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阿里发布5nm芯片倚天710,不再被“卡脖子”?

2021-10-21 08:40
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作者 | 陆游

编辑 | 伊页

无巧不成书,同一天内,苹果、阿里先后发布芯片。

10月19日凌晨1点,苹果举办了第二场秋季发布会,M1Pro/Max两款采用5nm制程工艺的进阶芯片如期而至。会后,两款芯片的性能被认为使英特尔“望洋兴叹”。

而在当天上午,正当错过苹果发布会的消费者议论M1Pro/Max芯片有多强悍时,在2021云栖大会现场,阿里巴巴旗下半导体公司平头哥发布自研云芯片倚天710。

官方语境下,倚天710芯片采用业界最先进的5nm工艺,单芯片容纳高达600亿晶体管,性能超过业界标杆20%,能效比提升50%以上,被认为是业界性能最强的Arm服务器芯片

对此,有网友调侃道,“同样是5nm芯片,同一天内,诞生了两个世界最强。”当然,苹果和阿里的芯片实则并没有可比性,一个是消费级SoC芯片,一个则是服务器芯片。

不过,和网络对M1Pro/Max芯片的正向议论不同,在对待阿里倚天710芯片上,则夹杂着一些不一样的声音。

这与两款芯片的应用落地有着一定关系。去年11月发布的M1芯片已经经历了近一年市场考验,并获得众多好评,而此时刚刚发布的倚天710,则显得“势单力薄”。

此外,如今国内芯片行业舆论氛围“易燃易爆炸”,一方面,市场期待自研芯片有所突破,另一方面,又担心重演汉芯悲剧。因此,每有新动静时,自然少不了质疑声。

对倚天710芯片的质疑,则集中在芯片自研水分和代工厂商上。

公开资料显示,在芯片架构上,倚天710芯片基于最新的ARMv9架构,而ARM公司在今年3月31日才正式推出ARMv9指令集,也就是说,短短6个月,倚天710芯片在ARMv9架构上开发并流片。

而根据《财新》报道,所涉Arm架构芯片由阿里从2019年开始研发,年中完成流片,如若消息属实,所谓自研或有一定水分。

并且,众所周知,在芯片制造领域拥有5nm制程工艺的芯片代工厂商主要是台积电三星,而此次阿里并未提到倚天710的代工厂商,不得不让人有所疑问。

等等,基于种种质疑带来的议论性,为阿里此次发布的倚天710芯片蒙上一层未知的阴影。

01  反英特尔联盟再添一员

在阿里此次对服务器CPU芯片的宣传中,少不了Arm架构这一字眼,实际上,这也是一个不同寻常的地方。

目前,CPU架构主要分为CISC(复杂指令集)和RISC(精简指令集)。CISC阵营以英特尔、AMD的X86架构为代表,而RISC阵营则包括Arm、MIPS、PowerPC、RISC-V等架构。

从性能上看,由于CISC凭借其较强的单核性能领先于RISC,能够更好地满足服务器、桌面、移动PC的运算需求。因此,X86架构占据了这三个领域的主要市场份额。

IDC不久前发布的《全球服务器季度跟踪报告》数据显示,X86服务器产生的收入在2021年第二季度达到了214亿美元,非X86服务器收入约为23亿美元,X86市场占比超过90%,X86市场中,英特尔的服务器芯片更是占据了近90%的份额。

作为英特尔的基本盘,服务器CPU市场常年被其独占。不过,如今这样的局面正在发生变化。作为出了名的“牙膏厂”,由于英特尔10nm/7nm工艺的难产,造成了多个市场的震荡。

同一时期,AMD发布的二代EPYC服务器处理器“罗马”,作为全球首颗7nmX86服务器芯片问世,使AMD的服务器CPU市占率在短短两年内从1%增长到了8%。而随着第三代EPYC处理器“米兰”发布,其服务器市场份额有望达到新高。

基于多年来形成的强大生态与市场,英特尔在服务器CPU市场暂时不会失守,但在AMD之外,更大的威胁正在形成。

和如今在市场份额上取得的突破不同,2014年,面临服务器市场份额不断下滑,AMD对Arm服务器芯片寄予厚望。可惜,Arm服务器芯片并未让AMD翻身,到了2017年,AMD在服务器芯片市场的份额从巅峰时的25%跌至不足1%。

情况在2017年发生变化,彼时AMD试图通过兼容X86架构的EPYC芯片重回服务器市场,如今来看,这样的选择似乎是正确的。

同时,这也带来一个疑问,在服务器芯片市场,Arm架构是否没有立锥之地?

以往的案例似乎都指向这一判断,相继有高通英伟达、三星等厂商,试图通过Arm架构打破英特尔在服务器芯片领域的主导地位,但最终不是关闭研究,就是转移项目方向。

不过现阶段,随着时间推移,Arm服务器芯片在服务器市场的地位正在发生改变。

虽然X86架构长期占据服务器、桌面、PC主要市场份额,但近期RISC架构也不断向X86优势领域进攻。

作为Arm架构背后的半导体知识产权(IP)提供商,2019年,ARM公司引入Neoverse产品线,并发布了NeoverseN1/E1核心IP,今年4月28日,ARM公司公布了NeoverseV1和N2服务器芯片平台的最新性能数据,其处理能力比上一代N1提高了40%~50%。

ARM公司的架构“Neoverse”,在单核心方面追平AMD和英特尔服务器CPU的同时,凭借并行计算、能耗控制、易拓展性的优势,在多核性能方面超过对手60%以上,Arm架构的性能已经不再成为短板。

如今,阿里同样入局Arm服务器芯片,诸多因素综合起来,或将对英特尔的X86产品构成真正的威胁。

02  阿里的“芯”算盘

发布会当天,阿里云智能总裁张建锋表示:“基于阿里云‘一云多芯’和‘做深基础’的商业策略,我们发布倚天710,希望满足客户多样性的计算需求,这款芯片不出售,主要是阿里云自用。”

所谓自用,即数据中心、云服务将是倚天710的最核心商用场景。作为数据传输、处理、控制和发送的场所,简单来说,数据中心就是支撑云计算服务的基础设施。

今年4月,TrendForce(集邦)的调查发现,超大规模数据中心领域客户的需求在2020年第四季度占服务器总需求的40%以上,而这一数字在2021年将可能达到45%。

与此同时,过去半年里,半导体行业各种供应短缺的消息不时传来。据Digitimes报道,服务器和数据中心的芯片供应情况正在恶化,一些关键服务器芯片的交付时间延长到52到70周,其中,英特尔和AMD的服务器处理器都出现供应紧张的情况。

一张一弛之下,一些云计算厂商想要扩张市场份额却有心无力。

或出于未雨绸缪,今年3月,Digitimes发布的研究报告提到:亚马逊、微软等云计算数据中心运营商开始采用Arm架构。

作为云计算巨头,根据IDC发布的《全球及中国公有云服务市场(2020年)跟踪》报告,全球公有云laaS市场中,亚马逊AWS以46.8%的市场份额位列首位,其于2018年推出了首款基于Arm架构的自研处理器芯片。

而在国内云计算市场上,华为则于2019年发布Arm 服务器芯片Kunpeng920(鲲鹏920),以及基于该处理器的三款TaiShan(泰山)服务器。

一方面,在如今激烈的云计算市场竞争下,阿里云补齐服务器芯片,能够尽量避免行业同质化。另一方面,也能缓解服务器芯片供应短缺问题。

另外,从性价比因素上看,以亚马逊为例,其推出的首款基于Arm架构的自研处理器芯片——Graviton,据相关报道显示,运行应用的成本要比英特尔或者AMD的芯片低45%。

这或与CPU算力提升路径有关,现阶段CPU算力提升路径有两种,一是提高单个核心的运算效率,以质取胜;二是增加运算核心的数量,通过协同工作实现性能倍增,这种方法以量取胜。

相较于X86,ARM在“多核并行”提高CPU算力方面更具技术优势,功耗上较X86表现更好,基于此,倚天710同样可以帮助阿里云降低成本。

当然,阿里选择arm架构,或在技术实现难易程度上有所权衡。

相较于X86机构,Arm架构由ARM公司以IP设计和对外授权的方式运营,在授权形式下,芯片设计商可以直接拿到授权图纸,研发周期大大缩短,同时可以结合自身需求开发出定制化的CPU。

据天眼查查询显示,今年10月初飞腾公司发生工商变更,股东新增杭州阿里巴巴创业投资管理有限公司。融资完成后,阿里对飞腾公司持股1%。

现阶段,国内芯片设计商方面,华为之外,飞腾是Arm架构的主要拥护者,公司主要从事Arm架构服务器的CPU,此前飞腾已经获得ARMV8永久授权。这次阿里入股飞腾,或有“借鸡生蛋”之意。

03  造芯路上的不确定因素

上文提到,ARM公司以IP设计和对外授权的方式运营,对于阿里来说,需要拿到ARM公司的IP授权。

目前,ARM公司深陷收购漩涡。因此,英伟达对ARM的收购终局,就会成为阿里倚天710芯片的一个变数。

10月初,《电子工程专辑》报道,两位知情人士透露,英伟达收购ARM交易最终或以失败告终,因为该交易获得监管部门批准的可能性越来越小。

知情人士称,欧盟反垄断监管机构将对这笔交易展开全面调查,与此同时,美国反垄断监管机构也有意在法庭上阻止这一交易。这意味着,反垄断审查不会很快结束。

而英国反垄断部门“竞争和市场管理局”(CMA)称,该交易存在严重的竞争担忧,可能扼杀多个市场的创新,包括数据中心、游戏、物联网和自动驾驶汽车等。若该交易获得批准,将重塑全球芯片产业链。

此外,阿里云此款芯片采用5nm工艺,是目前制程上最为先进的服务器芯片,国内半导体厂商尚没有掌握5nm工艺,尽管阿里云没有透露倚天710芯片的代工厂商,也可推断该款芯片的代工企业大概率是台积电。

9月初,市场传出台积电通知客户全面涨价,涨幅高达10%~20%。而据市调机构Counterpoint预估,苹果今年将占据台积电5纳米制程53%的产量,那么对于阿里而言,如何保障倚天710的产能,就成了问题。

而最坏的结果,莫过于类似华为受困于制裁,致使下一代基于Arm架构的“鲲鹏930”无法如期发布。

同样需要关注的还有“实用”方面,两年前的云栖大会上,阿里巴巴还发布过含光800AI芯片。

不过,含光800设计初衷是处理图像和视频,包括城市大脑中杭州的交通路况视频,以及淘宝商品库的图片,而不适用于其他场景,用途有限。去年在“双十一”期间,阿里用的依旧是更通用的英伟达GPU

而此次公开宣传中,倚天710是阿里平头哥成立以来发布的第一颗通用芯片。由于是“自用”,能否担起通用芯片的名头,外界恐怕难以得知。

今年8月3日,阿里巴巴集团公布2022财年第一季度财报,阿里云营收160.51亿元,根据此前披露的数据,一季度29%的增速为历史新低,且与上一季度营收168亿元相比,阿里云营收首次出现环比下滑。

早在2021财年第四季度,同期阿里云业务营收同比增长37%,增速下滑较为凸显,原因在于失去单一头部大客户(字节跳动海外业务)。

巧的是,今年3月,字节跳动开放了大量Arm相关职位,具体包括Arm服务器系统的性能和功耗优化,Arm服务器产品架构端到端设计和优化等,持续布局新架构下的服务器业务。

随后在6月初,《晚点LatePost》报道,字节跳动全面进军云计算IaaS服务,想做中国“第四朵云”。现阶段,面对日益残酷的云竞争环境,当务之急,阿里云需要稳固自己的堡垒。

那么,倚天710能为阿里云添砖加瓦吗?且观后效。

参考资料:

安信证券《服务器系列报告一(计算篇):CPU平台升级及其影响》

东兴证券研究所《CPU生态价值与机遇研究》

半导体行业观察《服务器芯片三十年战事》

国际电子商情《服务器CPU市场“变天”!》

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