阿里之“芯”，路人皆知

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作者 | 陆游  编辑 | 伊页

 

无巧不成书，同一天内，苹果、阿里先后发布芯片。

 

10月19日凌晨1点，苹果举办了第二场秋季发布会，M1Pro/Max两款采用5nm制程工艺的进阶芯片如期而至。会后，两款芯片的性能被认为使英特尔“望洋兴叹”。

 

而在当天上午，正当错过苹果发布会的消费者议论M1Pro/Max芯片有多强悍时，在2021云栖大会现场，阿里巴巴旗下半导体公司平头哥发布自研云芯片倚天710。

 

官方语境下，倚天710芯片采用业界最先进的5nm工艺，单芯片容纳高达600亿晶体管，性能超过业界标杆20%，能效比提升50%以上，被认为是业界性能最强的Arm服务器芯片。

 

对此，有网友调侃道，“同样是5nm芯片，同一天内，诞生了两个世界最强。”当然，苹果和阿里的芯片实则并没有可比性，一个是消费级SoC芯片，一个则是服务器芯片。

 

不过，和网络对M1Pro/Max芯片的正向议论不同，在对待阿里倚天710芯片上，则夹杂着一些不一样的声音。

 

这与两款芯片的应用落地有着一定关系。去年11月发布的M1芯片已经经历了近一年市场考验，并获得众多好评，而此时刚刚发布的倚天710，则显得“势单力薄”。

 

此外，如今国内芯片行业舆论氛围“易燃易爆炸”，一方面，市场期待自研芯片有所突破，另一方面，又担心重演汉芯悲剧。因此，每有新动静时，自然少不了质疑声。

 

对倚天710芯片的质疑，则集中在芯片自研水分和代工厂商上。

 

公开资料显示，在芯片架构上，倚天710芯片基于最新的ARMv9架构，而ARM公司在今年3月31日才正式推出ARMv9指令集，也就是说，短短6个月，倚天710芯片在ARMv9架构上开发并流片。

 

而根据《财新》报道，所涉Arm架构芯片由阿里从2019年开始研发，年中完成流片，如若消息属实，所谓自研或有一定水分。

 

并且，众所周知，在芯片制造领域拥有5nm制程工艺的芯片代工厂商主要是台积电和三星，而此次阿里并未提到倚天710的代工厂商，不得不让人有所疑问。

 

等等，基于种种质疑带来的议论性，为阿里此次发布的倚天710芯片蒙上一层未知的阴影。

 

01

反英特尔联盟再添一员

在阿里此次对服务器CPU芯片的宣传中，少不了Arm架构这一字眼，实际上，这也是一个不同寻常的地方。

 

目前，CPU架构主要分为CISC(复杂指令集)和RISC(精简指令集)。CISC阵营以英特尔、AMD的X86架构为代表，而RISC阵营则包括Arm、MIPS、PowerPC、RISC-V等架构。

 

从性能上看，由于CISC凭借其较强的单核性能领先于RISC，能够更好地满足服务器、桌面、移动PC的运算需求。因此，X86架构占据了这三个领域的主要市场份额。

 

 

IDC不久前发布的《全球服务器季度跟踪报告》数据显示，X86服务器产生的收入在2021年第二季度达到了214亿美元，非X86服务器收入约为23亿美元，X86市场占比超过90%，X86市场中，英特尔的服务器芯片更是占据了近90%的份额。

 

作为英特尔的基本盘，服务器CPU市场常年被其独占。不过，如今这样的局面正在发生变化。作为出了名的“牙膏厂”，由于英特尔10nm/7nm工艺的难产，造成了多个市场的震荡。

 

同一时期，AMD发布的二代EPYC服务器处理器“罗马”，作为全球首颗7nmX86服务器芯片问世，使AMD的服务器CPU市占率在短短两年内从1%增长到了8%。而随着第三代EPYC处理器“米兰”发布，其服务器市场份额有望达到新高。

 

基于多年来形成的强大生态与市场，英特尔在服务器CPU市场暂时不会失守，但在AMD之外，更大的威胁正在形成。

 

和如今在市场份额上取得的突破不同，2014年，面临服务器市场份额不断下滑，AMD对Arm服务器芯片寄予厚望。可惜，Arm服务器芯片并未让AMD翻身，到了2017年，AMD在服务器芯片市场的份额从巅峰时的25%跌至不足1%。

 

情况在2017年发生变化，彼时AMD试图通过兼容X86架构的EPYC芯片重回服务器市场，如今来看，这样的选择似乎是正确的。

 

 

同时，这也带来一个疑问，在服务器芯片市场，Arm架构是否没有立锥之地？

 

以往的案例似乎都指向这一判断，相继有高通、英伟达、三星等厂商，试图通过Arm架构打破英特尔在服务器芯片领域的主导地位，但最终不是关闭研究，就是转移项目方向。

 

不过现阶段，随着时间推移，Arm服务器芯片在服务器市场的地位正在发生改变。

 

虽然X86架构长期占据服务器、桌面、PC主要市场份额，但近期RISC架构也不断向X86优势领域进攻。

 

作为Arm架构背后的半导体知识产权（IP）提供商，2019年，ARM公司引入Neoverse产品线，并发布了NeoverseN1/E1核心IP，今年4月28日，ARM公司公布了NeoverseV1和N2服务器芯片平台的最新性能数据，其处理能力比上一代N1提高了40%~50%。

 

ARM公司的架构“Neoverse”，在单核心方面追平AMD和英特尔服务器CPU的同时，凭借并行计算、能耗控制、易拓展性的优势，在多核性能方面超过对手60%以上，Arm架构的性能已经不再成为短板。

 

如今，阿里同样入局Arm服务器芯片，诸多因素综合起来，或将对英特尔的X86产品构成真正的威胁。

 

02

阿里的“芯”算盘

发布会当天，阿里云智能总裁张建锋表示：“基于阿里云‘一云多芯’和‘做深基础’的商业策略，我们发布倚天710，希望满足客户多样性的计算需求，这款芯片不出售，主要是阿里云自用。”

 

 

所谓自用，即数据中心、云服务将是倚天710的最核心商用场景。作为数据传输、处理、控制和发送的场所，简单来说，数据中心就是支撑云计算服务的基础设施。

 

今年4月，TrendForce（集邦）的调查发现，超大规模数据中心领域客户的需求在2020年第四季度占服务器总需求的40％以上，而这一数字在2021年将可能达到45％。

 

与此同时，过去半年里，半导体行业各种供应短缺的消息不时传来。据Digitimes报道，服务器和数据中心的芯片供应情况正在恶化，一些关键服务器芯片的交付时间延长到52到70周，其中，英特尔和AMD的服务器处理器都出现供应紧张的情况。

 

一张一弛之下，一些云计算厂商想要扩张市场份额却有心无力。

 

或出于未雨绸缪，今年3月，Digitimes发布的研究报告提到：亚马逊、微软等云计算数据中心运营商开始采用Arm架构。

 

作为云计算巨头，根据IDC发布的《全球及中国公有云服务市场（2020年）跟踪》报告，全球公有云laaS市场中，亚马逊AWS以46.8%的市场份额位列首位，其于2018年推出了首款基于Arm架构的自研处理器芯片。

 

而在国内云计算市场上，华为则于2019年发布Arm 服务器芯片Kunpeng920（鲲鹏920），以及基于该处理器的三款TaiShan（泰山）服务器。

 

一方面，在如今激烈的云计算市场竞争下，阿里云补齐服务器芯片，能够尽量避免行业同质化。另一方面，也能缓解服务器芯片供应短缺问题。

 

另外，从性价比因素上看，以亚马逊为例，其推出的首款基于Arm架构的自研处理器芯片——Graviton，据相关报道显示，运行应用的成本要比英特尔或者AMD的芯片低45％。

 

这或与CPU算力提升路径有关，现阶段CPU算力提升路径有两种，一是提高单个核心的运算效率，以质取胜；二是增加运算核心的数量，通过协同工作实现性能倍增，这种方法以量取胜。

 

相较于X86，ARM在“多核并行”提高CPU算力方面更具技术优势，功耗上较X86表现更好，基于此，倚天710同样可以帮助阿里云降低成本。

 

当然，阿里选择arm架构，或在技术实现难易程度上有所权衡。

 

相较于X86机构，Arm架构由ARM公司以IP设计和对外授权的方式运营，在授权形式下，芯片设计商可以直接拿到授权图纸，研发周期大大缩短，同时可以结合自身需求开发出定制化的CPU。

 

据天眼查查询显示，今年10月初飞腾公司发生工商变更，股东新增杭州阿里巴巴创业投资管理有限公司。融资完成后，阿里对飞腾公司持股1%。

 

现阶段，国内芯片设计商方面，华为之外，飞腾是Arm架构的主要拥护者，公司主要从事Arm架构服务器的CPU，此前飞腾已经获得ARMV8永久授权。这次阿里入股飞腾，或有“借鸡生蛋”之意。

 

03

造芯路上的不确定因素

上文提到，ARM公司以IP设计和对外授权的方式运营，对于阿里来说，需要拿到ARM公司的IP授权。

 

目前，ARM公司深陷收购漩涡。因此，英伟达对ARM的收购终局，就会成为阿里倚天710芯片的一个变数。

 

10月初，《电子工程专辑》报道，两位知情人士透露，英伟达收购ARM交易最终或以失败告终，因为该交易获得监管部门批准的可能性越来越小。

 

知情人士称，欧盟反垄断监管机构将对这笔交易展开全面调查，与此同时，美国反垄断监管机构也有意在法庭上阻止这一交易。这意味着，反垄断审查不会很快结束。

 

而英国反垄断部门“竞争和市场管理局”（CMA）称，该交易存在严重的竞争担忧，可能扼杀多个市场的创新，包括数据中心、游戏、物联网和自动驾驶汽车等。若该交易获得批准，将重塑全球芯片产业链。

 

此外，阿里云此款芯片采用5nm工艺，是目前制程上最为先进的服务器芯片，国内半导体厂商尚没有掌握5nm工艺，尽管阿里云没有透露倚天710芯片的代工厂商，也可推断该款芯片的代工企业大概率是台积电。

 

9月初，市场传出台积电通知客户全面涨价，涨幅高达10%~20%。而据市调机构Counterpoint预估，苹果今年将占据台积电5纳米制程53%的产量，那么对于阿里而言，如何保障倚天710的产能，就成了问题。

 

而最坏的结果，莫过于类似华为受困于制裁，致使下一代基于Arm架构的“鲲鹏930”无法如期发布。

 

同样需要关注的还有“实用”方面，两年前的云栖大会上，阿里巴巴还发布过含光800AI芯片。

 

 

不过，含光800设计初衷是处理图像和视频，包括城市大脑中杭州的交通路况视频，以及淘宝商品库的图片，而不适用于其他场景，用途有限。去年在“双十一”期间，阿里用的依旧是更通用的英伟达GPU。

 

而此次公开宣传中，倚天710是阿里平头哥成立以来发布的第一颗通用芯片。由于是“自用”，能否担起通用芯片的名头，外界恐怕难以得知。

 

今年8月3日，阿里巴巴集团公布2022财年第一季度财报，阿里云营收160.51亿元，根据此前披露的数据，一季度29%的增速为历史新低，且与上一季度营收168亿元相比，阿里云营收首次出现环比下滑。

 

早在2021财年第四季度，同期阿里云业务营收同比增长37%，增速下滑较为凸显，原因在于失去单一头部大客户（字节跳动海外业务）。

 

巧的是，今年3月，字节跳动开放了大量Arm相关职位，具体包括Arm服务器系统的性能和功耗优化，Arm服务器产品架构端到端设计和优化等，持续布局新架构下的服务器业务。

 

随后在6月初，《晚点LatePost》报道，字节跳动全面进军云计算IaaS服务，想做中国“第四朵云”。现阶段，面对日益残酷的云竞争环境，当务之急，阿里云需要稳固自己的堡垒。

 

那么，倚天710能为阿里云添砖加瓦吗？且观后效。

 

参考资料：

安信证券《服务器系列报告一（计算篇）：CPU平台升级及其影响》

东兴证券研究所《CPU生态价值与机遇研究》

半导体行业观察《服务器芯片三十年战事》

国际电子商情《服务器CPU市场“变天”！》

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