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文 | 半導體產業縱橫
在資料中心需求增長的趨勢下，核心晶片的角逐越演越烈。各方力量不留餘力的推動自身資料中心的發展時，伺服器作為資料中心最核心的硬體，其晶片也備受關注。
早期的伺服器晶片，由RISC架構一統天下。後來隨著，英特爾推出X86架構，逐漸擠壓RISC處理器市場，在很長的一段時間內，AMD和英特爾都佔據著伺服器市場的主流，其中英特爾市場份額超過90%，AMD則吃掉剩下的部分。
多年來，業界一直在問：“ARM架構能夠在資料中心覓得一席之地嗎？”
早年的折戟
ARM架構進攻伺服器市場並非易事。ARM陣營進入伺服器晶片市場的謀劃已有多年，早在2008年，ARM就開始醞釀伺服器晶片計劃，惠普、AMD、博通、高通等美國企業都曾釋出過ARM架構的伺服器晶片，但全都折戟。
Calxeda早已倒閉，Applied Micro後來將ARM架構伺服器晶片業務賣掉，甚至連三星都在產品開發完成之前就終止了業務，從伺服器領域溜之大吉。
當時，很多人將這些公司失敗的原因歸結於效能。認為ARM伺服器晶片完全無法媲美x86競品的效能。但是在2018年，高通推出了首款ARM的高效伺服器晶片Centriq 2400，最低40核，最高48核，基於三星10nm工藝打造。使用的是自研FalkorCPU核心，三緩為60MB，旗艦級價格為1995刀。
當時高通號稱，當執行SPECint_2006時，Centriq 2460效能比英特爾 Purley鉑金8160高出7%，晶片效能資料非常出色。
儘管高通還請來了阿里、鏗騰、安邁等巨頭撐腰，但一陣吵吵嚷嚷之後，最後也只有一家表示DDOS防禦平臺從X86更換成了ARM。後來，高通宣佈削減在“非核心”產品領域的支出，計劃關閉伺服器晶片部門，而高通一手操辦伺服器晶片的Anand Chandrasekher也離職了。
高通轟轟烈烈的ARM伺服器晶片最終也以失敗結尾。
從效能角度來看，高通當年推出的CPU不輸當時的主流伺服器晶片，但高通仍然失敗了。
這其中，一部分原因在於高通想要削減在“非核心”產品領域的支出，從而減少了在新領域探索的力度，但更大一部分原因在於當時ARM伺服器市場的生態尚未搭建成功。
直到2019年，ARM的Neoverse平臺路線圖的推出，其對伺服器市場的滲透率開始有了實質提升。2020年蘋果、微軟相繼宣佈將釋出基於ARM 的 PC 產品，華為鯤鵬、亞馬遜、Facebook等紛紛佈局基於 ARM 的自研伺服器晶片，完善ARM架構生態。
隨著全球最大雲計算亞馬遜在自己雲計算的ARM架構CPU Graviton真正部署起來，並且佔到自己資料中心絕對量的20%時，這才標誌著ARM架構CPU在伺服器行業上量的轉折。
崛起的背後
根據TrendForce資料預測，隨著雲資料中心的採用逐漸增長，預計到2025年，ARM架構在資料中心伺服器市場滲透率將達到22％。這個資料意味著基於ARM架構的伺服器，將在未來3年實現翻倍增長，這也意味著ARM將帶來不可逆的行業變化。
為什麼曾經使得眾多企業“折戟”的ARM伺服器晶片，現在卻開始嶄露頭角？
這需要從三個方面來看：
第一個方面，是伺服器晶片的巨大市場。伺服器的市場就非常龐大，知名研究公司IDC的資料顯示，去年雲計算基礎設施的總支出為739億美元，同比增長8。8%。彭博行業研究分析師曼迪普·辛格（Mandeep Singh）指出，僅資料中心處理器每年就能創造280億美元的收入。
巨大的伺服器市場，需要的是鉅額的伺服器晶片。而在這個高階計算市場，單顆晶片的售價高達數千美元。以高通為例，目前，高通提供的手機晶片通常定價在幾十美元。相比之下，最高階的伺服器處理器每顆晶片的價格超過1萬美元。這就是伺服器晶片能夠帶來的鉅額利潤，在這種情況下，類似高通的晶片廠商也希望能夠在伺服器市場中分上一杯羹。
第二個方面，是ARM產品的最強優勢——低功耗。在資料中心領域，功耗早就成為了一個重要的問題，隨著伺服器群的擴充套件，每個大伺服器群都將消耗驚人的電量。眾所周知，ARM架構正是憑藉其低功耗的優勢，佔領了手機領域的市場。
現在，憑藉這一優勢，ARM同樣打入了雲伺服器廠商中。許多AWS的客戶表示，與現有英特爾、AMD的伺服器CPU相比，他們租用基於ARM架構的Graviton晶片節省了10%~40%的計算成本。
正因如此，ARM伺服器晶片最先落地的領域就在雲伺服器廠商。對這些雲計算廠商來說，能夠節省鉅額的功耗，就能帶來不少的收益。
第三方面，是曾經被詬病的效能。雖然，在過去的一段時間內，ARM架構處理器效能沒有x86架構處理器效能強，甚至業內一度認為X86架構晶片能夠輕而易舉的阻擋ARM架構晶片。但是，現在ARM架構處理器的效能已經趕上甚至超越X86架構處理器。
ARM單核的面積僅為 X86 核的 1/7，同樣晶片尺寸下可以繼承更多核心數。透過“堆核”的方式，使得ARM架構處理器在效能快速提升下，也能保持較低的功耗。根據Ampere給出的資料，其CPU的效能超越傳統x86處理器3倍，效能功耗比領先近4倍。與 x86 伺服器CPU相比，Ampere Altra 系列可用50%的能耗，提供200%的效能。
ARM奔向戰場
近年來，ARM架構的的興起下，許多巨頭紛紛開始自研ARM架構的伺服器晶片，包括國外的亞馬遜、谷歌甚至微軟，國內的騰訊、阿里巴巴、華為等等都積極參與其中。
曾經失敗的高通似乎也在嘗試再次進軍伺服器晶片市場，去年收購了晶片創業公司Nuvia，而Nuvia創立的目標是打造高效能的ARM伺服器晶片。
ARM的伺服器晶片有三大目標市場即雲計算、HPC和邊緣計算。
雲計算陣營
在雲計算領域上，ARM可以說已經取得了相對領先的成功。亞馬遜雲、甲骨文雲、Azure和阿里雲等巨頭紛紛入局ARM雲主機市場。
騰訊雲在2021年底釋出了CVM 標準型SR1伺服器，可用於各種型別和規模的企業級應用等。這款伺服器吸引人的地方不在於其他配置，而是內建的ARM處理器——2。8GHz的Ampere Altra處理器。根據相關評測，SR1伺服器的算力價效比超過了同等配置的S5（配置Intel至強Platinum 8255C CPU）伺服器，最高有83%的效能提升。
去年，阿里旗下的平頭哥釋出自研雲晶片倚天 710，它基於 ARM 架構，官方稱之為 “全球效能領先的雲原生處理晶片”，效能超過業界標杆 20%，能效比提升 50% 以上。
作為少數IT服務商轉型而來的雲廠商，華為雲可以利用華為在伺服器等硬體方面的優勢，可以提供基於華為鯤鵬晶片的ARM例項，作為自研的ARM主機提供商，華為與亞馬遜雲和阿里雲屬於一類，一方面可以靠鯤鵬生態，一方面要靠華為服務行業的經驗。
2021年，UCloud也推出了基於Ampere Altra處理器的主機，UCloud官方列出了與同等配置x86主機的價格差異，大致相差35％，應用場景方面，包括各類資料庫系統、Redis叢集、分散式開源儲存方案，安卓相關的模擬測試和開發測試，雲手機以及嵌入式開發等。
此前一直沒有采用ARM晶片的谷歌雲，在今年也宣佈將開始採用基於ARM技術的晶片，使用將基於Ampere Computing的Altra晶片。
在較大的雲廠商中，似乎只有IBM雲，目前還沒有使用ARM架構晶片。
當然，也有的規模較小的雲廠商覺得，現階段推出ARM主機的做法不划算，並沒有推出ARM伺服器的的打算，對於採用AMD的x86伺服器倒是更熱衷一些，目前，還是x86的實用性更強一些。
自研也好，用第三方的ARM平臺也好，整體而言，ARM伺服器的雲浪潮開始湧起。
雲計算陣營
在HPC方面，日本RIKEN實驗室的“Fugaku”超級計算機憑藉152064個48核富士通A64FX處理器位列世界第二。Fugaku使用的ARM架構CPU，採用定製的ARM V8架構，依託7奈米FinFET製程技術生產。浮點運算部分是與ARM合作開發的SVE指令擴充套件，使用512 bit浮點運算單元，大幅強化運算能力。
美國能源部下屬的桑迪亞國家實驗室宣佈建造ARM處理器的超算Astra，浮點效能達到2。3PFLOPS。
英偉達也推出主要面向大型資料密集型 HPC的Grace ，內建下一代 ARM Neoverse 核心，每個CPU能在 SPECrate2017_int_base 基準測試中單位時間執行超過 300 個例項。
邊緣計算方面，英偉達正擴大與 Marvell 的合作，將基於 ARM 的 OCTEON DPU 與 GPU 相結合，加速 AI 工作負載，實現網路最佳化和安全。
實際上，ARM自身也在不斷推出助力晶片企業進入高效能計算場景的平臺，先後相繼推出了Neoverse V系列、Neoverse N系列和Neoverse E系列。
目前有三家國內的初創公司正進行基於Neoverse N2的相關產品開發。其中，遇賢微電子和鴻鈞微電子是致力於雲原生伺服器 CPU 的開發，雲豹智慧則是針對 DPU 領域。
HPC陣營和邊緣計算陣營
我國廠商在 ARM 生態中佈局甚廣，華為鯤鵬和天津飛騰晶片均有 ARM 架構桌上型電腦和伺服器晶片，ARM 生態整機廠商包括長城、浪潮、同方、曙光等，國產作業系統亦廣泛支援。
從伺服器晶片的發展歷程來看，在2010年，很多企業只能採用X86晶片，經過2010年到2020年的十年攻關，完成了X86向ARM架構的軟體移植。現在，ARM憑藉著自身優勢，開始在伺服器領域衝鋒陷陣。
