在服務器CPU市場,英特爾架構一枝獨秀,市場份額已連續多年超過90%;POWER和SPARC雖然難挽下滑趨勢,但在關鍵任務領域仍有用武之地;幾乎已經退出歷史舞臺的Alpha架構得益于在中國超算“神威·太湖之光”中的大量應用,被注入了一支強心劑。

　　相比之下,數年前一度被寄予厚望、曾被視為數據中心低功耗變革動力的ARM架構卻似乎慢慢淡出了我們的視線。然而,這并不代表它將在數據中心偃旗息鼓。時值2016年收尾和2017年開張之期,高通(Qualcomm)在ARM領域連番發力,讓沉寂許久的ARM服務器陣營重鳴號角。

　　2016年11月18日,貴州華芯通半導體技術有限公司北京研發中心正式啟用。“華芯通”是由貴州省人民政府與高通公司共同出資設立的合資企業,已經獲得ARM v8-A 64位處理器架構授權。“華芯通”將通過引進、消化吸收、再創新,重點針對高端服務器芯片指令集CPU微結構、多核互連、SOC等關鍵技術開展攻關,開發適合中國市場的先進服務器芯片產品。

　　2016年12月7日,高通宣布全球首款10納米服務器芯片Qualcomm Centriq 2400開始商用送樣,預計2017下半年進入商用市場。作為Qualcomm Centriq系列的首款產品,Centriq 2400采用最先進的10納米FinFET制程技術,最高可配置48個內核,其所搭載的Qualcomm Falkor CPU,是高通研發的定制化ARM v8內核,通過高度優化可實現高性能,低功耗,特別針對數據中心最常見的工作負載而設計。

　　高通如此高調地對服務器市場“送秋波”、“秀恩愛”,既吸引了從業者的視線,也不免引發疑問:眾所周知,高通是移動芯片領域的頂尖廠商,但緣何它會選擇這個時間點發力ARM服務器芯片市場呢?

ARM芯片是否還有“搞頭”?

　　這個疑問的根源,離不開ARM架構在服務器市場曾有的戲劇性發展經歷。

　　大概是2010年,在移動端如日中天的ARM陣營表現出了對于服務器和數據中心的野心。當時,數據中心能耗瀕臨上限,“大數據”已經露出了爪牙,數據中心迫切地希望找到一種能以較低的功耗來處理大量并行化、輕量化負載的方法,而ARM架構處理器所具備的多內核、高并行、低功耗的特性正好滿足了數據中心的這種新需求。

　　于是,業內普遍認為,ARM芯片將成為數據中心新的“顛覆者”,前景一片光明。隨后,Facebook等大型互聯網廠商開始定制ARM服務器,Marvel、Cavium、Applied Micro Circuits、三星等芯片廠商紛紛加入ARM服務器芯片的研發,惠普等服務器廠商開始測試ARM服務器,而2012年x86服務器芯片老兵AMD宣布推出64位ARM服務器芯片,更是為ARM進軍數據中心加上了助燃劑。

　　當時,分析師們曾經樂觀地預測,到2019年,ARM服務器芯片出貨量將占到總體市場的20%~25%。

　　然而,ARM的數據中心之路走得并不如預料中那樣順暢。2013年底,ARM服務器領域的先驅Calexda成為“先烈”,為ARM在數據中心的發展前景蒙上一層陰影。2016年,Applied Micro表示將出售ARM服務器業務;也有消息稱博通也將結束ARM服務器計劃;而曾經讓人看好的AMD,又將重心轉回了x86和GPU。

　　所以,回顧這幾年ARM服務器芯片的發展歷程,好似“一壺水被迅速燒熱又逐漸冷卻”,這種尷尬局面讓人不得不對ARM服務器芯片的未來感到困惑。

　　再回到上面的問題,ARM服務器芯片還有“搞頭”么?高通為何在有先驅屢屢失利、甚至成為“先烈”的情況下高調進軍服務器和數據中心?高通ARM服務器芯片賴以生存的根基和底氣又在哪里?

　　高通在打怎樣的“小算盤”?

　　高通是一家精明的企業,否則無以成為移動芯片界的龍頭企業。在我看來,高通選擇在這個時間點高調入局,其根本原因在于看好ARM服務器芯片市場的復蘇趨勢和發展前景。

　　的確,ARM服務器市場正在復蘇。盡管經歷了幾年的不溫不火,ARM服務器芯片卻在近兩年,特別是2016年,迎來了一個重要的轉折點。

　　過去幾年中,ARM服務器芯片在市場、技術和生態環境方面尚不成熟,而今,不管是市場、技術還是生態方面,它都面臨著近年來最佳的一個生長環境。

　　第一,先看市場。前文提過,ARM的優勢在于多內核、高并行、低功耗,這樣的能力非常適合數據中心的并行化、輕量化負載,如搜索、Web、CDN、冷存儲等。但由于ARM服務器芯片發展過慢,而英特爾x86服務器芯片的能效比也在不斷提升,數據中心對于ARM的需求已經不是那么強烈。

　　如今的市場和幾年前已經不可同日而語。時下,互聯網日趨繁榮,移動終端數量高速增長,物聯網快速發展,云計算、大數據、移動、社交引領了新一輪的技術革命。在這些新趨勢中,數據有集中也有分散,不論是貯藏了海量數據的大規模數據中心,還是分散在網絡邊緣的計算節點,都希望將每瓦特性能放在首位,更加注重空間和能耗的節約,用更少的成本從數據的流動中掘金。

　　同時,人工智能、深度學習、機器視覺計算等新興應用負載的大熱將異構計算推到了舞臺中央,單一的CPU架構已經無法滿足這些應用對于浮點計算能力、并行度、能效等方面的需求,于是,近年來CPU+GPGPU、CPU+FPGA等異構計算方式大行其道,其中,ARM+GPGPU、ARM+FPGA也因更具能效優勢,被視為一種理想的異構計算方式。

　　在這些新興應用和趨勢中,單純的英特爾架構方案已經不能完全讓大型數據中心的用戶滿意,雖然英特爾CPU的能效比在不斷提升,并且也具備Xeon Phi協處理器方案,但大型互聯網用戶更希望追求極致,將數據中心的能效做到更高。

　　于是,ARM又迎來了新的機會。2013年百度在其南京數據中心首次應用ARM服務器來支撐百度云服務,將TCO降低了25%,存儲密度提升了70%。本月初,又有消息稱,ARM將與阿里巴巴集團在數據中心業務方面展開合作,阿里巴巴將在自身數據中心的服務器上大量采用ARM架構低功耗CPU,以逐步替換英特爾產品。

　　第二,再看技術。過去幾年中,ARM服務器芯片的絕對性能提升并不高,故而ARM服務器只能被應用于一些輕量化的場景中。

　　而新近亮相的高通Qualcomm Centriq 2400,則將ARM服務器芯片的規格提升到了一個新的臺階:集成高達48個內核,率先采用10nm工藝(領先于英特爾的14nm),內核經過高度優化,可同時實現高性能與低功耗,專門針對數據中心最常見的工作負載而設計。雖然高通沒有公布Centriq的進一步細節,但從核心數量和工藝上來推測,Centriq在性能與功耗方面的綜合表現將能夠與英特爾的主流芯片一較高下,且很有可能也領先于AMD即將推出的Zen服務器芯片。