云服务厂商掀起自研芯片潮，Arm成为首选

在近期举办的云栖大会上，阿里巴巴正式发布了旗下平头哥自研的“倚天710”芯片。至此，全球靠前的云服务厂商中，近半都开发出或投入了自研芯片的开发，更关键的是，他们无一例外地都选择了Arm作为芯片架构。

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。Graviton2的性能 / 亚马逊与第一代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。

阿里巴巴——倚天710

作为市场占有率排名第三的阿里巴巴，同样发掘了定制芯片在云服务上的潜力。阿里云今年上线了基于Ampere Altra的Arm服务器实例，通过Arm与阿里巴巴在Java工作负载分析和调试，阿里云的龙井JDK在Arm架构下性能提高了50%。在刚举办的云栖大会上，阿里巴巴终于发布了由旗下半导体公司平头哥自研的倚天710芯片。该芯片采用了台积电5nm制程工艺和基于Armv9的内核，最高时钟主频达到3.2GHz。且核心数为128核，支持8个DDR5内存通道，加上64kb的一级缓存和1MB的二级缓存，基本与Arm上半年发布的Neoverse N2完全一致。倚天710 / 阿里巴巴平头哥Neoverse N2为N1的下一代架构，在同等的时钟频率下，标量性能要比上一代高上40%。阿里云表示，倚天与业界顶级Arm服务器芯片基于SPECint2017进行测试对比时，性能高上20%，能效比更是高上50%。这里提到的顶级Arm服务器芯片并为指出是亚马逊的Graviton2，但在5nm、Armv9等等新技术的加持下，拥有这样的性能与能效提升也不足为其。

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。鲲鹏920芯片 / 华为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。

结语

在云服务上，自研芯片带来的成本降低是巨大的。云服务头部厂商基本定型之后，价格战就成了拉拢新客户留住老用户的必经之路，Arm服务器芯片带来的高功效意味着他们可以推出定价更低的实例。但设计能力、设计成本等多因素的取舍使得不少服务器芯片厂商开始选择不同的技术路线，有的紧跟Arm Neoverse核心，有的则选择了自研。比如上文提到的Ampere，该公司今年发布的Altra Max依然将采用Arm Neoverse N1的核心，但他们计划在明年发布的5nm芯片Siryn上用上自研核心。而Marvell却选择了停止自己ThunderX Arm核心的开发，在今年年底试产的OCTEON采用Neoverse N2核心。不可否认的是，Arm在服务器芯片领域的存在感已经越来越强，自研芯片的方案对于云服务厂商拥有难以抗拒的吸引力。尽管x86目前在大规模运算中仍处于垄断地位，但凭借Arm在高性能计算、异构与功效上的持续创新，十年之内超车也不无可能。

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