器的核心負(fù)擔(dān)相較x86處理器低上許多,，并且因?yàn)樵缜皯?yīng)用處理器的需求就是以低功耗為重點(diǎn)，即便如今效能不斷提升,，仍是以保有省電的特性為前提發(fā)展,。

據(jù)集邦咨詢預(yù)測(cè)，2025年Arm架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的滲透率將達(dá)到22％,，這也意味著Arm架構(gòu)可能會(huì)逐步改變數(shù)據(jù)中心服務(wù)器市場(chǎng)格局,。

對(duì)于云服務(wù)商來(lái)說(shuō)，自研Arm架構(gòu)芯片也是很有必要的,。x86架構(gòu)的CPU受限于英特爾和AMD,，云計(jì)算廠商無(wú)法做進(jìn)一步特性優(yōu)化。在當(dāng)前頭部幾家云計(jì)算廠商已發(fā)展成熟并進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)階段的情況下,，每一家都需要做出更多差異化,，以及綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從這個(gè)層面來(lái)說(shuō),，自主研發(fā)可控的Arm芯片也就具備一定的戰(zhàn)略意義,。

公開(kāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，AWS在2021年Arm架構(gòu)處理器的部署已達(dá)其整體服務(wù)器建置的15％,，并將于2022年超過(guò)20％,。

除了AWS外，2020年,，業(yè)界也曾經(jīng)傳出微軟正計(jì)劃開(kāi)發(fā)Arm架構(gòu)服務(wù)器芯片的消息,。確實(shí)，微軟一直布局開(kāi)發(fā)自己的服務(wù)器芯片,，據(jù)報(bào)道,，微軟希望擴(kuò)大自己的服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)，已經(jīng)從蘋(píng)果公司聘請(qǐng)了著名的芯片架構(gòu)師Mike Filippo來(lái)加強(qiáng)自己的芯片研發(fā)能力,，這些芯片為Azure云計(jì)算服務(wù)提供支持,。

國(guó)內(nèi)廠商中，阿里巴巴和華為也正在布局Arm服務(wù)器芯片,。

2019年,，華為旗下的海思半導(dǎo)體推出了基于Arm架構(gòu)的服務(wù)器芯片鯤鵬920。鯤鵬920是目前業(yè)界最高性能Arm－based處理器,。該處理器采用7nm制造工藝,，典型主頻下， SPECint Benchmark評(píng)分超過(guò)930,，超出業(yè)界標(biāo)桿25％,。同時(shí)，能效比優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿30％,。鯤鵬920以更低功耗為數(shù)據(jù)中心提供更強(qiáng)性能,。

但受制于制裁,，下一代的鯤鵬930無(wú)法如期發(fā)布。2021年4月,，華為輪值董事長(zhǎng)徐直軍預(yù)計(jì),，短期內(nèi)無(wú)法解決鯤鵬芯片代工的問(wèn)題，但鯤鵬本身是一個(gè)Arm的生態(tài),，華為仍會(huì)堅(jiān)定不移地去推進(jìn)。

2021年10月,，阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥發(fā)布自研云芯片倚天710,。

倚天710采用最新的Armv9架構(gòu)，基于最先進(jìn)的5nm工藝,，單芯片集成600億晶體管,，CPU核心數(shù)高達(dá)128個(gè)，最高主頻為3．2GHZ,，能同時(shí)兼顧性能和功耗,。倚天710不僅是全球首款采用5nm工藝的服務(wù)器芯片，也集成了最新的內(nèi)存DDR5和PCIE5．0,，能有效提升芯片的傳輸速率,，并且可適配云的不同應(yīng)用場(chǎng)景。

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集SPECint2017的數(shù)據(jù)顯示,，倚天710的分?jǐn)?shù)達(dá)到440,，超出業(yè)界標(biāo)桿20％，能效比提升50％以上,。

由于x86架構(gòu)已經(jīng)形成了完善的產(chǎn)業(yè)和生態(tài)環(huán)境,，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)中最龐大、最完善,、應(yīng)用最廣泛的處理器架構(gòu)之一,，生態(tài)壁壘極高。因此,，Arm架構(gòu)若想在服務(wù)器市場(chǎng)中,，與x86架構(gòu)分庭抗禮，還有一定的難度,。

但是,，眾多巨頭加入Arm陣營(yíng)，預(yù)示著Arm的生態(tài)將會(huì)越來(lái)越完善,，Arm架構(gòu)在服務(wù)器市場(chǎng)份額也會(huì)不斷增長(zhǎng),。

對(duì)于整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，云廠商“卷”到服務(wù)器芯片市場(chǎng),，也會(huì)影響原有的市場(chǎng)格局,。云廠商的自研芯片根據(jù)自己的技術(shù)路徑按部就班的發(fā)展,，加之云廠商的服務(wù)器芯片在未來(lái)也將不斷的應(yīng)用在自己的服務(wù)器中，英特爾和AMD的新一代服務(wù)器CPU將與云服務(wù)提供商的CPU更新速度不一致,。

但是對(duì)于云廠商來(lái)說(shuō),，自研服務(wù)器芯片是他們能充分掌握自主權(quán)邁出的一大步。