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华为鲲鹏920助力国产服务器芯片市场,能否助ARM站稳脚跟?

2019/01/11
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2018 年 11 月 27 日,国产服务器芯片企业华芯通发布了其首款服务器芯片——昇龙 4800 (StarDragon 4800),吹响了进军国内服务器芯片市场的号角。

其实国产服务器芯片企业当中除了华芯通之外,还有华为海思、飞腾在研发 ARM 架构的服务器芯片,并且各有所成,看起来国产服务器芯片企业有意深耕 ARM 架构,试图以 ARM 架构服务器芯片冲击该市场的龙头企业 Intel,试图虎口夺食。

华为鲲鹏 920 横空出世:“业界性能最高”

1 月 7 日,深圳坂田基地,华为推出了首款基于 ARM 架构的服务器芯片鲲鹏 920(Kunpeng920)和基于鲲鹏 920 的泰山(TaiShan)服务器,在发布会现场,华为高管并不吝啬地将“业界性能最高”的评价放在了这颗新产品身上。

当今信息通信产业正在进入一个万物互联的智能时代,计算无处不在,计算的场景多种多样,小到扫地机器人智能手机,大到 IoT、智慧家庭和自动驾驶,从而产生了多样化的数据,没有一个单一的架构能够满足所有的计算需求,异构计算是未来大势所趋。

顺应异构计算的未来发展趋势,华为鲲鹏 920 芯片的应用场景主要集中在异构计算、大数据分析、分布式存储等领域,这些领域其实均指向了需要大规模算力场景的企业数据中心或云数据中心,例如华为云、华为私有云及企业桌面云等。

华为表示,鲲鹏 920 是目前业界最高性能的服务器芯片,该芯片采用 7nm 制造工艺,基于 ARM 架构授权,主频可达 2.6GHz,单芯片可支持 64 核,集成 8 通道 DDR4,内存带宽超出业界主流 46%,芯片集成 100G RoCE 以太网卡功能,支持 PCIe4.0 及 CCIX 接口,可提供 640Gbps 总带宽,单槽位接口速率为业界主流速率的两倍,全部由华为公司自主设计完成。通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计,大幅提高处理器性能。

从芯片参数来看,鲲鹏 920 延续了 ARM 芯片功耗低的优势,又加强了华为在通信领域的技术优势,但是在处理性能上,即便采用了 7nm 制造工艺,但单颗芯片 2.6GHz 的主频并算不上出众。业界人士猜测,华为此举是通过先进的处理器制造工艺,尽可能弥补 ARM 芯片性能差强人意的比较劣势。

此外,华为同步推出的基于鲲鹏 920 的泰山系列服务器产品,包括均衡型,存储型和高密型三个机型。泰山系列服务器主要面向大数据、分布式存储和 ARM 原生应用等场景,发挥 ARM 架构在多核、高能效等方面的优势,为企业构建高性能、低功耗的新计算平台;例如大数据场景,实现了多核高并发和资源调度调优,计算性能提升 20%。


值得注意的是,华为在发布鲲鹏 920 的同时发布了泰山服务器和相应的华为云服务。显然,华为十分清楚,对于 ARM 架构服务器而言,最大的软肋是性能和生态建设的欠缺。

当下全球的数据中心绝大多数都是采用 Intel 的 X86 架构服务器芯片,Intel 在该领域耕耘多年建立了强大的生态系统,这让 ARM 架构服务器芯片在该领域的发展面临着巨大的困难。主要的问题在于软件,商用领域不同于消费领域,商用领域软件的寿命往往很长,而重新开发一个版本,就需要消耗大量的成本。像 X86 到 ARM 这种转换,不仅是一个操作系统的问题,还包括上面的应用软件,外围设备,外围设备的渠道,网络的改造兼容 ...... 等等方面。因此,在 Intel 多年积累之下,要引入新的指令集,其重建成本是任何商业公司都不愿意或不能够承受的。


ARM 架构服务器芯片挑战 Intel 在服务器芯片市场垄断地位的多位先烈者也印证了以上观点,Calxeda 公司倒闭,Applied Micro 出售服务器芯片业务,高通、AMD、三星等芯片巨头都在 ARM 服务器败下阵来。群雄突起,几经挣扎和反抗过后,Intel 目前依然占据服务器市场 95%以上的市场份额,垄断之势不减。

 

爱恨交加的 Intel

当前全球服务器芯片市场由 Intel 垄断多年,它的 X86 架构服务器芯片拥有强大的性能,更重要的是 Intel 以此建立了一个强大的生态系统,因此全球数据中心基本上都采用 X86 架构服务器芯片。


在正在举办的 CES 2019 上,Intel 又传来新消息,X86 芯片在制造工艺上取得了新进展,Intel 已经面向服务器市场向业界展示了基于 10nm ICE LAKE 制程工艺,旨在打造 Intel 至强可扩展处理器。


Intel 在 X86 芯片上的投入,是获得全球服务器供货商信赖的重要原因。目前,包括 Dell EMC、HPE、浪潮、联想等全球最大的服务器供货商,都毫无动摇地选择了 X86 芯片:一是 X86 芯片满足了性能的需求,二是 X86 服务器性价比更高。

 


X86 在提供了强大的性能和生态系统的同时,服务器提供商如惠普、戴尔、联想等却因为 Intel 的服务器芯片过于昂贵导致它们的业务利润低下;互联网企业谷歌、亚马逊、百度、腾讯等则饱受 Intel 服务器芯片过于昂贵导致它们建设数据中心成本过于高昂。相比之下,Intel 自身净利润率高达 30%以上,导致这些企业一直都对 Intel 有所怨言。


随着近几年 ARM 核心架构性能的不断提升,最新推出的 A76 性能已接近 Intel 的低端处理器,采用该核心的华为海思的麒麟 980 接近 Intel 的酷睿 M 处理器,ARM 阵营的领头羊苹果开发的 A12 处理器更已与 Intel 的酷睿 i5 处理器不相上下。在 ARM 架构性能出现大幅飙升下,ARM 再次喊出了挑战 Intel 在服务器芯片市场垄断地位的口号。


但是由于 ARM 架构服务器芯片缺乏生态的原因,导致国外研发 ARM 架构服务器芯片的企业或倒闭或撤退,ARM 架构服务器芯片遭遇重大挫折。然而对于中国来说,ARM 架构服务器芯片可能尚有喘息之地。

ARM 唯在中国喘息

挑战

如果真要有一个架构想要在服务器市场挑战 X86 的地位,ARM 架构服务器芯片应该是最有希望成功的。


服务器市场竞争激烈,在国内市场,浪潮、联想(浪潮、联想使用 X86 架构)服务器正快速增长,华为的服务器业务也保持了快速增长的势头。据 IDC 公布的 2018 年三季度的数据显示,在出货量方面浪潮、联想、华为分别位居全球服务器市场第三至第五名,同比增速分别为 90.2%、27.5%、40.9%,华为的增速居于第二,显示出较强的竞争力。


不过在销售额方面,华为却稍显劣势,IDC 公布的同期以销售额计算的排名显示浪潮、联想分别位居第三、第四名,华为则以稍微差距落后于 IBM 位居第六名,在销售额增速方面浪潮、联想 、华为的增速分别为 156.5%、67.0%、75.6%,华为的增速并没有比联想高太多。


与此同时,在云计算、大数据、人工智能等新一代科技领域,浪潮也已经提早布局。根据公开的数据显示,目前,阿里、腾讯、百度等互联网巨头的 AI 服务器 90%以上都来自浪潮。回到泰山服务器本身,虽然华为在发布会上拉来一众商业伙伴为其站台,但要真正获得市场的认可,在中国政企服务器市场获得一席之地,还有很长的路要走。


华为在服务器市场的优势不太明显,在这样的情况下试图力推 ARM 架构服务器芯片似乎有些难度,当然,ARM 架构服务器芯片一旦在服务器芯片市场取得突破,ARM 架构服务器芯片反而将成为华为服务器业务的核心竞争优势,正如它在手机市场一样,手机芯片麒麟系列以持续创新推动华为手机在高端手机市场形成独有竞争优势。


机遇

在公开市场,ARM 很难和 X86 竞争,虽然 ARM 在公开市场很难混,但是对华为这种有上下游产业链的厂商来说又有所不同,华为本身就有企业网业务,本身可以提供终端产品,鲲鹏芯片不对外销售,只用于华为自己的服务器和云,就是说,用户不用买鲲鹏 920 处理器,而是直接买华为的服务器或者储存产品。软件配套,调试工作都由华为完成,用户购买华为的设备,直接可以使用,不需要负担软件成本。这很像麒麟处理器与华为手机的关系,直接购买最终产品,就解决了软件匹配的成本问题,竞争力也就有了。

华为董事、战略 Marketing 总裁徐文伟对媒体表示,从 2018 年到 2025 年数据量的增长会达到 18 倍,布局芯片主要是看到了由于数据多元化带来的计算多元时代,ARM 产业将迎来新的发展机会。所以,鲲鹏 920 的发展会比其他处理器更好,虽然冲击 Intel 尚早,但是活下去应该没有问题。


另外,对于中国芯片企业来说,已开始打造 ARM 架构服务器芯片的生态。飞腾公司的 ARM 架构服务器芯片已用于它的天河系列超级计算机,华为则是国产四大服务器供应商之一,凭借它们在行业里所拥有的影响力,这将有助于逐步建立 ARM 架构服务器芯片的生态。


中国的芯片企业耕耘 ARM 架构已有很长的时间,它们研发的 ARM 架构芯片也已达到世界领先水平,华为海思研发的麒麟 980 芯片性能就超过了高通的高端芯片骁龙 845,华芯通本次发布的昇龙 4800 在性能方面就与 Intel 的 E5 服务器芯片相当,显示出中国芯片企业在 ARM 架构研发上已达到了不错的水平。从目前来看,中国也将有更多的芯片企业在研发 ARM 架构服务器芯片。


另外,在海外芯片企业推进 ARM 架构服务器芯片一再受挫的情况下,估计它们已无心再耕耘服务器芯片市场,至于 ARM 架构服务器芯片能否打破 Intel 在该市场的垄断地位?


喘息的机会留在了中国。


 

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ARM公司是一家知识产权(IP)供应商,主要为国际上其他的电子公司提供高性能RISC处理器、外设和系统芯片技术授权。目前,ARM公司的处理器内核已经成为便携通讯、手持计算设备、多媒体数字消费品等方案的RISC标准。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。

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