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文｜半導體產業縱橫
一直以來，伺服器和資料中心CPU市場都是x86的天下，代表廠商則是英特爾，該公司長期佔據著該市場90%以上的份額。近些年，情況有所改變，特別是AMD的崛起，在三、四年的時間內，蠶食了不少原本屬於英特爾的市場份額，與此同時，基於Arm架構的CPU也在向x86發動進攻，無論是在PC，還是在伺服器市場，都表現出了良好的發展潛力。
四年前，AMD在PC用CPU市場的快速崛起成為了當時晶片業現象級的事件，也就是從那時起，該公司開始了對英特爾PC處理器市場的蠶食操作，目前，已經佔到了該市場27%的份額，表現非常搶眼。然而，在四年前的伺服器市場，AMD對英特爾幾乎沒有威脅，後者依然牢牢地掌握著當時95%左右的市場份額。四年後的今天，情況有了很大不同，AMD在伺服器CPU市場令英特爾坐立不安。
AMD強攻
據Mercury Research統計，2022年第一季度，全球伺服器CPU出貨量下降，但AMD繼續保持三年來的季度份額增長態勢，AMD的EPYC已經在某些應用市場對英特爾的Xeon D造成了沉重打擊。英特爾方面，該公司近期正在向一些客戶發貨新品Sapphire Rapids Xeons，但其市場份額依然在被AMD蠶食，具體如下圖所示，AMD的市場份額一直在穩步增長，截至今年第一季度，已經達到11。6%。
DigiTimes最新的研究報告顯示，在伺服器市場，AMD處理器的出貨量在2023和2024年都將持續上升。目前，該公司平臺在資料中心、HPC和雲端伺服器市場的滲透非常成功，預計2024年將佔據近18%的市場份額，高於2020年的10。1%和2023年的16。3%。
相比於競爭對手的產品，AMD EPYC處理器擁有更多的核心數量，可以提供更好的vCPU服務，對於運營商來說更具有吸引力。據供應鏈的訊息人士預計，微軟和谷歌等都打算在未來幾年擴大采用AMD的產品，收購賽靈思（Xilinx）也使得AMD在邊緣伺服器和FPGA市場更具競爭力。
基於已經取得的成績，AMD還在持續發力EPYC處理器。當下，AMD正在向伺服器市場力推EPYC Milan和 Milan-X，從2023年開始，將推出第四代EPYC Genoa、EPYC Genoa-X處理器（基於Zen 4微架構），還會有基於Zen 4c架構的Bergamo，Genoa最多擁有96個核心，Bergamo最多擁有128個核心，預計都會在2023年推出。之後，還將推出帶有3D垂直快取（3D V-Cache）、邊緣計算能力的EPYC Siena，主要用於拓展電信和邊緣計算市場。另外，該公司還將推出第一個資料中心APU。
另外，AMD第五代EPYC“都靈”系列將於2024年上市，“都靈”將採用4nm和3nm製程，也帶有3D V-Cache，並將進行更高水平的雲最佳化。
這裡著重介紹一下Zen 4c核心，它在概念上類似於基於Arm或x86架構的其它晶片中的效率核心（e-core）。這些“c”核心比將在Genoa首次亮相的標準Zen 4核心小，因為它消減了某些不必要的功能以提高計算密度，這些晶片具有密度最佳化的快取層次結構，以增加核心數量，從而滿足需要更高執行緒密度的雲工作負載。Zen ‘c’核心支援完整的Zen 4 ISA，與英特爾的Alder Lake類似，AMD不會禁用AVX等功能。
AMD還將推出第一個資料中心APU，即採用5nm製程工藝的Instinct MI300，它的最大特點是將在同一晶片上整合CPU和GPU核心，要做到這一點，需要使用該公司第四代Infinity Fabric互聯技術，將Zen 4 CPU核心、CDNA 3 GPU核心與一致的記憶體介面等Chiplet連線在一起。
Arm跟進
長期以來，惠普、AMD、博通、高通等美國企業都曾釋出過基於Arm架構的伺服器CPU，但全都折戟沉沙。但近些年，情況發生了變化，隨著架構、技術更新，Arm伺服器生態逐步完善，開始進入良性發展期。
x86架構CPU的最大劣勢在於，其並非專為資料中心設計。從設計初衷、應用場景而言，x86晶片過去主要用於移動端或非雲端業務，在過去20年用於資料中心和雲端業務，主要原因是客戶除了x86晶片外沒有更好的選擇。
近幾年，基於Arm架構的伺服器出貨量持續提升，預計到2024年有望佔總市場份額的10%，而2020年是3%。在這一波增長中，亞馬遜和英偉達是主要推動者。亞馬遜針對邊緣伺服器應用推出了基於Arm架構CPU的Outposts混合雲系統，以擴大其企業雲服務業務；英偉達的Grace系列CPU，透過整合GPU和DPU，將目標鎖定在HPC和AI伺服器市場。
當然，推動Arm伺服器CPU發展的不止以上這兩家，還有多家廠商在發力，例如：日本“Fugaku”超級計算機中的富士通A64FX，亞馬遜網路服務的Graviton系列，以及Ampere Computing的Altra和Altra Max系列處理器。另外，SiPearl，華為海思和飛騰也在持續輸出Arm伺服器CPU產品。
與x86架構相比，Arm的最大優勢就是低功耗，這一點，特別適用於方興未艾的邊緣計算市場，因為邊緣計算場景的高強度推理運算嚴重受限於功率配額。以蘋果的M系列Arm處理器為例，它只需要同等級別x86晶片幾分之一的功耗，就能提供與之相當的效能。此外，新創公司Ampere的產品也非常有特色，該公司已在雲計算和邊緣計算應用領域取得了初步成功，據悉，Cloudflare去年在其邊緣資料中心內淘汰了AMD的第二代EPYC處理器，轉而使用Ampere的Altra晶片，Cloudflare稱，這些晶片的每瓦效能比AMD的高出57%。
作為行業巨頭，英偉達也非常關注邊緣計算市場，不只有Grace CPU，該公司還向邊緣和嵌入式AI應用系統整合商開放了其Jetson AGX Orin平臺，該平臺採用Ampere系列GPU（這裡的Ampere是產品名稱，不是前文提到的Ampere公司）和12核Arm Cortex-A78AE晶片。
預計有幾家系統供應商將在2023年推出使用英偉達Grace Superchip（基於Arm架構）的產品，Grace Superchip結合了兩個Grace CPU，以及 Grace-Hopper Superchip，它將一個 Grace CPU 和一個 Hopper GPU 結合在了一起。
Arm架構CPU出現了較好的發展勢頭，然而，與英特爾、AMD等x86系巨頭相比，其生態系統建設還有很長的路要走。在效能上，英特爾的伺服器芯片價格從數百美元至上萬美元不等，差異很大，Arm陣營完全可以從低端切入，但在生態方面，有著幾十年積累的x86陣營已經很完善，伺服器端的軟體、開發工具、API遠勝Arm陣營，這些是Arm今後要重點下注的。
與伺服器應用相比，Arm在PC市場的表現更加亮眼，這可以為其在伺服器市場的發展帶來更多信心。Arm在PC領域的發展主要由蘋果公司推動，包括Chromebook和蘋果基於M1的Mac，已經獲得了市場和廣大消費者的認可，蠶食了不少x86架構CPU的份額。
英特爾應戰
面對同為x86系的AMD，以及Arm系眾多廠商的“聯合”進攻，伺服器CPU霸主英特爾也在積極應對，除了推出新產品之外，該公司在未來伺服器CPU發展上也做了更有針對性的規劃。
新產品方面，比較受關注的是今年2月英特爾釋出了Xeon-D 1700與2700系列處理器，集成了20個核心，採用該公司已成熟量產的10nm製程工藝。
對手步步緊逼，使得英特爾必須改變以前處於絕對霸主地位時那種“以我為主”的狀態，開始重視客戶的聲音和反饋。並且已經意識到：僅在x86 CPU上進行通用計算的時代已經結束，也正是因為如此，AMD以490億美元的價格收購了FPGA製造商Xilinx，此後不久又以19億美元收購了DPU製造商Pensando。實際上，英特爾在這方面的行動更早，該公司在2017年就收購了當時全球排名第二的FPGA廠商Altera，目的就是為其伺服器CPU新增一雙FPGA翅膀，之後還收購了神經網路處理器廠商Nervana Systems和Habana Labs。但從收購後運轉的實際情況來看，效果似乎並不明顯，反倒是那之後，主要競爭對手AMD和英偉達發展得風生水起。
總結經驗和教訓之後，近幾年，英特爾在原有CPU+FPGA的基礎上，向更深層異構計算方向挖掘發展潛力，提出了IPU，它將CPU、FPGA、GPU、AI等功能充分整合，以滿足市場和客戶的多維度需求，同時也開啟了對競爭敵手AMD和英偉達的反擊。未來，這三大伺服器處理器廠商必將在異構計算方面有一場殊死搏鬥。
對於與Arm的競爭，除了以上策略，英特爾還在佈局新興CPU架構RISC-V。
2021年6月，英特爾提出以20億美元收購全球首家基於RISC-V定製化的半導體企業SiFive，但由於這兩家公司無法就如何將SiFive技術整合至英特爾的晶片路線圖，以及收購相關的財務條款達成共識，收購未果。
今年2月，英特爾宣佈加入全球開放硬體標準組織RISC-V International，直接成為高階會員（Premier）。英特爾代工服務（IFS）客戶解決方案工程副總裁 Bob Brennan 也加入了 RISC-V 董事會和技術指導委員會。英特爾還成立了一個 10 億美元的 IFS 創新基金，其合作伙伴將透過IFS製造 RISC-V 晶片，英特爾還將授權差異化 RISC-V IP。
不久前，該公司宣佈與巴塞羅那超級計算中心（BSC）共同投資4億歐元研發RISC-V架構處理器。該處理器可用於構建 zettascale 超級計算機。
英特爾大力投資RISC-V，一方面是為其晶圓代工業務培育市場和客戶，同時也是在應對Arm的競爭。可以說，透過這些措施，英特爾在應對Arm軍團和x86系老對手AMD的“聯合”進攻時，回擊方式更加多元和立體，而不只是像以前那樣單一（只靠推x86架構CPU）。
