日前，2022年阿里云峰会如约而至。在会上，阿里云发布了一款云数据中心专用处理器CIPU，有望替代CPU成为云时代IDC的处理核心。据阿里云智能总裁张建锋介绍，CIPU向下接入物理的计算、存储、网络资源，快速云化并进行硬件加速；向上接入“飞天云”操作系统，管控阿里云全球上百万台服务器。

在以阿里云为代表的云服务厂商眼里，因数据中心建设浪潮而蓬勃发展的服务器芯片市场，是目前最具诱惑力的市场之一。为了更好地发挥出自身生态的价值，阿里云等云服务厂商纷纷跨界，踏上自研定制服务器芯片之路。

不久前，英特尔、AMD出手收购云服务提供商，以它们为代表，芯片厂商开始布局云业务。显而易见的是，云作为数据中心的核心业务，已经成为芯片厂商看重的增长极。

云厂商加速底层技术研发

近年来，云上客户的需求发生了很大变化，数据密集型的计算越来越多，不断提高了对云计算提供的低时延、高带宽的需求，这些需求很难通过传统体系架构去满足。

作为云数据中心专用处理器，相对轻量级的阿里云CIPU与云计算传统体系架构有所不同。它不是公众熟知的通用计算类芯片，而是专用于云计算数据中心的管控，有望成为阿里云新一代云计算体系架构的核心。张建锋在会上表示，新一代的云计算要从数据中心的内部做体系化创新，从以往的以CPU为中心的体系架构，进入以CIPU为中心的体系架构。有消息称，该处理器已在阿里云数据中心规模使用，但阿里云方面在会上并未披露相关硬件关键技术指标。

当然，阿里云不是唯一一家自己设计服务器芯片的云厂商。放眼全球，早在2015年，第一批加速底层技术研发的云厂商就已经出现。亚马逊砸下3.5亿美元收购以色列芯片公司Annapurna labs，为其云基础设施设计开发定制芯片，亚马逊自此成为第一批自研服务器芯片的云服务厂商代表。

亚马逊——Graviton2

亚马逊可以说是最靠开始自研服务器芯片的云服务厂商，2015年，该公司花3.5亿美元收购了以色列芯片公司Annapurna labs。届时起，亚马逊就在为其云基础设施设计开发定制芯片，最终在2018年发布了第一代AWS Graviton 处理器，支持该处理器的A1也成了其云服务AWS上第一个基于Arm的实例。第一代Graviton处理器基于Cortex-A72内核，最大时钟频率达到2.3GHz，低上45%的成本使其成了很多入门用户的首选。

2020年，亚马逊发布了第二代自研处理器Graviton2，这款处理器基于64位的Arm Neoverse N1内核，该核心与Cortex-A76近乎类似，但加入了不少针对基础设施工作的强化特性。Graviton2采用了台积电的7nm制程工艺，集成了64颗核心，在CMN-600 Mesh互联技术的支持下可以做到2TB/s的带宽。

与第一代Graviton相比，Graviton2提供4倍的计算核心，7倍的计算性能。基于Graviton2的实例与同等级的x86实例相比，性能要高上40%，成本却要低上20%。不仅如此，Graviton2也成了AWS最省电的处理器，同样的能耗下，Graviton2的性能要比AWS中的其他处理器高上2到3.5倍。

华为——鲲鹏920

业界首个7nm的服务器Arm处理器其实是华为于19年1月发布的鲲鹏920，该处理器虽然用到了Arm授权的Armv8.2架构，但集成的最多64颗核心均为华为自研，主频可达到2.6GHz，支持8通道的DDR4内存。在华为的Taishan服务器和华为云的K系列实例中，都用到了这颗处理器，这也是业内首个内置直出100GE网络能力的通用处理器。

华为的云服务业务发展迅速，其中之一的因素就是其在存、算、存、管、智方面的自研芯片。在华为的应用一代、研发一代、规划一代的路线中，鲲鹏930芯片原本预计在今年就会面世了，然而由于供应链的限制，是否还能推出也成了未知数。

谷歌微软纷纷入局

去年年底，业内传出消息，微软也在为其云服务Azure开发自研芯片，使用的也是Arm架构。微软在Arm架构上的设计经验并不算多，此前也只是和高通共同设计消费级的笔记本芯片，近期更是传出与AMD共同设计下一代笔记本Arm芯片。

谷歌虽然早就开始自研服务器芯片，但其TPU与Argos芯片一个用于张量处理，一个用于视频处理，并非通用计算芯片。今年谷歌招募了英特尔老将Uri Frank来设计服务器芯片，很有可能也会选择拿Arm授权开发自研核心。

硬件厂商看好DPU、IPU

为了在数据中心和高性能保持领先，英伟达提出了DPU（Data Processing Unit）。2021年，英伟达发布的Bluefield-3 DPU包含其Mellanox技术和16个Arm Cortex-A78处理器，将能够取代300个传统处理器内核，预计2022年第一季度提供样品。英伟达还表示，Bluefield-4 将带宽翻倍至800Gbps。

在GTC 2021上，英伟达宣布将产品路线升级为“GPU+CPU+DPU”的“三芯”战略，通过CPU、GPU、DPU之间的协调计算，可以在数据中心和边缘计算都达到非常好的性能，而且能提供非常高的安全性。

Marvell Technologies发布了其OCTEON 10系列DPU，U面向云计算、5G通信、企业、运营商和数据中心应用场景。OCTEON 10集成了1Tb的交换机，支持内联加密，并且网络包处理可编程，把功耗、控制和数据平面加速设定提升到了新高度。数据路径和安全工作负载的性能范围从50G到超过400G。基于机器学习的硬件加速引擎，比软件处理的性能提升100倍。

英特尔推出了全新的基础设施处理器IPU（Infrastructure Processing Unit），英特尔的IPU被业界视为英特尔版本的DPU。IPU是一个网络设备，可以安全地加速和管理数据中心的基础设施功能与可编程硬件，旨在使云和

新格局下计算挑战日趋严峻

随着企业和个人用户对于计算和存储的需求越来越大，以及新冠肺炎疫情防控期间数字经济加速发展，云计算市场正在加速扩充，为芯片企业带来了更多的机遇。艾媒咨询数据显示，2021年全球云计算（IAAS+PAAS+SAAS）市场规模为2654亿美元，预计2022年达3105亿美元。

芯谋研究高级分析师张彬磊向《中国电子报》记者表示，云计算对CPU、GPU、BMC（基板管理控制器）、存储芯片、交换机芯片和光芯片都有需求，其中存储芯片和光芯片的需求量体量将大增。而CPU、GPU、BMC、交换机芯片需要主要体现在技术发展上，当下业内提出来的DPU、TPU都是在CPU等基础上加速数据处理的芯片，未来需求也会增加。

但也需注意的是，云计算市场的竞争格局也处于变化中，对于芯片企业提出了新的要求。

从竞合关系来看，芯片企业和云厂商已不再是单纯的卖方和卖方关系。云厂商也在进行芯片开发，以提升硬件基础与业务本身的契合性。亚马逊、谷歌、阿里等云厂商都发布了自研的数据中心芯片。

“过去云计算服务厂商是数据中心芯片的主要买家，如今云厂商纷纷自研芯片，一方面可以减少对第三方芯片厂商的依赖；另一方面在特定需求领域，云计算厂商自研芯片可以达到价格、能效的最佳平衡，在软硬一体化上进行更快的创新并提高安全性和灵活性。” 赛迪顾问集成电路产业研究中心总经理滕冉向《中国电子报》表示。

尤其与主力芯片企业不同的是，许多头部云厂商选择用Arm架构自研芯片，亚马逊研发的Graviton 处理器、阿里巴巴旗下半导体公司平头哥自研的倚天710等芯片，都采用了ARM架构。

“可以看到，多种架构正在争相进入数据中心芯片领域。ARM处理器的ISA复杂度更低，开发成本更低。很多的云计算厂商都在大力投入ARM架构产品，未来更多的数据和应用将在边缘产生和处理。终端与云同构、低功耗、高效能的ARM芯片或将成为更多服务器厂商的选择。”滕冉说。

不过，云厂商往往会将研发资源投入到核心处理器上，而非像芯片企业一样开发多种类型的芯片，并通过封装、互连技术和软件栈形成平台化的计算资源池。如何提升架构兼容性，并通过接口和软件平台，使云厂商的自研芯片便捷接入异构计算平台，获取定制化的计算服务，将成为芯片企业在云市场的重要课题。

“芯片企业在云市场的竞争主要聚焦在应用端和技术端两个方向。在应用端以客户粘性为基础与更多的应用场景结合，从而获得更多企业客户认可，逐渐建立起B2C和B2B2C的商业应用模式。在技术端，更低的延时更高的数据处理能力是云计算业务能否快速占领市场的关键。” 张彬磊说。

来源：中国电子报，半导体产业纵横，电子发烧友网