[原创] 新兴计算芯片“战团”蓄势待发
2020-10-13
14:00:05
来源: 半导体行业观察
近两年，边缘计算这一概念被反复提起，而随着实际应用需求的落地，边缘计算已经不只是个概念，其具有越来越重要的应用意义。
边缘计算之所以受到重视，主要是因为海量增长的数据已经使得传统数据中心以及云计算平台难以招架，此时，处于大型数据中心和端侧之间的微缩版“小型数据中心”（边缘计算就在这里发生）应运而生。它的主要特点包括：低延迟，因为算力部署在设备侧附近，响应实时性强；低带宽运行，因为接近用户，所以不需要高传输带宽；安全，因为数据在本地采集，本地分析、处理，从而减少了数据暴露在公共网络的机会，保护了数据隐私。
可以说，边缘计算与传统的数据中心和云计算既有很强的协同关系，也存在着一定的竞争关系。这样，包括微软、亚马逊、谷歌，阿里、华为、百度等云服务巨头厂商在内的各路神仙都在积极部署边缘计算。这就给众多芯片厂商提供了更加广阔的市场发展空间。
数据中心和云计算的核心芯片就是CPU，而这正是英特尔这个“计算王”称霸行业多年的根基所在，其CPU在企业级计算领域的市占率一直保持在90%左右。然而，边缘计算会带来的红利给了英特尔不小的紧迫感，近些年，该公司越来越重视在边缘侧算力的布局，特别是在工业边缘计算，以及多接入边缘计算 (MEC) 平台推广方面不遗余力，还特别推出了专门适用于边缘侧的至强Xeon D等一系列芯片。
近些年，英特尔在数据中心的最强劲竞争对手非英伟达莫属了。由于抓住了GPU在数据中心所需的AI算力这一风口，使得英伟达在企业级计算领域的风头几乎盖过了英特尔，为了追赶英伟达，英特尔先后收购了几家AI初创公司，最具代表性的就是Nervana和Habana Labs，这当中也经历了各种不如意和挫折，在用AI芯片这一新产品捕获大客户“芳心”的道路上，老牌儿企业也是一路艰辛。
在传统数据中心业务优势被一点点蚕食的情况下，英特尔正在用其最擅长的CPU拓展着边缘计算市场，这也正是英特尔的优势所在。而凭借GPU逐步做大数据中心市场之后，英伟达的雄心也在膨胀，同样瞄准了具有巨大发展潜力的边缘计算市场，也正是因为如此，其对Arm发起了并购邀约。
在公开收购Arm之前，英伟达就已经推出过专门用于边缘侧的计算芯片，典型代表是边缘超级AI计算机Jetson Xavier NX，还包括Jetson AGX Xavier，Jetson TX2系列和Raspberry Pi竞争对手Jetson Nano。Jetson Xavier NX运行在基于Arm的Carmel微体系结构的六核SoC上。可见，英伟达的边缘计算芯片与Arm关系紧密，而Arm与英特尔CPU相比，虽然整体性能仍有差距，但其低功耗特性，以及适中的算力，与边缘侧计算需求不谋而合，这正可以拓展英伟达在CPU方面的空白，同时又可较为平滑地过渡到边缘计算应用领域。
英伟达还于今年推出了新款EGX平台，该平台能够实时感知、理解和处理数据，无需首先将数据发送到云端或数据中心。据悉，EGX平台可以从基于Jetson Nano处理器的轻型服务器——能够以几瓦的功耗每秒钟处理0.5万亿次操作，扩展到基于边缘服务器NVIDIA T4机架的微型数据中心——可以每秒完成10000万亿次操作。该公司在边缘侧应用领域的芯片产品越来越多，如果能够成功收购Arm，将为其与英特尔在该领域的竞争增添一枚重重的砝码。
谈到企业级计算CPU，就一定会想起英特尔的老对手AMD。后者本来已经无还手之力了，在该领域的市占率一度下降到了1%。然而，在新任CEO Lisa Su的带领下，卧薪尝胆、苦练内功，制定了符合市场需求的产品路线，在正确的道路上越走越快，5年时间内，其PC端CPU市场份额已经达到了37%左右，企业级计算的市占率也从低谷期的1%上升到了8%。
然而，企业级市场的竞争壁垒要远大于PC端的，也正是因为如此，英特尔90%的市场份额依然难以撼动，如果只靠研发产品这一条腿的话，很难保持持久的竞争力，两条腿走路才能更有力量且持久，而另一条腿就是并购，因此，AMD收购赛灵思恰逢其时。
虽然这一并购案还未得到官方证实，但从产品组合以及融合发展策略上来看，对赛灵思的收购，对AMD来说，没有比这更优的方案了。
单靠CPU与英特尔在企业级市场竞争，已经显得心有余而力不足，如果能整合赛灵思的FPGA，显然会增大AMD的竞争砝码。更重要的是，CPU+FPGA的组合，可以使AMD在具有巨大发展潜力的边缘计算领域更得心应手，不只局限于增量空间有限的传统数据中心市场。
作为FPGA行业的霸主，赛灵思也一直在拓展其在企业级计算市场（这里主要是指数据中心和云计算）的发展空间，不过，与CPU相比，FPGA并没有算力方面的优势，而这也是其一直未能在数据中心阔步前进的重要原因，不过，FPGA的灵活性及其在通信方面的优势，也是CPU无法比拟的。也正是凭借这些特色，赛灵思在工业、医疗、航空航天、卫星通信等领域发展得如鱼得水，而这些领域正是边缘计算的主要市场所在。因此，相比于传统数据中心，FPGA在边缘计算方面是有优势的。这或许是AMD收购赛灵思的一个重要原因，CPU+FPGA的强强联合，可以使AMD在边缘侧的竞争力倍增。
谈到边缘计算，就不得不提另一家重要的厂商，它就是Marvell。作为企业级计算和通信芯片的重要一支，过去几年，该公司经过多次重组和并购，逐步剥离掉消费类等业务，将资源都集中在企业级芯片的研发和市场拓展上了，特别是收购Cavium以后，将Arm架构处理器和边缘计算应用作为了重点拓展领域。
如前文所述，Arm处理器在边缘计算应用领域有先天优势，将重点放在Arm上的Marvell自然不会错过这块市场，特别是推出ThunderX系列处理器之后，更凸显了其在该领域的发展雄心，目前，该系列已经推出两代产品，并承诺每两年升级一次。2018年的ThunderX2基于ARM v8.1架构，今年推出了第三代ThunderX3，第四代ThunderX4有望于2022年面世。
企业级计算、通信和存储是Marvell的三大核心业务，通信是重中之重，该公司这方面的业务也在向边缘计算倾斜，具体芯片就不在此详述了。
以上提到的都是在市场上摸爬滚打了几十年的老牌儿企业，它们要么看到了边缘计算的市场发展前景，尽量早布局，要么就是其产品在边缘计算领域有先天优势，从而被看中，以并购或资产重组的方式进一步提升竞争力。
此外，由于边缘计算是新兴市场，就必定有新的年轻企业看到机遇并加入战团。
有几家做Arm服务器芯片的初创企业越来越多地受到了业界关注，如Ampere等，它们的产品很有特色，但局限于当前的Arm架构性能，要想在高性能数据中心和云计算应用上与传统的x86架构CPU竞争，还是有很大难度。但是，这些处理器在SBC企业级计算，以及边缘侧应用领域，还是有不错发展前途的。
除了Arm服务器芯片之外，还有一些新兴产品企业也有望在边缘计算领域谋得红利，如嵌入式FPGA企业，它们将FPGA进行了IP化处理，不再是传统的FPGA芯片，而是向客户提供FPGA的IP，可以嵌入客户设计的SoC中。这种FPGA几乎可以覆盖所有传统FPGA芯片的应用场景，但又不限于这些应用，还会有拓展。这在未来的边缘计算领域也会有发挥其优势的空间。
与传统数据中心相比，边缘计算属于新兴应用领域，且市场发展空间十分可观，这就为相应计算芯片的发展和创新提供了土壤。无论是耳熟能详的老牌儿芯片企业，还是初创型公司，或是涉足数据中心和边缘计算芯片的大型云服务提供商，都已经，或是正在积蓄力量，以求获得未来竞争的主动权。
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