Arm架构大举进军服务器市场恰逢其时？

随着5G、AI、IoT等确定性趋势的来临，智能计算将无所不及。特别是随着5G落地，新一轮数据浪潮即将来袭，云计算作为主流的算力解决方案，将在5G时代迎来大发展。服务器作为产业链核心环节有望率先受益，与此同时，从基础计算架构开始的结构性变化，以及相应的市场格局震荡不容忽视。

去年4月，Arm很罕见地投资了一家专注于服务器处理器的初创公司Ampere（安晟培），该公司成立于2017年10月，创始人是Intel前总裁Renee James。Ampere结合市场需求和自身优势，致力于打造面向云计算和边缘计算的新一代处理器，研发目标是专为云计算而生的服务器处理器。

为什么需要云原生处理器？

为什么服务器处理器发展到现在需要进行变革？主要受三方面因素驱动：第一，不同于传统企业计算需求，云计算需求需要向容器、微服务这类计算模型迅速转变；第二，边缘数据中心在持续增长，对于延时、功耗的需求不同于以往，对于CPU的部署密度和能耗要求越来越高；第三，机器学习和AI功能的增强，使得整体基础设施都对计算能力产生了非常大的需求，包括数据中心、边缘等，这也推动了边缘计算越来越向定制化方向发展，使得异构型基础设施要具备云计算的能力。

Ampere 产品高级副总裁Jeff Wittich认为，除上述因素，新一代面向云的计算架构需要更加开放才能产生更好的创新，新一代CPU不能有传统的制约因素。现代云计算要求处理器具备确定性、可预测性的性能表现，使服务实现最低的延时；还有跨平台的可扩展性；以及高能效及部署密度。基于这些考虑，Ampere专为云环境打造了最新一代处理器芯片，即云原生处理器。

为云而生的80核服务器处理器

Ampere最新推出的基于Arm v8.2+架构的80核服务器处理器Ampere Altra，号称专为云环境塑造全新性能与能效标准，可应用于新一代云和边缘计算数据中心，为数据分析、人工智能、数据库、数据存储、电信堆栈、边缘计算、Web主机与云原生应用等提供突破性的能效提升。

与传统服务器CPU相比，Ampere Altra的优势是什么？Jeff Wittich介绍主要体现在三方面：首先是单线程，能够提供稳定、可预测的性能以及良好的安全隔离；二是基于Mesh网格化的内核数量显著高于同类产品，能够提供很好的一致性和更高的效率；三是专为云计算而优化的内核能效，每一个核的功耗效率都得到了提升。

Ampere Altra特性

单路80个单线程内核，双路160个内核；
台积电7nm制程工艺；
2PDC，支持8 通道DDR4-3200内存，单路内存容量达4TB；
单路配置支持128 条PCIe Gen4 通道，双路配置支持192条通道；
采用CCIX协议，支持加速器一致性互联；
两个128位SIMD单元；
使用int8和fp16运算指令进行AI推理加速；
服务器级RAS；
Arm v8.2+架构，符合服务器基础架构规范（SBSA）4级。

尤其是运行云原生工作负载场景下，如搜索、AI推理、多媒体转码、数据库等，Ampere Altra优势明显。在与AMD EPYC 7742和Intel Xeon Platinum 8280的性能对比中，是前者的1.04倍，后者的2.23倍。

功耗方面，Ampere Altra每瓦特的性能分别是AMD EPYC 7702的1.14倍、Intel Xeon Platinum 8276的2.11倍。随着数据中心容量的不断扩大，以及向边缘的扩展，对于一些注重能耗的应用，如Web应用、存储、云游戏、边缘云等，Ampere Altra都是理想选择。

使用Ampere Altra处理器，单机架可部署3500多个内核，单机架内核密度比AMD EPYC 7702高38%，比Intel Xeon Platinum 8276高173%；单机架性能比AMD EPYC 7702高13%，比Intel Xeon Platinum 8276高120%。也正是如此，它能够以更高的密度实现更大的机架容量，总体应用成本TCO更低。

据透露，基于Ampere Altra的单路服务器与双路服务器平台现已向全球客户发货，其中包括全球顶级云服务提供商，微软和Oracle都在已公开的名单之列。

Arm架构大举进军服务器是好时机吗？

近十几年来，试图通过Arm架构进军服务器的厂商不在少数，命运各不相同，目前仍未撼动大局。面对云计算催生下愈演愈烈的竞争，现在是好时机吗？

Jeff Wittich的答案是恰逢其时，其信心源于两方面，一是自身产品的性能，二是Arm软件生态在数据中心的成熟。相对于x86架构，精简指令集（RISC）功耗更低，整体效率更高。现在已有约1200亿的Arm设备部署在移动端、IoT终端和消费电子领域等，生态系统庞大。而在服务器领域，Arm生态系统在过去几年也大幅成熟，所有大型操作系统Linux、BSD、windows都能够支持；容器化，包括虚拟化工具如docker、vmware、KVM和kubernetes都可以在Arm架构上进行支持；包括CUDA、Java等语言都能兼容。

Ampere还在2018年加入了绿色计算产业联盟（OpenGCC），其董事长兼CEO Renee James担任该联盟副理事长。希望能与联盟共同建立开源软硬件开发社区，以便在超大规模数据中心方面开展更加开放、环保的实施项目。

除了生态建设，产品保持迭代和更新的节奏也非常重要。据了解，Ampere的计划是每年一款新产品，预计2021年推出Mystique，核数更多，性能更高；2022年推出Siryn，在内核数量、性能、功耗方面会优于前两款产品，会包括更多基于云的设计特点。

云计算处理器新江湖

服务器处理器芯片一方面需要长期的威廉希尔官方网站 投入，另一方面离不开软硬件生态系统的广泛支持。这是横亘在后来者面前的两座大山。强如AMD卷土重来的势头，在Intel的霸主地位面前，短时期内也只能微幅成长。根据调研机构Mercury Research最新数据，2019年第四季度的x86服务器市场，Intel份额从一年前的96.8％微跌至95.5％，AMD从3.2％增长到4.5％。

除了x86架构之上Intel与AMD的近身互搏，x86之外，Arm架构一直是一个独特的存在。它在嵌入式移动端的足够成功，吸引了前仆后继的玩家试图通过它在服务器市场大展拳脚，其中不乏高通、三星这样的国际大厂。国内厂商方面，从基于Arm架构的具体部署和业务进展来看，飞腾发展较早，产品和生态布局进展较好；此外还有华为，正在通过全生态体系和产业链的整合能力高歌猛进。

市场格局在微妙生变中，而云计算在加速激荡原有的格局。当前解决方案性能、能效的复合年增长率已显著放缓，数据中心的能耗和可持续发展问题也已成为全球关注的焦点。这都直接指向需要高性能且高能效的处理器。

Arm架构在服务器市场进入了关键时期。一方面，IoT将是云计算未来的重要增长点，而这是其优势领域，也是Arm处理器芯片可以充分发挥价值的空间；另一方面，5G落地将对云计算产业链和服务器环节影响深远，基于5G的AIoT生态才是真正意义上的变革，诸多创新场景带来的海量数据计算、存储需求将孕育庞大的云服务市场，也对基础计算架构产生了真正的多元化的需求。是否恰逢其时，市场会给出答案，不过，这是一场马拉松。

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