自 2011 年以來,多家芯片開發商先后加入 Arm 服務器芯片的研發大營,但幾乎都是高起低落,不見蹤影者居多。Applied Micro 被 Macom 收購拆分;英偉達、三星、博通終止了相關業務;高通因等多重壓力而被迫放棄服務器芯片研發。但是 Arm 陣營在服務器市場可謂屢戰屢敗,屢敗屢戰。

 

就在今年 3 月,Ampere 發布了“首款云原生處理器”Ampere Altra,擁有 80 個 64 位 Arm 處理器內核,性能超越 AMD 和英特爾的同級別產品。不到三個月,Ampere 又快速進行了迭代,披露了 Ampere Altra Max 的信息,該產品將擁有 128 個內核,能夠為客戶提供優化的云計算處理器,實現單芯片整體性能以及機架內核部署密度的最大化。

 

“一年前,Arm 架構在服務器市場的技術、性能、軟件可能處于劣勢,但現在這些已經不是主要問題,未來一兩年,基于 Arm 架構的服務器芯片發展會非常快。”Ampere 產品高級副總裁 Jeff Wittich 在接受與非網采訪時表示,“我們看到,亞馬遜也基于 Arm 架構推出了相關產品,限制條件沒有了,未來一兩年會有很大的發展。”

 

Ampere 產品高級副總裁 Jeff Wittich

 

快速迭代升級,不僅高性能而且滿足安全、低功耗

面對未來云原生高性能、高擴展性、高能效的三大需求,Ampere Altra Max 處理器的性能進一步提升,內核由 80 個提升到 128 個。Jeff 介紹,采用 Ampere Altra Max 的應用將充分發揮橫向擴展和彈性云架構優勢。它兼容 Ampere 80 核的 Altra 處理器,并支持雙路服務器平臺。此外,它還將為行業帶來最高的插槽級性能和 I/O 可擴展性。插槽兼容支持 8 路 DDR4-3200 內存通道,最多達到 128 條 PCIE Gen 4 通道。

 

 

在高端應用中,隨著芯片核數的增加,功耗也會隨之提高,Ampere 也在想辦法平衡用戶對高性能、低功耗的需求。Jeff 解釋,“我們的策略是給客戶提供多種 SKU 產品,他們具有不同的優勢,有的產品主頻更高,性能更好,有的產品功耗表現更好。在實際應用中,有些應用更看重低功耗的優勢,我們有一款 32 核 CPU,主頻做到 1.7GHz,在不需要風扇和冷卻的情況下,功耗最低 45 瓦,主要用于服務器的邊緣計算。

 

隨著全球的數字化轉型,云上業務的安全性也越來越受到關注,尤其是底層服務器芯片也容易受到攻擊。在安全方面,Jeff 強調,“我們的產品符合所有 Arm 在安全方面的標準,而且我們會做安全研發分析,確保服務器產品的安全。我們有專門的安全團隊來監控產品面臨哪些威脅,并且與整個生態系統以及相關專家合作,確保我們開發的處理器避免出現安全漏洞。”

 

同樣采用64位內核,如何讓性能超越前賢

其實基于 Arm 做服務器芯片的公司不在少數,國內外不乏華為、飛騰、亞馬遜等一眾公司,但是能將性能超越英特爾的寥寥無幾。Ampere 的產品如何做到了性能的飛升?Jeff 解釋,“Arm 是最基礎的技術,不同的 CPU 開發公司產品的靈活性非常大,不同公司在基于 Arm 開發產品,靈活性體現有所不同,著力點也不一樣。我們主要側重云端,增加內核數量,提高效率,保證這些內核在應用時保持很高的一致性。”

 

一般,隨著內核的增加,效率隨之提高,但是 AMD、英特爾的產品折損也在隨之增大,Ampere 產品的神奇之處在于,隨著內核增多,效率提高,性能呈線性上升。Jeff 介紹,“第一,關于內核技術包括其所占面積,我們研發了相關技術,選擇合理的性能和合理的功能來保證在同樣預算條件下實現內核和性能的線性增加。除了核數增加,性能提高之外,我們還做了很多其他關于帶寬、網格、延遲、IO 擴展、內存的優化,從而保證內核能夠保持高性能運行。綜合這些因素,跟競品相比,我們的性能更卓越,可以更好地平衡功耗和性能的關系。”

 

前期功課準備充分,從研發到應用一路很

市場上的云供應商眾多,尤其是在中國市場,廠商更多看重的是產品的性價比,Ampere 半年之內推出兩款產品,也能說明產品受歡迎程度很高,Altra 處理器和 Altra Max 是否也是通過性價比來贏得用戶的青睞?在 Jeff 看來,客戶在選擇 CPU 時經常參考三個標準:性能、功耗、總體擁有成本。我們在這三個指標上都非常領先,而且綜合考慮性能和功耗,我們的價格也非常優惠。舉例來看,有一類 SKU 和 AMD 的同類產品相比,總體成本低 14%左右,比英特爾的優勢就更明顯。Altra Max 處理器的內核數量增加了 60%,而且功耗更低,綜合起來性價比更高。

 

關于中國的市場應用以及遇到的問題,Jeff 也坦然介紹,“中國市場發展迅速,是 Ampere 的重要的市場,我們已經和中國很多大型的云服務商有密切的合作。由于我們相關的軟件工作準備充分,因此,產品研發和推廣都是按照計劃執行,沒有遇到意想不到的問題。”

 

“當然,由于肺炎疫情的問題,越來越多學在家學習,很多公司要求員工在家辦公,這導致云提供商也在不斷增加其硬件配置,Ampere Altra 產品的需求隨之加大,新款 Ampere Altra Max 可以完美地滿足這些需求。”Jeff 補充。

 

順應邊緣計算所需,開放心態關注RISC-V

隨著云端負載壓力過重,業界提出用邊緣計算分散云計算的壓力,因此數據中心的模式也在發生改變,從集中的大型數據中心向邊緣數據中心發展,這給服務器芯片供應商也帶來新的發展機會。Jeff 認為,邊緣數據中心與中央數據中心要求差不多,包括高性能、高核數、計算能力等。與中央數據中心的區別在于,邊緣數據中心也要實現中央數據中心同等的效果,但是還得面臨額外的挑戰,比如占地面積、制冷、功耗,也就是要再更高效的平臺上實現同樣的計算能力。

 

關于邊緣數據中心為什么需要內核性能越來越高?Jeff 解釋,因為它不僅是網絡處理簡單的工作,還需要完成 AI 這種低延遲計算,而且是要求較高的工作負載。Ampere 產品能夠在邊緣數據中心發揮重要作用,因為我們能夠部署更多的內核,GPI 內核更高,同時實現更高的性能,達到與中央數據中心差不多的計算性能和計算能力。

 

近幾年,RISC-V 架構在國內半導體市場受到了很高的關注,有些 IP 公司、芯片公司已經開始基于 RISC-V 架構開發產品,RISC-V 是否會對 Arm 架構造成一定的市場壓力?面對這個問題,Jeff 表示,現在 RISC-V 架構有很大的發展,我們對于所有相關的這些技術都持開放的態度。從服務器這個角度來說,RISC-V 在性能,包括軟件的相關生態系統方面還不具備可行性,但是我們會持續的關注 RISC-V 未來幾年的發展。