鸿钧微电子角逐服务器CPU市场,服务器CPU的江湖风云莫测

芯闻速递 2022-05-31

云计算arm服务器cpu

2375 字丨阅读本文需 6 分钟

5月31日,杭州鸿钧微电子科技有限公司(以下简称“鸿钧微电子”)宣布已完成了由华登国际、高瓴创投、鼎晖VGC(创新与成长基金)联合领投的近8亿元天使轮与Pre-A轮融资,壁仞科技、芯岚微、晨道资本、星睿资本等众多头部产业合作伙伴跟投,其他投资人包括松禾资本、六脉资本、C资本、中益仁资本、海河启睿资本、小即是大创投等。本轮融资将主要用于高效能服务器CPU研发所需的团队扩充以及相关研发基础设施建设等。

鸿钧微电子成立于2021年8月,致力于开发基于ARM架构 “更高效能、更易部署”的服务器处理器(CPU)芯片,主要面向数据中心云计算市场。

服务器CPU是半导体产业中最重要的主航道之一。全球年产值超过千亿人民币。随着数字化社会和云计算的进一步发展,服务器CPU市场空间保持高速增长。

根据IDC,预计2025年中国服务器出货量 将达到525.2万台,市场规模达到350亿美元。如今,华为、飞腾、阿里平头哥均已推出国产ARM服务器CPU。

在2000年前后时,服务器CPU还是SPARC、Power等架构的天下,以SPARC为例,其架构较为封闭,CPU指令集、CPU芯片、服务器整机甚至操作系统和应用软件都由Sun公司一手包办,这一做法使得SPARC架构服务器可以提供极高的性能与稳定性,但售价高昂,且很难与业务的生态融合;x86阵营则通过更加开放的生态(仅把持指令集与芯片,整机与软件生态完全开放)以及PC市场规模杠杆带来的更低成本不断攻城略地成为当今服务器CPU市场的主流。

ARM架构此前在移动端已占据主导地位,随着其性能的提升和生态的完备,ARM开始快速进入数据中心领域。亚马逊已接连推出3代名为Graviton的自研ARM服务器CPU,而在2022年4月亚马逊云的一次直播中,提及AWS的虚机实例中约有1/4运行于其ARM架构服务器上。微软也已推出基于Ampere公司ARM架构CPU的实例,并表示基于该架构的VM相比此前基于x86的VM有50%的更高性价比。

在鸿钧微电子创始人、董事长、CEO沈荣看来,传统的x86架构处理器已经日渐面临高核心数、高效能和低成本如何平衡的巨大挑战,而ARM凭借自身架构的天然优势,以及过去10多年在性能和生态方面的巨大进展,开始日渐胜任数据中心发展的新需要。

2022年4月,鸿钧微电子宣布获得基于Armv9指令集的新一代Arm® Neoverse™ N2平台的授权,迈出自研服务器CPU重要一步。

2022年5月25日,安谋科技与鸿钧微电子共同宣布在高效能服务器处理器基础架构、生态等方面的深入合作,双方将依托安谋科技高性能Arm IP及自研产品,结合鸿钧微电子在通用处理器领域丰富的研发经验和产品创新能力,共同推进Arm服务器CPU的产业和生态落地。

Arm悄然“吞食”HPC与数据中心市场

2019年,Arm引入Neoverse产品线,并发布了Neoverse N1/E1核心IP——这是Arm第一次专门针对服务器产品推广有“名分”的处理器IP。

Arm此举未引发业界的关注,毕竟这不是它首次暴露其攻占服务器、基础设施处理器市场的企图——在过去10多年里,已经有多家芯片制造商推出基于Arm技术的服务器处理器,比如英伟达的Project Denver、高通的Centriq、博通的Vulcan等,这些产品都未曾在市场激起多大水花。

但当2019年底亚马逊发布自研的Graviton2处理器,该处理器基于Arm Neoverse N1技术。亚马逊将Graviton2应用于Amazon EC2实例,还宣布EC2实例适用于各种工作负载,比基于x86的实例高出多达40%的性价比,此时Arm Neoverse才开始被更多人知晓。

目前,包括Ampere Computing、Marvell等在内的市场参与者,都推出了基于Arm的基础设施处理器,而这次的情况与10年前已经大不一样。虽然就单纯的性能层面以及生态完整性而言,Arm Neoverse N1仍无法与Intel/AMD相提并论,但是在更高的Performance/TCO(性能/总拥有成本)和能效(Power Efficiency)层面,Arm的解决方案对基础设施供应商有足够的吸引力。亚马逊自研Graviton2处理器选择Arm技术,就是看重其更高的性价比。

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以及Marvell、Ampere等芯片设计企业开始采用Arm架构,这预计将帮助Arm在大规模云数据中心与HPC市场扩张,令其在服务器CPU市场获得10%的市场份额。预期中10%的市场份额对Arm而言是一个巨大的进步,且将对x86产品构成真正的威胁。

ARM要在云计算闯出一片天

无论是英特尔还是AMD,都已经将数据中心业务当成未来要发展的重要领域。智研咨询发布的《2021—2027年中国数据中心行业市场竞争力分析及发展策略分析报告》显示,截至2020年年底,我国数据中心市场规模为1958亿元,同比增长25.27%,预计2025年将突破5900亿元,其中云计算是数据中心增速最快的应用市场之一。各大云服务公司Q3财报展示了云计算市场增长的强劲动力。微软云营收增长50%,谷歌云营收同比增长45%,亚马逊云营收上涨39%,百度智能云增速更是达到70%。

为了适应云计算的需求,AMD和英特尔采取了不同的策略。AMD方面推出了具有更多核心、更高密度的服务器CPU Bergamo,Bergamo最高可达128核/256线程的Bergamo。英特尔则是利用自身的生态优势则是可以为云计算提供在FPGA、SmartNIC以及存储等方面完善的技术支持。

在两家基于X86架构的神仙掐架时,有一些厂商看到了ARM的灵活性,希望用ARM架构在服务器CPU市场分一杯羹。

当网络协议、存储协议或安全设备管理功能在以太网适配器上的ARM处理器上运行时,CPU不需要运行协议,在降低CPU负载的同时还能加速数据传输。这一特性成为各大云服务厂商选择ARM架构的原因之一。

2019年,Arm公司为服务器产品推出的核心IP Neoverse N1,基于这一技术,亚马逊网络服务(AWS)开发了自研服务器芯片Graviton2。AWS表示与基于M5的实例比较,使用Grvtion2的实例成本降低了20%,性能提高了40%。截至2021年,Graviton2的实例占了AWS应用实例的14%,在2020年AWS增加的实例中有49%是基于Graviton2。

第二代的Neoverse N2的单线程性能比N1增加了40%,此外Arm还推出了 Neoverse E系列,在功耗和面积上进行优化;Neoverse V系列则注重性能方面的优化。

除了云计算,ARM架构也被使用在了其他的应用场景。2018年,采用 64 位 ARM v8-A的Marvell ThunderX2 处理器被应用于英国气象局的Isambard中。今年,英伟达的GTC大会上,黄仁勋表示借助ARM架构的灵活性英伟达推出了专为加速计算设计的服务器CPU Grace,在与英伟达的GPU结合使用时,会提供比基于X86 CPU的系统快10倍的性能。

ARM架构的服务器芯片让人期待的原因还在于,这条赛道上有着许多中国厂商的身影。例如,基于ARM v9架构的阿里自研服务器芯片倚天,基于ARM v8架构的华为鲲鹏。

不过,第三方平台的测试表明,AMD 最新的 Epyc 处理器几乎在所有测试中都优于最快的 Neoverse N1 芯片很多,尽管 ARM 芯片具有更多内核。即使在调整 TDP 之后,这两款芯片的每瓦性能也大致相同。

ARM的优势需要依赖于可在 64 个或更多内核上理想扩展的综合基准,这并不代表 Phoronix 测量的真实工作负载,预计 AMD Zen 3 在单线程应用程序上领先 N1 60%。如果根据 Arm 的数据进行 N1 比较和项目,对于单线程(纵向扩展)工作负载,N2 仍将比 Zen 3 落后约 20%。

除了性能的问题,ARM阵营的服务器CPU玩家们还要考虑产能如何满足。

来源:国际电子商情,半导体产业纵横,杨逍

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