[原创] 自有内核的5nm芯片明年亮相，Ampere披露新路线图
2021-05-28
14:00:23
来源: 半导体行业观察
日前，Oracle云基础架构工程执行副总裁Clay Magouyrk发表了一篇题为《Arm-based cloud computing is the next big thing: Introducing Arm on Oracle Cloud Infrastructure》的文章。在文章中，他首先指出，市场正在发生变化，Arm处理器也从过往的智能手机，越来越越多的走向边缘设备、PC、笔记真电脑，甚至服务器。“Arm处理器现在无处不在”，Clay Magouyrk强调。
按照Clay Magouyrk的说法，之所以Arm能够在多个领域与竞争对手展开竞争，主要是因为Arm首先具备了较低的成本和功耗，而经历了多年的推动，Arm也在性能方面上面有了大幅度的提升。为此在他看来，Arm服务器在未来将成为绝对的性能领导者，并将带来如性能一致性和增强安全性等优势。现在也是开发人员使用Arm构建下一代应用程序的时候了。
作为一个云技术供应商，Oracle在看到这个趋势之后，加快了拥抱Arm服务器的进度。为此他们宣布了基于Arm芯片的Oracle云基础架构Ampere A1计算平台。据Clay Magouyrk在文章中所说，Ampere A1平台是云计算中的性价比领导者。根据行业标准SpecInt和SpecFP基准，Ampere A1的价格性能是同类基于Arm的服务器实例的2.5倍，而价格性能则是同类基于x86的Intel Skylake或AMD Naples实例的4倍或更高。
能获得这样的优质表现，主要倚仗于芯片设计公司Ampere Computing的Altra处理器。而作为Arm服务器芯片市场的佼佼者，这家初创企业面向未来做好了新的准备。
正如Clay Magouyrk在文章中所说，在过去的几十年中，服务器CPU架构之间存在激烈的竞争，SPARC，MIPS和POWER等架构在过去也都曾占有一席之地。但最后，x86架构取得了最后的胜利，并在这个市场中占据了主导地位，拿下了超过90%的市场。
因为服务器市场拥有巨大的成长空间，这就吸引了在移动市场呼风唤雨的Arm注意。行业芯片专家Winnie Shao在其文章《Arm服务器芯片编年史》中介绍，自2008年开始，Arm及其合作芯片厂商已经对服务器芯片市场发动了三次冲击，历经了前两次的失败之后，Arm服务器芯片终于在第三次冲击迎来了开花结果，而Ampere Computing正是在这个阶段成长起来的。
Ampere Computing官网显示，公司成立于2018年2月，愿景是解决新兴的超大规模云应用和下一代数据中心在内存性能，成本，空间和功耗方面存在的限制。Ampere 诞生并服务于私有云和公共云，为客户提供可靠的 64 位 Arm服务器处理器，内存性能更高而总体拥有成本（TCO）大幅下降。公司已获凯雷集团投资。到了2019年，Ampere Computing宣布，公司又拿到了包括Arm和Oracle在内的多家公司的投资。
在获得资本青睐的同时，Ampere Computing也分别在2018年9月和2020年6月推出了eMAG处理器和业界首款80核服务器处理器Ampere Altra。2020年6月，Ampere Computing更是宣布了业内首款拥有最多内核数量（128个）的系列产品—— Ampere Altra Max。
据介绍，采用Ampere Altra Max的应用将能充分发挥横向扩展和弹性云架构优势。它同时兼容Ampere 80核的Altra处理器，并支持双路服务器平台。此外，它还将为行业带来最高的插槽级性能和I/O可扩展性。
Ampere Computing首席产品官Jeff Wittich在接受半导体行业观察等媒体采访的时候也强调，Altra和Altra Max的可预测的高性能、高可扩展性和高能效的特性是其最重要的三点，这也是对云原生非常重要的方面。
他进一步指出，因为具备可预测的高性能。所以客户在使用Ampere 的Altra和Altra Max处理器时，不仅可以在性能上超越X86，而且还能够以独特的云端特征超越它；同时，因为处理器的性能非常稳定，即使同时有很多用户，并且有许多不同的工作负载，也可以流畅运行。
在提升芯片性能的同时，Ampere还和业界合作伙伴携手，极力推动Arm服务器芯片生态系统的建设。
Renee James举例说：“作为一家开放的公司。Ampere应云而生，使用开源软件、参与开源项目，并通过云与大家分享其所有的产品信息。”“Ampere有一个非常强大的编译器团队，也有非常优秀的做内核的团队。所以我们做了很多的工作来优化编译器，比如C编译器、GCC等等。而且我们也优化了Linux kernel。我们的目标是持续为优化做出贡献，为开源社区作出贡献。而不仅仅只是做我们自己的编译器。”Jeff Wittich补充说。
凭借这些高性价比的产品和在生态方面的投入，Ampere Computing在过去几年里和微软、腾讯、Oracle、UCloud和字节跳动等领先厂商建立和合作。而在机遇Arm自身的IP设计了几款产品之后，Ampere Computing发布了全新的路线图，以践行公司为云和数据中心带来创新的目标。
在介绍公司过去几年进展的时候，Ampere Computing董事长兼首席执行官Renee James表示，作为Arm架构的授权方和重要合作伙伴，Ampere在早期产品中就已经使用了Arm的IP。但与此同时，公司也在开发属于自己的IP。
“我们从一开始就在努力开发自己的核和IP，为未来的产品做准备。基于我们自研Ampere核心的，使用5nm工艺打造的新一代处理器也将于2022送样”，Renee James强调。
关于这个5nm芯片的具体细节，Ampere并没有说太多，但在问到为何自研核心的时候，Jeff Wittich告诉记者：“公司目前的Altra和Altra Max处理器均采用来自ARM的N1内核，产品的性能表现也非常出色。但因为我们开发的产品是专门针对于云，而不是其他数据中心的应用或者其他客户的应用。更重要的一点，那就是我们一定要给客户提供专门定制化的服务，来打造客户所需求的功能。这就需要我们建立从微架构开始一直向上自己研发产品，才能满足客户的需求。”
“从性能这个角度来考虑，Ampere希望能够进一步地优化微架构，来实现更高层级的性能。我们可以持续增加内核数量，能够保证这个环境是独立的，内核之间都是相互隔离的，不会相互干扰，我们可以提供更低的功耗，能够搭载客户需求的创新的云服务器性能。而且，通过使用我们的自研内核，可以加快处理速度，效率更高。”Jeff Wittich接着说。
在谈到公司芯片未来发展得时候，Renee James表示，Arm服务器市场其实是一个全新的市场，而Ampere对这个市场志在必得，并研发出了前所未有的高性能云服务器处理器。
Ampere未来五年的产品路线图会更富创新性，性能更高、功耗更低，并且为云端赋予更多独特的功能。此外，基于Ampere不断地发明创新，在未来五年内我们仍将持续有所突破。
Ampere Computing的CTO Atiq Bajwa 同时也指出，公司的目标主要为云计算打造最佳的处理器。这意味着Ampere可以坚定不移地吧注意力放在对云是重要的元素上，不必受到传统软件堆栈和其他细分市场（如客户端、HPC和企业数据中心等）的束缚。
“Ampere的愿景是建立云优化的产品，能够在数据中心工作负载上提供最佳的性能，能在单线程或vCPU层面和单芯片性能都有最佳表现，实现可扩展至大量线程的性能、稳定一致的性能、可预测的性能，并能在避免安全漏洞的同时，实现高效的性能，还可以提供每核最低的功耗和每瓦最高的性能”，Atiq Bajwa 强调。“Ampere能提供现代云计算软件所的架构支持，以及与规模相应的稳健性和可控性。我们提供的架构组成，能够灵活地响应客户独特的需求”，Atiq Bajwa补充说。
他进一步指出，公司未来的创新方向将包括技术、工具、方法、IP、软件、设计方法、封装、大批量生产和平台设计等多个方面，这样就能让公司有能力给客户提供差异化的价值。
“我们将继续每年推出新产品，为用户提供最高的性能，包括单个vCPU、服务器、机架以及最多核数量和最高的每瓦特性能，以上都是云原生计算至关重要的指标。我们有着清晰的战略计划，那就是致力成为云原生领域的领导者。我们同时也关注客户的创新动向，看他们需要我们提供哪方面的创新服务”，Jeff Wittich最后强调。
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