中国市场是ARM服务器成功与否的关键

版权声明：本文来自《 eettaiwan》，如您觉得不合适，请与我们联系，谢谢。

美国电子零组件业者Macom在不久前宣布收购资料中心解决方案供应商Applied Micro，并表示将出售后者的X-Gene系列ARM服务器业务，一切就已昭然若揭；Applied在美国拥有稳定的大型资料中心业务，到2017年之后将透过100~400G乙太网路进一步拓展频宽──并非是利用ARM服务器。

在上述消息之后，我还听说有不少消息指出博通(Broadcom)准备结束Vulcan──也就是以FinFET制程打造强大客制化ARM核心服务器SoC的计画；这个高风险的产品预期将因为博通被安华高(Avago)收购而取消(一位博通的前任工程师透露，该公司也取消了采用客制化ARM核心的机上盒处理器开发计画)。

另一家处理器设计业者Cavium的代表则指出，他们正在评估是否出手买下Applied的X-Gene 3以及博通的Vulcan两项IP；而他手下已经延揽了几位来自上述两个团队的工程师。Cavium的ThunderX2芯片对ARM服务器领域抱持高度期待，但预计要到2018年才会量产。

来自高通(Qualcomm)的一位代表则指出，他有收到来自博通与Applied处理器开发团队的部分工程师履历，但他的公司已经决定不会收购上述两家公司的ARM服务器IP；高通打算在短时间内推出自己的芯片，而且是在近四年前就已经放话。

其他很少有公司继续尝试在目前以英特尔(Intel) Xeon处理器为主导之服务器市场分一杯羹，例如三星(Samsung)在很久以前就放弃，Nvidia已经将精力改投注于车用处理器， AMD则把对ARM服务器的关注转回x86平台与绘图处理器；Marvell的Armada芯片虽然在不久前的ARM Tech Con大会上亮相，但有消息来源指出该公司已经停止该芯片的开发。

中国业者华为(Huwei)曾展示旗下IC设计公司海思(HiSilicon)所开发、仅供内部使用的ARM核心服务器处理器；根据一篇2015年2月的报导，该款PhosphorV660 Hip05芯片内含32个ARM Cortex-A57核心，运作频率为2.1GHz，配备32 MByte L3快取存储。

Macom表示，该公司预期将在100天之内出售Applied Micro的X-Gene系列ARM服务器业务，图为后者在上个月ARM Tech Con展示的服务器SoC

自2011年底Applied Micro在该年度ARM Tech Con上信心满满地首度展示X-Gene系列芯片以来，产业界推动ARM架构服务器的这条路感觉既漫长又艰辛；可惜第一代的32位元芯片未能成功获得市场关注，也让一些早期投入的新创公司如Calxeda铩羽而归。

当64位元芯片终于问世，软体支援却还未成熟，有包括Linaro工作小组等组织仍在努力；但问题在于谁会采用来自Broadcom与Cavium等业者开发的新一代芯片。

ARM架构服务器市场进展缓慢

ARM服务器市场一直是难以攻破的关卡，包括新创公司Calxeda以及经验丰富的大厂如Applied Micro、博通(Broadcom)以及惠普(HP)都未能成功。

「尽管经过六年的承诺以及产业界的热烈讨论，ARM服务器还没在市场上获得关注；」市场研究机构Moor Insights & Strategy分析师Gina Longoria表示：「来自供应商与客户的动能目前似乎正在减弱，但产业界仍然渴望能有替代Intel架构的方案。」她认为，要挑战Intel的Xeon芯片在服务器市场之领导地位，至少需要两年的时间。

高通预期，明年大型资料中心将占据整体服务器市场营收约两成，到2020年该比例将增至五成；该公司的目标市场还包括电信业应用的服务器，Chandrasekher表示，这些服务器采用资料中心架构执行OpenStack与网路功能虚拟化(Network Functions Virtualization)。

「事实上，10纳米制程的Centriq可能有助于让高通取得在性能与功耗性能比(performance/watt)上与Xeon分庭抗礼的局面；」Longoria表示：「能与Xeon在性能上有效对抗，到目前为止在ARM阵营没有任何一家厂商能做到。」

Insight64的Brookwood指出，Intel恐怕要到2018年才会有10纳米版本的Xeon，不过该公司：「应该会说，晶圆代工厂商的10纳米制程不如Intel的14纳米制程。

其他厂商当然也想在服务器市场分一杯羹。「包括ARM与OpenPower架构在2017年的市场接受速度看来仍然缓慢；」Tirias Research的Teich表示：「到2018年，IBM的OpenPower核心授权厂商应该会在中国以外市场，推出第一款非IBM Power的SoC，届时市场上也会出现新一代的ARM服务器SoC。」

实际上，市场上还有一家ARM服务器SoC竞争厂商是Cavium，该公司预计在2018年初推出14纳米ThunderX2系列54核心2.6GHz处理器，与Teich所提的时程相符。

分析师Linley Gwennap猜测，中国的大型资料中心会率先采用ARM服务器；有一位百度(Baidu)工程师透露，该公司正在测试ARMv8系统。

而高通也准备好抢以上商机，该公司在今年1月宣布与中国贵州政府合资成立了一家服务器芯片设计公司(参考阅读 )；也是该合资公司董事会成员的Chandrasekher表示，他们已经延揽了一位执行长以及各领域的菁英，总部在美国感恩节前搬迁至北京。此外高通已经将Centriq技术转移给该合资公司，目前后者正在着手开发中国专属的版本，

高通能否颠覆服务器市场？

早前，高通(Qualcomm)在ARM处理器服务器SoC供应商之中拔得头筹，宣布可提供10纳米FinFET制程48核心芯片样本；而问题在于这个号称可达数十亿美元商机规模却尚未起步的市场，何时能真正开始获得关注。

藉由利用先进制程技术进军一个新市场，高通资料中心事业群总经理Anand Chandrasekher正从老东家英特尔(Intel)学习经验，看好那些采用自行开发软体堆叠的网路与电信业大厂将会是他们第一批大客户。

听起来很合理，但分析师认为这是尚未通过测试的理论。「如果超大规模资料中心市场将会采用ARM核心SoC，那么高通将会是该市场的新一代领导厂商；」市场研究机构Tirias Research分析师Paul Teich表示：「高通透过其手机芯片业务取得先进制程节点，是差异化所在。」

高通的晶圆代工伙伴应该是三星(Samsung)，后者生产了越来越多Snapdragon元件；双方的合作伙伴关系使得三星顺理成章也是Snapdragon最大客户之一。

但是，高通在手机领域的实力是否意味着也能在服务器市场取得成功，仍有待观察。

「ARM服务器市场的发展比我们所有人在两或三年前预期的慢，主要是软体成熟度的问题，以及缺乏来自可信任供应商的、真正引人注目的芯片；」另一家市场研究机构Insight64的分析师Nathan Brookwood表示：「虽然高通是服务器市场新手，但其信誉无人质疑。」

事实上，Chandrasekher指出：「安全的假设是我们正在向客户展示一个长期性的蓝图。」在公开场合上，高通仅表示其Centriq 2400系列将内含高达48个代号为Falkor的客制化64位元核心，并展示该芯片具备执行巨量资料分析软体的能力──包括Apache Spark以及Linux架构的Java语言Hadoop。

在产品发表会上，高通表示新款芯片是单插槽(single-socket)元件，将支援ARM TrustZone安全功能；Tirias Research的Teich表示，高通服务器芯片支援ARM的硬体信任根(root of trust) ，也是一个差异化重点。

不过Chandrasekher婉拒针对Centriq的价值主张(value proposition)发表意见，也不愿透露其运作频率、功耗与价格；该芯片的客制化Falkor可能是乱序执行(out-of-order)核心，单芯片中还包括乙太网路、加密技术以及PCIe周边等众多功能。

高通将会在明年透露更多Centriq的细节，预期会是在3月举行的开放运算计画(Open Compute Project，OCP)大会；如果高通大获成功，将会有与网路巨擘如Facebook或微软(Microsoft)合作，采用该公司芯片的OCP电路板设计。

Chandrasekher表示：「从头开始创造一样东西是非常有趣的，而在一年之前一切还只是一堆文件；」他对于展开一项大规模的新事物颇具经验，在任职Intel期间曾率领Centrino芯片开发团队，引领笔记型电脑内建Wi-Fi风潮。

在这一次情况则有所不同，Chandrasekher的目标客户并非系统厂商；事实上他也尚未将Centriq芯片样本提供给任何一家系统厂商，而是先与全球前七大网路业者的工程师团队接洽，因为他们都在设计自己的服务器，甚至是自己打造服务器内的芯片。

「大型资料中心业者都在自己进行设计，而且他们是委托ODM厂商打造设备；」他所指的是富士康(Foxconn)、广达(Quanta)等业者，而有部分ODM厂商甚至几乎像是系统原厂，自己建置了软体开发与品牌行销团队。

此外Chandrasekher也企图利用高通能取得晶圆代工厂最先进制程的优势，与Intel一较高下；Intel就是在1997年左右开始利用自家的最先进制程来制造服务器芯片，因此打败了当时称霸该领域的几家RISC架构处理器业者。

还得花几年的时间才会知道Centriq会不会是Chandrasekher继Centrino之后的下一个成功经验，还是就像先前其他ARM服务器芯片一样铩羽而归…且拭目以待！

中国飞腾的进击

在去年的Hotchip上，飞腾退出了截止当时最“牛逼”的ARM核心服务器处理器；该成立于2012年的广州飞腾信息技术(Phytium Technology)，介绍的是一款采用64颗客制化ARMv8核心的2GHz处理器，以28纳米制程生产；每周期可执行最多4个指令集、峰值性能达512 GFlops。

该款名为Mars的大型芯片耗电量120W，面积尺寸640mm 2，约有3,000支接脚，其性能超越了现存的高阶ARM核心服务器芯片，例如美国芯片业者Cavium已经开始提供样品的48核心ThunderX，以及Broadcom正在开发的另一款元件。此外在今年2月，以色列IC设计公司EZchip表示，将推出一款有100颗ARMv8核心的28纳米制程处理器，但要到2017年才会上市。

Mars处理器虽然尚未投片，却在大会上让众家市场分析师与产业观察家印象深刻，其中有部分原因是飞腾信息这家公司很少有人听过。

如同IBM的Power 8，Mars采用外接L3快取与存储控制器

市场研究机构Insight64首席分析师Nathan Brookwood表示：「我的天哪…这是到目前为止发表过得最厉害64位元ARM处理器──它真的很威，绝对是今年大会上的惊喜。」在Mars亮相的那场讲座担任主持人的AMD院士Sam Naffziger，则盛赞Mars是一款可敬的设计，具备「优良的快取存储阶层，并有良好的频宽匹配(bandwidth match)」。

而Hot Chips的主办单位则是在收到飞腾信息提交的论文时颇感惊讶，因为这家公司他们以前都没听过；该大会过去曾收到过几篇由一个中国政府与当地大学院校支持之研究团队所提供的论文，也就是打造龙芯(Godson，编按：该处理器英文名称已改为Loongson)的团队。

「我们很惊讶今年未再听到龙芯团队的讯息，」Hot Chips主办单位的Ralph Wittig表示：「当我们收到飞腾信息的论文，我们从ARM那边得知他们对于这家新创公司所开发的实际成果很有信心…飞腾信息处理器的外接存储模组与IBM在Power 8处理器采用的很类似…做为大会议程委员会，我们对该设计的印象非常深刻。」

为飞腾信息这家公司更添神秘感的，是原本要到Hot Chips现场发表论文的该公司工程经理，因为无法及时取得美国签证而缺席，只能透过越洋电话做简报；该公司在中国的天津与广州都设有据点。根据一位熟悉飞腾信息的与会者表示，该公司并不是从龙芯计画出身，而他们位于天津的办公室在最近于当地发生的严重大爆炸意外中也有受损。

对这个客制化ARMv8核心的深度揭秘。

在SpecCPU 2006的性能基准测试平台的模拟中，Mars处理器达到了672分整数，浮点运算性能分数585分；不过观察家指出，该处理器的单一核心性能表现平平。该芯片是将每8个核心放在同一平面，同平面上的4颗核心共享4MByte的快取存储；8颗外部芯片提供总量128MB的L3快取存储，以及16个DDR3-1600通道。

飞腾信息的客制化64位元ARM核心拥有192个实体暂存器(register)，一个重排序缓冲器(reorder buffer)最多能处理160条指令，整个流水线则能处理约210条指令。该芯片按顺序调度指令集，执行时则不按规则；它采用有力的分支预测器(branch predictor)，并可执行多执行续(multithreading)。

飞腾信息自己设计的64位元ARM核心，代号是小米(Xiaomi)

Mars支援多重处理系统的MPI与Open MP介面；据了解，飞腾信息还有另外一款正在开发中的处理器名叫Earth，成本与功耗都会较低，锁定今日的大型资料中心应用。

飞腾信息研究总监Charles Zhang在Hot Chips大会上透过电话告诉与会者：「我们确信Mars会是全世界第一款64位元ARMv8处理器，这是一个好的开始…接下来几年我们将开发更强劲的处理器。」不过分析师也指出，Mars的一大缺点是尺寸，这样一颗大型芯片上要达到好的生产良率将会有困难。

未来还得依赖中国

英特尔打造的完善生态链，应该让很少企业有胆量去重新造轮子，去用ARM来替代，但正在飞速发展的中国半导体、正在寻找自主可控的中国半导体产业，拥有庞大数据需求和企业的中国应该会是ARM服务器胜利与否的晴雨表。

分析师Linley Gwennap认为，中国大型资料中心如阿里巴巴(Alibaba)、百度(Baidu)与腾讯(Tencent)有可能是ARM服务器的采用者，这些公司有人能管理专为特定应用程式打造的实验性系统平台：「ARM阵营需要在某个地方找到立足点，一旦能施展手脚就能开始像滚雪球一般发展。」

另外，为了推动ARM服务器发展，除了自研以外，高通还已经藉由与中国贵州省政府合资成立的ARM服务器芯片设计公司，准备抢进中国大型资料中心市场，不过高通面临的是来自中国当地业者的挑战，当中还包括了AMD在大陆的X86架构的合资公司海光的挑战。ARM服务器的未来，依然充满着变数。

【关于转载】：转载仅限全文转载并完整保留文章标题及内容，不得删改、添加内容绕开原创保护，且文章开头必须注明：转自“半导体行业观察icbank”微信公众号。谢谢合作！

【关于投稿】：欢迎半导体精英投稿，一经录用将署名刊登，红包重谢！来稿邮件请在标题标明“投稿”，并在稿件中注明姓名、电话、单位和职务。欢迎添加我的个人微信号MooreRen001或发邮件到 jyzhang@moore.ren