當前,中國正大力發展自己的半導體產業,以降低對國外供應商的依賴。尤其是在中興被封殺事件之后,中國更是意識到了其緊迫性,關于國產芯片的討論熱火朝天。今年五月初一則簡短的消息傳來,稱Arm中國合資公司已于4月底投入運營,并接管Arm在中國市場的業務, 包括授權和版稅業務。
該合資公司總部設在深圳,中方投資者占股51%,而ARM擁有剩余49%的股權。網上有關該合資公司的資本背景以及各方股東由來的很多信息,這里就不轉述,不過可以斷定的是Arm中國合資公司并不是蹭熱點倉促成立,而更應該是Arm和中國之間一個很早開始布局的計劃。只是恰逢這個時間點宣布消息,的確不由得引起人們極高的關注。
2018年3月28日,工業和信息化部部長苗圩在出席某開工奠基儀式的致辭中表示:“集成電路是高度國際化產業,開放、合作、共贏是產業發展壯大的必由之路。中國集成電路產業始終秉承“開放發展”的原則,從資金、人才、技術和市場等多個層面深化國際合作,推進產業鏈各環節開放創新發展,努力融入全球集成電路產業生態體系當中”。
近日,新華網發表題為“努力成為世界主要科學中心和創新高地”文章,通過多位院士專家的評論,對習近平***在兩院大會的講話做了進一步闡述,其核心思想其一是“中國創新大潮不是封閉的 要在更高起點上推進自主創新”,其二是“國際大科學合作成為一種必然 要以全球視野謀劃和推動科技創新”。
在如此高屋建瓴的頂層設計和國內科技創新戰略方向的大背景下,還有處于中美經貿紛爭時期,中國高科技發展啟動之際,以Arm在芯片領域的市場地位和影響力,如此動作在中國集成電路發展的道路上起到了不可忽視的示范作用,也直接地體現了“全球視野”和“開放、合作、共贏”的指導方針,意義非凡。不僅是對Arm架構主戰場的終端嵌入式芯片,而且也對正在興起的服務器CPU芯片在國內的創新和發展,研發出具有國際競爭力的國產化產品具有極大的推動作用。
終端和嵌入式市場以手機芯片為例,當前全球前十大大手機芯片企業當中有兩家是中國自主芯片企業,分別是華為海思和紫光展銳,采用的就是Arm架構。華為海思最新的麒麟970 Soc芯片采用的是Arm Cortex-A73 CPU核心。
海思對外并不單獨銷售芯片,但2017年華為智能手機發貨量為1.53億部;2018年一季度,華為智能手機出貨量3930萬臺,市場份額11%,同比增長14%,排名第三,僅次于三星和蘋果,從中也不難看出華為海思在終端的市場地位之重。
紫光展銳是全球三大獨立手機芯片企業之一,最新面向中高端手機市場的方案SC9860GV采用的是Arm 64位A53 CPU。2017年芯片出貨量超過6億套,其在全球手機芯片市場形成了與高通和聯發科三足鼎立的格局。
就目前的狀況,國內主要廠商的終端和嵌入式的高中低端產品的研發設計和創新能力已經達到最先進水平,中國已經或者正在融入該領域的全球生態體系之中。如果Arm中國公司能按照預期發展,在5G即將到來的物聯網時代,中國的芯片基礎將會更加堅實可控。
終端設備之上,就是云端服務器!如今,x86架構的產品在服務器市場中目前依然沒有任何有力的競爭者,Intel主導服務器市場多年,除了CPU芯片的強大計算能力,還建構起了完整的硬件供應鏈,全力配合和支持各軟件在x86平臺的迭代發展,無形中增添后進者的門坎高度。
早在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。于是有了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。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出售ARM服務器業務;博通也結束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。
突然,近兩年ARM架構的服務器再次出現拐點,在云計算和大數據應用中開始嶄露頭角,并且在某些特定場景和工作負載下大有脫穎而出之勢。作為新進者的Arm架構服務器能否成功從某方向破冰進入通用高性能服務器商業市場,從技術上至少需要從三個基本角度思考,CPU的計算能力(產品)、適合的應用定位(市場),以及相關軟硬件生態的成熟度(生態)。
今天我們就來聊聊Arm架構的國產服務器CPU芯片國內主要的三個主要玩家,天津飛騰,華為海思和貴州華芯通。他們的企業性質、市場定位、技術積累、產品發展都各有不同,但目標卻是一致的,即從被英特爾x86架構壟斷的龐大服務器市場中分得一杯羹。簡單觀察一下在現如今倡導科技創新全球化,技術資源國際合作的大環境下,這三個國內Arm架構服務器廠商的機會和挑戰。
1.華為海思
華為海思公司成立于2004年10月,是華為的全資子公司,2017年,華為智能手機發貨量為1.53億部;2018年一季度,華為智能手機出貨量3930萬臺,市場份額11%,同比增長14%,排名第三,僅次于三星和蘋果,而搭載的手機芯片已經完全實現了自主設計自己使用,不依賴如高通、聯發科等任何芯片廠商,可以說在移動芯片領域,華為海思是無疑的成功者。相對人們耳熟能詳的華為麒麟芯片,華為的服務器芯片泰山CPU芯片卻很少為人所知,其一因為華為是"自產自用"的閉環模式;其二是華為鮮有公開宣傳服務器CPU芯片,畢竟廣大用戶只用手機并不關心云端的服務器設備,所以有關泰山服務器處理器的公開信息很少。
在2016年科技創新成就展上,華為公司展出了其第一臺ARM平臺服務器“泰山”(Taishan)1612,配備的是ARM Cortex A57,這款平臺服務器采用了中國臺灣臺積電公司最新的16nm制程工藝,兼容ARM v8-A指令集,是華為在國內主推的第一款高性能平臺多核心服務器解決方案。據稱泰山1612是核高基1號專項項目,用來做互聯網冷卻儲存的生態系統驗證,并未進行推廣和量產。2017年,在華為一個表彰會上,爆料一張圖,就是華為海思圖靈業務部開發的華為泰山自研64 位CPU核已經成功商用(據說服務器用)到CPU。圖上面信息表明,經過幾年攻堅,攻克多項技術難點,2017年成功開發出華為第一款自研的基于ARM版本的CPU核心,能效是x86的x倍(保密數據沒有寫具體)、領先同期的ARM核心。最近又傳出2019年華為將研制出性能堪比x86主流中端產品的ARM架構服務器芯片,并將正式量產進行公開商用推廣。
筆者努力通過多個渠道想獲取有關的產品細節,試圖對華為最新產品的性能表現做個相對明確的判斷,卻是無果而終,信息寥寥。不過,以華為低調務實的一貫作風,我們相信華為正在全力研制基于ARM架構的服務器芯片及平臺解決方案,而且華為的研發投入和技術積累都讓人相信,其設計開發的服務器CPU的性能和品質絕不會妥協,應該不會成為大規模商用的瓶頸問題。
生態方面對華為來說更是具有先天的優勢,無論從服務器整機硬件,云操作系統,直到云服務和大數據等應用系統,華為都具備強勁的技術力量和全產業鏈的整合能力。軟件過去大多是垂直的架構,而現在隨著互聯網的繁榮發展,帶動了開源生態體系逐漸成為以互聯網、大數據和云計算為中心的現代信息技術的主流,這也給Arm的軟件生態帶來了利好消息。
華為目前依舊是按照一貫的閉環模式在發展自己的服務器CPU,不過華為也是在工業和信息化部指導下成立的綠色計算產業聯盟的白金成員之一,說明它并未僅僅封閉在自己的產業閉環,而是與其他廠家和伙伴正推動Arm服務器產業的發展,在當前國內對國產芯片的熱情呼聲中,近期如果走出閉環進入公開商業市場也不出意外。如果真是這樣,對促進ARM架構服務器產業在國內通用商業市場的發展無疑是個巨大帶動作用。無論是從產品性能的期望,生態整合以及應用的適配,筆者對華為都充滿信心,只要華為能堅定地在基于Arm架構的道路走下去。
2.天津飛騰
天津飛騰以國防科技大學為技術背景,現在屬于中國電子信息集團的成員企業之一,是中國最早獲得ARMv8指令集架構授權的設計廠商,獲得了ARM指令集級別的商業授權。其實,飛騰研發CPU已經很多年了,從最初的IA-64、SPARC指令集最終選擇了Arm架構后,經過幾年的努力和至少兩代產品迭代,飛騰最新自主設計了FTC66x系列處理器核,FT-2000/64集成了該系列中FTC661處理器核。FTC661核心流水線采用四發射亂序執行超標量微體系結構,集成6個整數和浮點運算部件以及32KB一級數據cache,每拍能夠執行4個雙精度浮點操作。
根據FT-2000/64樣片初步測試結果,在2.0GHz主頻下,FT-2000/64 SPECint_rate2006測試分值570分,SPECfp_rate2006測試分值482分,后續隨著進一步優化SPEC CPU測試性能還將進一步提高。可見飛騰在服務器CPU的研發取得成績至少證明Arm架構完全可以實現與x86架構相當的性能,而不是人們傳統印象中的只適用低功耗,低成本的終端嵌入式設備。雖然飛騰并不像華為一樣“自研自用”,但應用領域目前還是專注在一些如黨政軍的特定領域,比如著名的“天河三號”超級計算機和近日發布的中央國家機關采購。所以,飛騰的服務器CPU的性能表現是完全經滿足所專注行業和應用需求的。
2017年年底,中國電子信息產業集團有限公司正式發布中國電子主導構建的全新綠色開放生態體系——“PK”體系。其中英文字母P就代表了“Phytium處理器”。按相關報道描述,“該‘PK’體系,由中國電子聚合國內產學研領域400多家核心企業,共同開展關鍵技術攻關和公共技術服務,形成豐富的辦公和事務處理類應用生態體系,目前已在國家部委、中央企業、地方政府等重要行業領域信息化建設中實現數萬套規模應用。同時,中國電子對接國際ARM服務器標準與軟件領域企業。與Google、微軟、戴爾等在技術標準領域,與Linaro、紅帽等在ARM全球開源生態領域,與SAP、IBM等在企業級應用領域展開全面合作。基于‘PK’體系的生態建設,已成為國際ARM生態體系的重要支撐”。雖然與上述各個生態伙伴的具體合作進展和適配度無法詳細得知,至少可以相信,飛騰的處理器在一定的市場中正在擺脫生態的約束,借助CEC強大的集團作戰優勢開始順利推廣和實用。
不過在公開的商業市場天津飛騰鮮有部署,更多的實測數據和應用表現并不透明,我們很難預計飛騰在云服務,大數據,人工智能等熱門商業場景中是否已經就緒,目測短期內進入通用商業市場的可能性并不大。即便如此,天津飛騰作為國產芯片中采用ARM指令集架構,融入國際主流軟件生態體系的一員,在推動開放的ARM架構服務器在中國的發展具有重要的作用。國字號的出身加上CEC集團的支持,天津飛騰一旦在高性能通用服務器CPU產品的穩定性達到市場主流產品的級別,進入通用商業市場,極可能會成為國產ARM服務器芯片產業的主要成員。
3.貴州華芯通
不同于華為海思“自研自用”的閉環和飛騰專注的黨政軍特定領域,另一家國產服務器CPU廠商貴州華芯通則直接面向了市場規模最大,性能要求最高,生態要求更成熟,也是競爭最為激烈的通用商用服務器市場,與英特爾的主戰場進行正面交鋒。要突破這個市場的壟斷,實現國產芯片替代,貴州華芯通選擇“引進-消化-吸收-再創新”的路線也許是最佳方案,畢竟高通在芯片界的實力不可小覷。
2018年5月25日,貴陽數博會開幕前夕召開的新聞通報會上,高通公司總裁克里斯蒂安諾·阿蒙回應了稱高通將退出服務器芯片業務的傳言,“我們并沒有退出服務器芯片業務,作為華芯通的股東,高通會在技術專長,設計能力和管理方面繼續為華芯通提供重要支持和幫助,保證華芯通擁有充足的資源,中國集成電路產業的整體實力。”雖然會上并沒有透露更多關于更深一步合作與支持的細節,但足以說明高通對基于Arm架構的服務器芯片和數據中心相結合的戰略方向是非常重視的。華芯通半導體極有可能成為高通這一戰略發展的重要載體,從這個角度看,高通從服務器一線退出反而將大大利好華芯通的發展。
5月27日,華芯通在數博會的“Arm服務器產業生態高峰論壇”上正式發布了華芯通高性能服務器CPU的品牌“昇龍”。 在品牌發布會上,華芯通公布了首款“昇龍”處理器的基本信息:10納米工藝,最多48核,ARM V8架構,內置國密密碼模塊和芯片級的安全基礎架構,筆者進一步了解到:昇龍處理器流片回來的實測性能已達到兩顆英特爾最新主流CPU水平,其能耗卻低了50%以上。華芯通傳遞的這個性能信息很關鍵,如果真是如此彪悍,至少從計算能力上滲透進最主流的云服務市場,作為x86的“備件”,乃至直接替代都是很有希望的。
生態建設上,觀察2018貴陽數博會華芯通與眾多生態伙伴所展示的內容,以及期間舉辦的“Arm服務器產業生態高峰論壇”中出席并參加討論演講的廠商(包括京東,ZStack,創新科,太極),可以看出華芯通半導體在昇龍處理器平臺上與整機硬件,操作系統,云計算和虛擬化,AI異構計算,政務應用等生態廠商多層次多方向已經進行了很有卓效的合作。另外,在阿里巴巴的展區也出現了華芯通芯片樣片,具體合作深度和細節不得而知,但總歸這是華芯通進入互聯網主流市場的一個很好的跡象。雖然尚不確定這些伙伴客戶是否會立即大規模采購,但云服務提供商對昇龍處理器進行評測的積極性也說明了他們迫切的希望能有除x86架構的新平臺,擺脫整個市場一家獨大的被動局面。
華芯通只是芯片設計廠商,不具備華為全產業鏈的平臺,也不具備天津飛騰背后集團的支持,但走的卻是直接競爭的商業市場,擺在面前的最大問題是如何面對強大的壟斷者,達到商業目的。可以說,華芯通的挑戰是最大的,但一旦成功后的空間也是巨大的。如果華芯通昇龍首款CPU順利在2018年年底量產,明年規模上市應用,經過市場檢驗和客戶反饋,再加上本地研發隊伍近一進步對技術的消化,小編很是期待華芯通下一代產品的樣子,畢竟靠第一款產品就能逆轉成功的概率不高。
最后
國內ARM架構服務器產業,天津飛騰,華為海思和貴州華芯通三個重要的廠商需要通力合作,聯合上下游的軟硬件合作伙伴共同推進ARM生態建設,從各自所面向的市場和領域同時發力,在開放合作中創新,通過自主創新深化國際合作,謀取短時間內實現國產服務器的大規模部署。畢竟這個市場足夠大,在云服務為大趨勢的信息技術體系更加開源開放的生態環境下,原來的Wintel捆綁模式已無法阻止新平臺的進入,希望這三個國內重要的Arm服務器CPU廠家能借風起之勢,在國內服務器市場從英特爾為代表的x86體系中尋得一線縫隙而快速入場,緩解并持續改善目前獨家壟斷的被動局面。
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原文標題:未來潛力巨大,ARM服務器生態還得看中國!
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