隨著5G、AI、IoT等確定性趨勢的來臨，智能計算將無所不及。特別是隨著5G落地，新一輪數(shù)據(jù)浪潮即將來襲，云計算作為主流的算力解決方案，將在5G時代迎來大發(fā)展。服務器作為產業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)有望率先受益，與此同時，從基礎計算架構開始的結構性變化，以及相應的市場格局震蕩不容忽視。

去年4月，Arm很罕見地投資了一家專注于服務器處理器的初創(chuàng)公司Ampere（安晟培），該公司成立于2017年10月，創(chuàng)始人是Intel前總裁Renee James。Ampere結合市場需求和自身優(yōu)勢，致力于打造面向云計算和邊緣計算的新一代處理器，研發(fā)目標是專為云計算而生的服務器處理器。

為什么需要云原生處理器？

為什么服務器處理器發(fā)展到現(xiàn)在需要進行變革？主要受三方面因素驅動：第一，不同于傳統(tǒng)企業(yè)計算需求，云計算需求需要向容器、微服務這類計算模型迅速轉變；第二，邊緣數(shù)據(jù)中心在持續(xù)增長，對于延時、功耗的需求不同于以往，對于CPU的部署密度和能耗要求越來越高；第三，機器學習和AI功能的增強，使得整體基礎設施都對計算能力產生了非常大的需求，包括數(shù)據(jù)中心、邊緣等，這也推動了邊緣計算越來越向定制化方向發(fā)展，使得異構型基礎設施要具備云計算的能力。

Ampere 產品高級副總裁Jeff Wittich認為，除上述因素，新一代面向云的計算架構需要更加開放才能產生更好的創(chuàng)新，新一代CPU不能有傳統(tǒng)的制約因素?，F(xiàn)代云計算要求處理器具備確定性、可預測性的性能表現(xiàn)，使服務實現(xiàn)最低的延時；還有跨平臺的可擴展性；以及高能效及部署密度?；谶@些考慮，Ampere專為云環(huán)境打造了最新一代處理器芯片，即云原生處理器。

為云而生的80核服務器處理器

Ampere最新推出的基于Arm v8.2+架構的80核服務器處理器Ampere Altra，號稱專為云環(huán)境塑造全新性能與能效標準，可應用于新一代云和邊緣計算數(shù)據(jù)中心，為數(shù)據(jù)分析、人工智能、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)存儲、電信堆棧、邊緣計算、Web主機與云原生應用等提供突破性的能效提升。

與傳統(tǒng)服務器CPU相比，Ampere Altra的優(yōu)勢是什么？Jeff Wittich介紹主要體現(xiàn)在三方面：首先是單線程，能夠提供穩(wěn)定、可預測的性能以及良好的安全隔離；二是基于Mesh網格化的內核數(shù)量顯著高于同類產品，能夠提供很好的一致性和更高的效率；三是專為云計算而優(yōu)化的內核能效，每一個核的功耗效率都得到了提升。

Ampere Altra特性

單路80個單線程內核，雙路160個內核；
臺積電7nm制程工藝；
2PDC，支持8 通道DDR4-3200內存，單路內存容量達4TB；
單路配置支持128 條PCIe Gen4 通道，雙路配置支持192條通道；
采用CCIX協(xié)議，支持加速器一致性互聯(lián)；
兩個128位SIMD單元；
使用int8和fp16運算指令進行AI推理加速；
服務器級RAS；
Arm v8.2+架構，符合服務器基礎架構規(guī)范（SBSA）4級。

尤其是運行云原生工作負載場景下，如搜索、AI推理、多媒體轉碼、數(shù)據(jù)庫等，Ampere Altra優(yōu)勢明顯。在與AMD EPYC 7742和Intel Xeon Platinum 8280的性能對比中，是前者的1.04倍，后者的2.23倍。

功耗方面，Ampere Altra每瓦特的性能分別是AMD EPYC 7702的1.14倍、Intel Xeon Platinum 8276的2.11倍。隨著數(shù)據(jù)中心容量的不斷擴大，以及向邊緣的擴展，對于一些注重能耗的應用，如Web應用、存儲、云游戲、邊緣云等，Ampere Altra都是理想選擇。

使用Ampere Altra處理器，單機架可部署3500多個內核，單機架內核密度比AMD EPYC 7702高38%，比Intel Xeon Platinum 8276高173%；單機架性能比AMD EPYC 7702高13%，比Intel Xeon Platinum 8276高120%。也正是如此，它能夠以更高的密度實現(xiàn)更大的機架容量，總體應用成本TCO更低。

據(jù)透露，基于Ampere Altra的單路服務器與雙路服務器平臺現(xiàn)已向全球客戶發(fā)貨，其中包括全球頂級云服務提供商，微軟和Oracle都在已公開的名單之列。

Arm架構大舉進軍服務器是好時機嗎？

近十幾年來，試圖通過Arm架構進軍服務器的廠商不在少數(shù)，命運各不相同，目前仍未撼動大局。面對云計算催生下愈演愈烈的競爭，現(xiàn)在是好時機嗎？

Jeff Wittich的答案是恰逢其時，其信心源于兩方面，一是自身產品的性能，二是Arm軟件生態(tài)在數(shù)據(jù)中心的成熟。相對于x86架構，精簡指令集（RISC）功耗更低，整體效率更高。現(xiàn)在已有約1200億的Arm設備部署在移動端、IoT終端和消費電子領域等，生態(tài)系統(tǒng)龐大。而在服務器領域，Arm生態(tài)系統(tǒng)在過去幾年也大幅成熟，所有大型操作系統(tǒng)Linux、BSD、windows都能夠支持；容器化，包括虛擬化工具如docker、vmware、KVM和kubernetes都可以在Arm架構上進行支持；包括CUDA、Java等語言都能兼容。

Ampere還在2018年加入了綠色計算產業(yè)聯(lián)盟（OpenGCC），其董事長兼CEO Renee James擔任該聯(lián)盟副理事長。希望能與聯(lián)盟共同建立開源軟硬件開發(fā)社區(qū)，以便在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心方面開展更加開放、環(huán)保的實施項目。

除了生態(tài)建設，產品保持迭代和更新的節(jié)奏也非常重要。據(jù)了解，Ampere的計劃是每年一款新產品，預計2021年推出Mystique，核數(shù)更多，性能更高；2022年推出Siryn，在內核數(shù)量、性能、功耗方面會優(yōu)于前兩款產品，會包括更多基于云的設計特點。

云計算處理器新江湖

服務器處理器芯片一方面需要長期的技術投入，另一方面離不開軟硬件生態(tài)系統(tǒng)的廣泛支持。這是橫亙在后來者面前的兩座大山。強如AMD卷土重來的勢頭，在Intel的霸主地位面前，短時期內也只能微幅成長。根據(jù)調研機構Mercury Research最新數(shù)據(jù)，2019年第四季度的x86服務器市場，Intel份額從一年前的96.8％微跌至95.5％，AMD從3.2％增長到4.5％。

除了x86架構之上Intel與AMD的近身互搏，x86之外，Arm架構一直是一個獨特的存在。它在嵌入式移動端的足夠成功，吸引了前仆后繼的玩家試圖通過它在服務器市場大展拳腳，其中不乏高通、三星這樣的國際大廠。國內廠商方面，從基于Arm架構的具體部署和業(yè)務進展來看，飛騰發(fā)展較早，產品和生態(tài)布局進展較好；此外還有華為，正在通過全生態(tài)體系和產業(yè)鏈的整合能力高歌猛進。

市場格局在微妙生變中，而云計算在加速激蕩原有的格局。當前解決方案性能、能效的復合年增長率已顯著放緩，數(shù)據(jù)中心的能耗和可持續(xù)發(fā)展問題也已成為全球關注的焦點。這都直接指向需要高性能且高能效的處理器。

Arm架構在服務器市場進入了關鍵時期。一方面，IoT將是云計算未來的重要增長點，而這是其優(yōu)勢領域，也是Arm處理器芯片可以充分發(fā)揮價值的空間；另一方面，5G落地將對云計算產業(yè)鏈和服務器環(huán)節(jié)影響深遠，基于5G的AIoT生態(tài)才是真正意義上的變革，諸多創(chuàng)新場景帶來的海量數(shù)據(jù)計算、存儲需求將孕育龐大的云服務市場，也對基礎計算架構產生了真正的多元化的需求。是否恰逢其時，市場會給出答案，不過，這是一場馬拉松。

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