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未来潜力巨大,ARM服务器生态还得看中国!

来源:网络 日期:2018-06-05 点击:0
2018年3月28日,工业和信息化部部长苗圩在出席某开工奠基仪式的致辞中表示:“集成电路是高度国际化产业,开放、合作、共赢是产业发展壮大的必由之路。中国集成电路产业始终秉承“开放发展”的原则,从资金、人才、技术和市场等多个层面深化国际合作,推进产业链各环节开放创新发展,努力融入全球集成电路产业生态体系当中”。
当前,中国正大力发展自己的半导体产业,以降低对国外供应商的依赖。尤其是在中兴被封杀事件之后,中国更是意识到了其紧迫性,关于国产芯片的讨论热火朝天。今年五月初一则简短的消息传来,称Arm中国合资公司已于4月底投入运营,并接管Arm在中国市场的业务, 包括授权和版税业务。
 
该合资公司总部设在深圳,中方投资者占股51%,而ARM拥有剩余49%的股权。网上有关该合资公司的资本背景以及各方股东由来的很多信息,这里就不转述,不过可以断定的是Arm中国合资公司并不是蹭热点仓促成立,而更应该是Arm和中国之间一个很早开始布局的计划。只是恰逢这个时间点宣布消息,的确不由得引起人们极高的关注。
 
2018年3月28日,工业和信息化部部长苗圩在出席某开工奠基仪式的致辞中表示:“集成电路是高度国际化产业,开放、合作、共赢是产业发展壮大的必由之路。中国集成电路产业始终秉承“开放发展”的原则,从资金、人才、技术和市场等多个层面深化国际合作,推进产业链各环节开放创新发展,努力融入全球集成电路产业生态体系当中”。
 
近日,新华网发表题为“努力成为世界主要科学中心和创新高地”文章,通过多位院士专家的评论,对习近平总书记在两院大会的讲话做了进一步阐述,其核心思想其一是“中国创新大潮不是封闭的 要在更高起点上推进自主创新”,其二是“国际大科学合作成为一种必然 要以全球视野谋划和推动科技创新”。
 
在如此高屋建瓴的顶层设计和国内科技创新战略方向的大背景下,还有处于中美经贸纷争时期,中国高科技发展启动之际,以Arm在芯片领域的市场地位和影响力,如此动作在中国集成电路发展的道路上起到了不可忽视的示范作用,也直接地体现了“全球视野”和“开放、合作、共赢”的指导方针,意义非凡。不仅是对Arm架构主战场的终端嵌入式芯片,而且也对正在兴起的服务器CPU芯片在国内的创新和发展,研发出具有国际竞争力的国产化产品具有极大的推动作用。
 
终端和嵌入式市场以手机芯片为例,当前全球前十大大手机芯片企业当中有两家是中国自主芯片企业,分别是华为海思和紫光展锐,采用的就是Arm架构。华为海思最新的麒麟970 Soc芯片采用的是Arm Cortex-A73 CPU核心。
 
海思对外并不单独销售芯片,但2017年华为智能手机发货量为1.53亿部;2018年一季度,华为智能手机出货量3930万台,市场份额11%,同比增长14%,排名第三,仅次于三星和苹果,从中也不难看出华为海思在终端的市场地位之重。
 
紫光展锐是全球三大独立手机芯片企业之一,最新面向中高端手机市场的方案SC9860GV采用的是Arm 64位A53 CPU。2017年芯片出货量超过6亿套,其在全球手机芯片市场形成了与高通和联发科三足鼎立的格局。
 
就目前的状况,国内主要厂商的终端和嵌入式的高中低端产品的研发设计和创新能力已经达到最先进水平,中国已经或者正在融入该领域的全球生态体系之中。如果Arm中国公司能按照预期发展,在5G即将到来的物联网时代,中国的芯片基础将会更加坚实可控。
 
终端设备之上,就是云端服务器!如今,x86架构的产品在服务器市场中目前依然没有任何有力的竞争者,Intel主导服务器市场多年,除了CPU芯片的强大计算能力,还建构起了完整的硬件供应链,全力配合和支持各软件在x86平台的迭代发展,无形中增添后进者的门坎高度。
 
早在2010年,在移动端如日中天的ARM阵营表现出了对于服务器和数据中心的野心。于是有了Marvel、Cavium、Applied Micro Circuits、三星等芯片厂商纷纷加入ARM服务器芯片的研发,惠普等服务器厂商开始测试ARM服务器,而2012年x86服务器芯片老兵AMD宣布推出64位ARM服务器芯片,更是为ARM进军数据中心加上了助燃剂。然而,ARM的数据中心之路走得并不如预料中那样顺畅。2013年底,ARM服务器领域的先驱Calexda成为“先烈”,为ARM在数据中心的发展前景蒙上一层阴影。2016年,Applied Micro出售ARM服务器业务;博通也结束ARM服务器计划;而曾经让人看好的AMD,又将重心转回了x86和GPU。
 
突然,近两年ARM架构的服务器再次出现拐点,在云计算和大数据应用中开始崭露头角,并且在某些特定场景和工作负载下大有脱颖而出之势。作为新进者的Arm架构服务器能否成功从某方向破冰进入通用高性能服务器商业市场,从技术上至少需要从三个基本角度思考,CPU的计算能力(产品)、适合的应用定位(市场),以及相关软硬件生态的成熟度(生态)。
 
今天我们就来聊聊Arm架构的国产服务器CPU芯片国内主要的三个主要玩家,天津飞腾,华为海思和贵州华芯通。他们的企业性质、市场定位、技术积累、产品发展都各有不同,但目标却是一致的,即从被英特尔x86架构垄断的庞大服务器市场中分得一杯羹。简单观察一下在现如今倡导科技创新全球化,技术资源国际合作的大环境下,这三个国内Arm架构服务器厂商的机会和挑战。
 
1.华为海思
 
华为海思公司成立于2004年10月,是华为的全资子公司,2017年,华为智能手机发货量为1.53亿部;2018年一季度,华为智能手机出货量3930万台,市场份额11%,同比增长14%,排名第三,仅次于三星和苹果,而搭载的手机芯片已经完全实现了自主设计自己使用,不依赖如高通、联发科等任何芯片厂商,可以说在移动芯片领域,华为海思是无疑的成功者。相对人们耳熟能详的华为麒麟芯片,华为的服务器芯片泰山CPU芯片却很少为人所知,其一因为华为是"自产自用"的闭环模式;其二是华为鲜有公开宣传服务器CPU芯片,毕竟广大用户只用手机并不关心云端的服务器设备,所以有关泰山服务器处理器的公开信息很少。
 
在2016年科技创新成就展上,华为公司展出了其第一台ARM平台服务器“泰山”(Taishan)1612,配备的是ARM Cortex A57,这款平台服务器采用了中国台湾台积电公司最新的16nm制程工艺,兼容ARM v8-A指令集,是华为在国内主推的第一款高性能平台多核心服务器解决方案。据称泰山1612是核高基1号专项项目,用来做互联网冷却储存的生态系统验证,并未进行推广和量产。2017年,在华为一个表彰会上,爆料一张图,就是华为海思图灵业务部开发的华为泰山自研64 位CPU核已经成功商用(据说服务器用)到CPU。图上面信息表明,经过几年攻坚,攻克多项技术难点,2017年成功开发出华为第一款自研的基于ARM版本的CPU核心,能效是x86的x倍(保密数据没有写具体)、领先同期的ARM核心。最近又传出2019年华为将研制出性能堪比x86主流中端产品的ARM架构服务器芯片,并将正式量产进行公开商用推广。
 
笔者努力通过多个渠道想获取有关的产品细节,试图对华为最新产品的性能表现做个相对明确的判断,却是无果而终,信息寥寥。不过,以华为低调务实的一贯作风,我们相信华为正在全力研制基于ARM架构的服务器芯片及平台解决方案,而且华为的研发投入和技术积累都让人相信,其设计开发的服务器CPU的性能和品质绝不会妥协,应该不会成为大规模商用的瓶颈问题。
 
生态方面对华为来说更是具有先天的优势,无论从服务器整机硬件,云操作系统,直到云服务和大数据等应用系统,华为都具备强劲的技术力量和全产业链的整合能力。软件过去大多是垂直的架构,而现在随着互联网的繁荣发展,带动了开源生态体系逐渐成为以互联网、大数据和云计算为中心的现代信息技术的主流,这也给Arm的软件生态带来了利好消息。
 
华为目前依旧是按照一贯的闭环模式在发展自己的服务器CPU,不过华为也是在工业和信息化部指导下成立的绿色计算产业联盟的白金成员之一,说明它并未仅仅封闭在自己的产业闭环,而是与其他厂家和伙伴正推动Arm服务器产业的发展,在当前国内对国产芯片的热情呼声中,近期如果走出闭环进入公开商业市场也不出意外。如果真是这样,对促进ARM架构服务器产业在国内通用商业市场的发展无疑是个巨大带动作用。无论是从产品性能的期望,生态整合以及应用的适配,笔者对华为都充满信心,只要华为能坚定地在基于Arm架构的道路走下去。
 
2.天津飞腾
 
天津飞腾以国防科技大学为技术背景,现在属于中国电子信息集团的成员企业之一,是中国最早获得ARMv8指令集架构授权的设计厂商,获得了ARM指令集级别的商业授权。其实,飞腾研发CPU已经很多年了,从最初的IA-64、SPARC指令集最终选择了Arm架构后,经过几年的努力和至少两代产品迭代,飞腾最新自主设计了FTC66x系列处理器核,FT-2000/64集成了该系列中FTC661处理器核。FTC661核心流水线采用四发射乱序执行超标量微体系结构,集成6个整数和浮点运算部件以及32KB一级数据cache,每拍能够执行4个双精度浮点操作。
 
根据FT-2000/64样片初步测试结果,在2.0GHz主频下,FT-2000/64 SPECint_rate2006测试分值570分,SPECfp_rate2006测试分值482分,后续随着进一步优化SPEC CPU测试性能还将进一步提高。可见飞腾在服务器CPU的研发取得成绩至少证明Arm架构完全可以实现与x86架构相当的性能,而不是人们传统印象中的只适用低功耗,低成本的终端嵌入式设备。虽然飞腾并不像华为一样“自研自用”,但应用领域目前还是专注在一些如党政军的特定领域,比如著名的“天河三号”超级计算机和近日发布的中央国家机关采购。所以,飞腾的服务器CPU的性能表现是完全经满足所专注行业和应用需求的。
 
2017年年底,中国电子信息产业集团有限公司正式发布中国电子主导构建的全新绿色开放生态体系——“PK”体系。其中英文字母P就代表了“Phytium处理器”。按相关报道描述,“该‘PK’体系,由中国电子聚合国内产学研领域400多家核心企业,共同开展关键技术攻关和公共技术服务,形成丰富的办公和事务处理类应用生态体系,目前已在国家部委、中央企业、地方政府等重要行业领域信息化建设中实现数万套规模应用。同时,中国电子对接国际ARM服务器标准与软件领域企业。与Google、微软、戴尔等在技术标准领域,与Linaro、红帽等在ARM全球开源生态领域,与SAP、IBM等在企业级应用领域展开全面合作。基于‘PK’体系的生态建设,已成为国际ARM生态体系的重要支撑”。虽然与上述各个生态伙伴的具体合作进展和适配度无法详细得知,至少可以相信,飞腾的处理器在一定的市场中正在摆脱生态的约束,借助CEC强大的集团作战优势开始顺利推广和实用。
 
不过在公开的商业市场天津飞腾鲜有部署,更多的实测数据和应用表现并不透明,我们很难预计飞腾在云服务,大数据,人工智能等热门商业场景中是否已经就绪,目测短期内进入通用商业市场的可能性并不大。即便如此,天津飞腾作为国产芯片中采用ARM指令集架构,融入国际主流软件生态体系的一员,在推动开放的ARM架构服务器在中国的发展具有重要的作用。国字号的出身加上CEC集团的支持,天津飞腾一旦在高性能通用服务器CPU产品的稳定性达到市场主流产品的级别,进入通用商业市场,极可能会成为国产ARM服务器芯片产业的主要成员。
 
3.贵州华芯通
 
不同于华为海思“自研自用”的闭环和飞腾专注的党政军特定领域,另一家国产服务器CPU厂商贵州华芯通则直接面向了市场规模最大,性能要求最高,生态要求更成熟,也是竞争最为激烈的通用商用服务器市场,与英特尔的主战场进行正面交锋。要突破这个市场的垄断,实现国产芯片替代,贵州华芯通选择“引进-消化-吸收-再创新”的路线也许是最佳方案,毕竟高通在芯片界的实力不可小觑。
 
2018年5月25日,贵阳数博会开幕前夕召开的新闻通报会上,高通公司总裁克里斯蒂安诺·阿蒙回应了称高通将退出服务器芯片业务的传言,“我们并没有退出服务器芯片业务,作为华芯通的股东,高通会在技术专长,设计能力和管理方面继续为华芯通提供重要支持和帮助,保证华芯通拥有充足的资源,中国集成电路产业的整体实力。”虽然会上并没有透露更多关于更深一步合作与支持的细节,但足以说明高通对基于Arm架构的服务器芯片和数据中心相结合的战略方向是非常重视的。华芯通半导体极有可能成为高通这一战略发展的重要载体,从这个角度看,高通从服务器一线退出反而将大大利好华芯通的发展。
 
5月27日,华芯通在数博会的“Arm服务器产业生态高峰论坛”上正式发布了华芯通高性能服务器CPU的品牌“昇龙”。 在品牌发布会上,华芯通公布了首款“昇龙”处理器的基本信息:10纳米工艺,最多48核,ARM V8架构,内置国密密码模块和芯片级的安全基础架构,笔者进一步了解到:昇龙处理器流片回来的实测性能已达到两颗英特尔最新主流CPU水平,其能耗却低了50%以上。华芯通传递的这个性能信息很关键,如果真是如此彪悍,至少从计算能力上渗透进最主流的云服务市场,作为x86的“备件”,乃至直接替代都是很有希望的。
 
生态建设上,观察2018贵阳数博会华芯通与众多生态伙伴所展示的内容,以及期间举办的“Arm服务器产业生态高峰论坛”中出席并参加讨论演讲的厂商(包括京东,ZStack,创新科,太极),可以看出华芯通半导体在昇龙处理器平台上与整机硬件,操作系统,云计算和虚拟化,AI异构计算,政务应用等生态厂商多层次多方向已经进行了很有卓效的合作。另外,在阿里巴巴的展区也出现了华芯通芯片样片,具体合作深度和细节不得而知,但总归这是华芯通进入互联网主流市场的一个很好的迹象。虽然尚不确定这些伙伴客户是否会立即大规模采购,但云服务提供商对昇龙处理器进行评测的积极性也说明了他们迫切的希望能有除x86架构的新平台,摆脱整个市场一家独大的被动局面。
 
华芯通只是芯片设计厂商,不具备华为全产业链的平台,也不具备天津飞腾背后集团的支持,但走的却是直接竞争的商业市场,摆在面前的最大问题是如何面对强大的垄断者,达到商业目的。可以说,华芯通的挑战是最大的,但一旦成功后的空间也是巨大的。如果华芯通昇龙首款CPU顺利在2018年年底量产,明年规模上市应用,经过市场检验和客户反馈,再加上本地研发队伍近一进步对技术的消化,小编很是期待华芯通下一代产品的样子,毕竟靠第一款产品就能逆转成功的概率不高。
 
最后
 
国内ARM架构服务器产业,天津飞腾,华为海思和贵州华芯通三个重要的厂商需要通力合作,联合上下游的软硬件合作伙伴共同推进ARM生态建设,从各自所面向的市场和领域同时发力,在开放合作中创新,通过自主创新深化国际合作,谋取短时间内实现国产服务器的大规模部署。毕竟这个市场足够大,在云服务为大趋势的信息技术体系更加开源开放的生态环境下,原来的Wintel捆绑模式已无法阻止新平台的进入,希望这三个国内重要的Arm服务器CPU厂家能借风起之势,在国内服务器市场从英特尔为代表的x86体系中寻得一线缝隙而快速入场,缓解并持续改善目前独家垄断的被动局面。

关键词:ARM,ARM服务器,芯片
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