本文來自中國電子報(bào)，作者/張依依。
日前，2022年阿里云峰會如約而至。在會上，阿里云發(fā)布了一款云數(shù)據(jù)中心專用處理器CIPU，有望替代CPU成為云時(shí)代IDC的處理核心。據(jù)阿里云智能總裁張建鋒介紹，CIPU向下接入物理的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源，快速云化并進(jìn)行硬件加速；向上接入“飛天云”操作系統(tǒng)，管控阿里云全球上百萬臺服務(wù)器。
在以阿里云為代表的云服務(wù)廠商眼里，因數(shù)據(jù)中心建設(shè)浪潮而蓬勃發(fā)展的服務(wù)器芯片市場，是目前最具誘惑力的市場之一。為了更好地發(fā)揮出自身生態(tài)的價(jià)值，阿里云等云服務(wù)廠商紛紛跨界，踏上自研定制服務(wù)器芯片之路。
不久前，英特爾、AMD出手收購云服務(wù)提供商，以它們?yōu)榇恚酒瑥S商開始布局云業(yè)務(wù)。顯而易見的是，云作為數(shù)據(jù)中心的核心業(yè)務(wù)，已經(jīng)成為芯片廠商看重的增長極。
云廠商加速底層技術(shù)研發(fā)
近年來，云上客戶的需求發(fā)生了很大變化，數(shù)據(jù)密集型的計(jì)算越來越多，不斷提高了對云計(jì)算提供的低時(shí)延、高帶寬的需求，這些需求很難通過傳統(tǒng)體系架構(gòu)去滿足。
作為云數(shù)據(jù)中心專用處理器，相對輕量級的阿里云CIPU與云計(jì)算傳統(tǒng)體系架構(gòu)有所不同。它不是公眾熟知的通用計(jì)算類芯片，而是專用于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的管控，有望成為阿里云新一代云計(jì)算體系架構(gòu)的核心。張建鋒在會上表示，新一代的云計(jì)算要從數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部做體系化創(chuàng)新，從以往的以CPU為中心的體系架構(gòu)，進(jìn)入以CIPU為中心的體系架構(gòu)。有消息稱，該處理器已在阿里云數(shù)據(jù)中心規(guī)模使用，但阿里云方面在會上并未披露相關(guān)硬件關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。
當(dāng)然，阿里云不是唯一一家自己設(shè)計(jì)服務(wù)器芯片的云廠商。放眼全球，早在2015年，第一批加速底層技術(shù)研發(fā)的云廠商就已經(jīng)出現(xiàn)。亞馬遜砸下3.5億美元收購以色列芯片公司Annapurna labs，為其云基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)開發(fā)定制芯片，亞馬遜自此成為第一批自研服務(wù)器芯片的云服務(wù)廠商代表。2018年，亞馬遜發(fā)布第一代Amazon Graviton處理器，該處理器最大時(shí)鐘頻率達(dá)到2.3GHz，能夠節(jié)省45%的成本；2020年，亞馬遜發(fā)布第二代自研處理器Graviton2，這款采用臺積電7nm制程工藝的處理器，提供的計(jì)算核心是前代產(chǎn)品的4倍，計(jì)算性能則是前代產(chǎn)品的7倍；2021年初，Graviton 2正式落地中國；2021年12月，采用5nm工藝的Graviton 3正式發(fā)布，比起Graviton 2性能提升25%，至此，迭代三代的Graviton逐漸在商用市場站穩(wěn)腳跟。
另一家知名云廠商谷歌選擇了一條與亞馬遜不同的自研芯片之路。谷歌將定制的TPU專用芯片，用在自己的谷歌服務(wù)器大數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。比起其他通用芯片，該芯片運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的效率高了不少。2018年，谷歌宣布開放TPU云服務(wù)，允許企業(yè)用戶租用TPU板卡；2021年，谷歌招募英特爾老將Uri Frank設(shè)計(jì)服務(wù)器芯片，希望在底層技術(shù)研發(fā)之路上走得更遠(yuǎn)。
2022年初，一則微軟“挖人”的消息在云服務(wù)領(lǐng)域不脛而走。微軟聘請了一位重要的蘋果半導(dǎo)體專家Mike Filippo，進(jìn)入微軟的云計(jì)算部門Azure，主要負(fù)責(zé)Azure服務(wù)器芯片的開發(fā)，希望將其數(shù)據(jù)中心提升至新水平。
云廠商開發(fā)定制化芯片是必然之選？
阿里云、亞馬遜、谷歌、微軟等云服務(wù)廠商紛紛布局服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)，其中的原因不難理解。
“智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的數(shù)據(jù)量。”艾媒咨詢CEO兼首席分析師張毅向《中國電子報(bào)》記者表示，在這一背景下，除了在物理空間進(jìn)行高效布置之外，更重要的是讓每一臺機(jī)器的計(jì)算能力得以提升。基于此，新型處理器成為業(yè)內(nèi)研發(fā)的重點(diǎn)和方向。
來源：艾媒咨詢
根據(jù)艾媒咨詢發(fā)布的報(bào)告，僅在中國云計(jì)算市場，預(yù)計(jì)2025年公有云和私有云市場規(guī)模將分別達(dá)到2890.3億元和1905.1億元。當(dāng)下游的需求足夠大時(shí)，不少云廠商就會選擇進(jìn)軍上游業(yè)務(wù)。創(chuàng)道投資咨詢總經(jīng)理步日欣向記者表示，算力和云產(chǎn)業(yè)向頭部廠商集中，使得各個(gè)廠商的下游需求足夠大，能夠支撐獨(dú)立的上游設(shè)備、芯片和核心軟件研發(fā)。
“自研上游芯片和核心軟件，能夠增強(qiáng)云廠商在效率提升、節(jié)能增效等方面的競爭力，使其更好地與自身業(yè)務(wù)適配。”步日欣說。
除了下游需求的驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)安全問題也是云廠商“跨界”的原因之一。TrendForce集邦咨詢分析師曾冠瑋向記者表示，隨著云計(jì)算的逐漸興起，一些相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)比較容易掌握使用者的數(shù)據(jù)與資料。為了更好地保護(hù)使用者數(shù)據(jù)的安全性，不少云服務(wù)廠商選擇研發(fā)芯片、操作系統(tǒng)等底層技術(shù)。
值得一提的是，在云計(jì)算領(lǐng)域擁有技術(shù)優(yōu)勢的云服務(wù)廠商，在芯片、操作系統(tǒng)等底層技術(shù)的研發(fā)方面同樣具備優(yōu)勢。賽迪顧問集成電路中心高級咨詢顧問池憲念對記者表示，云計(jì)算廠商的技術(shù)迭代和進(jìn)步，不僅依賴于操作系統(tǒng)和軟件算法的更新，更需要最基礎(chǔ)的芯片硬件算力支持。正因如此，云廠商擁有的強(qiáng)大云計(jì)算軟件及算法技術(shù)優(yōu)勢，能夠保證自身在服務(wù)器芯片研發(fā)方面具備競爭優(yōu)勢。
對于眾多云廠商來說，加入“定制化芯片開發(fā)”陣營是否是未來的必然之選？在曾冠瑋看來，答案是肯定的。曾冠瑋表示，定制化芯片(ASIC)具備效率高、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。如果云廠商擁有相關(guān)多元化IP資源，能夠大幅降低ASIC開發(fā)成本，并加速開發(fā)時(shí)間。
步日欣同樣認(rèn)為，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，定制化芯片開發(fā)會成為一個(gè)主流方式。步日欣解釋道，這是因?yàn)樵茝S商已經(jīng)完成了生態(tài)培育，使用定制化產(chǎn)品能夠更好地適配自己建立的生態(tài)。
不過，在張毅看來，加入“定制化芯片開發(fā)”陣營未必是所有云廠商的選擇。張毅認(rèn)為，有實(shí)力的云廠商會選擇走這條路，但其他廠商可能會選擇專門提供這種服務(wù)的第三方機(jī)構(gòu)。未來，“分工化”或許會成為云服務(wù)領(lǐng)域的趨勢之一。
芯片廠商亦在醞釀數(shù)據(jù)中心變革
云廠商來勢洶洶進(jìn)軍芯片業(yè)務(wù)，英特爾、英偉達(dá)和AMD等芯片廠商并非無動(dòng)于衷。相反，它們正在加速推進(jìn)云計(jì)算架構(gòu)的又一輪調(diào)優(yōu)，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域表現(xiàn)得相當(dāng)活躍，醞釀數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的變革。
2021年6月，英特爾發(fā)布首款I(lǐng)PU產(chǎn)品，將其視為云戰(zhàn)略的重要支柱之一，助力數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)加速走向可編程的分布式架構(gòu)；2022年4月，英特爾公布收購云解決方案公司Granulate的協(xié)議，以提升自身在云計(jì)算系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)性；2022年5月，英特爾發(fā)布第二代IPU，并公布將在2023—2024年間上線第三代IPU的消息。基于端到端可編程能力，英特爾不斷在“云端”實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)算，解鎖數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的新潛力。
英偉達(dá)在DPU市場的布局更早，也更廣。2019年4月，英偉達(dá)宣布以69億美元收購數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)公司Mellanox，讓自身在DPU市場的能力直接提升?；贛ellanox硬件，英偉達(dá)于2020年推出了兩款DPU產(chǎn)品：BlueField-2與BlueField-2X，讓數(shù)據(jù)中心的安全性大幅提升。在2021年的GTC大會上，英偉達(dá)又發(fā)布了BlueField-3 DPU。這是首款為AI和加速計(jì)算而設(shè)計(jì)的DPU，可助力各企業(yè)在任何規(guī)模的應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的性能和數(shù)據(jù)中心的安全性。在2022年的GTC大會上,英特爾發(fā)布Hopper架構(gòu)GPU，在制程工藝、晶體管數(shù)量、大模型支持、內(nèi)存帶寬等核心技術(shù)特性方面大幅升級。
雖然短期內(nèi)，AMD在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的實(shí)力與英特爾、英偉達(dá)仍有差距，但AMD在該領(lǐng)域的活躍表現(xiàn)已不容小覷。2022年3月，AMD宣布全面推出世界首款采用3D芯片堆疊的數(shù)據(jù)中心CPU，在計(jì)算方面的性能提升高達(dá)66%。僅一個(gè)月之后，AMD宣布以19億美元收購云服務(wù)廠商Pensando，以實(shí)現(xiàn)對異構(gòu)計(jì)算版圖和分布式服務(wù)平臺的補(bǔ)充和強(qiáng)化，提升數(shù)據(jù)中心解決方案能力。值得一提的是，此前AMD還收購了FPGA企業(yè)賽靈思。這樁收購不僅創(chuàng)造了半導(dǎo)體行業(yè)歷史上最大的一筆收購，還讓AMD在數(shù)據(jù)中心的實(shí)力大幅增強(qiáng)。
“芯片企業(yè)在云市場的競爭主要聚焦在應(yīng)用端和技術(shù)端兩個(gè)方向。”芯謀研究高級分析師張彬磊向《中國電子報(bào)》記者表示。在應(yīng)用端，企業(yè)以客戶粘性為基礎(chǔ)，將產(chǎn)品與更多應(yīng)用場景結(jié)合，從而獲得更多企業(yè)客戶認(rèn)可，逐漸建立起B(yǎng)2C和B2B2C的商業(yè)應(yīng)用模式。在技術(shù)端，更低的延時(shí)、更高的數(shù)據(jù)處理能力，是企業(yè)云計(jì)算業(yè)務(wù)能否快速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。
數(shù)據(jù)中心芯片的龐大市場，決定了各大芯片廠商都不會在這場“云端之戰(zhàn)”中輕易退讓。在廠商發(fā)力之下，未來的數(shù)據(jù)中心將呈現(xiàn)重要發(fā)展趨勢。曾冠瑋表示，未來的數(shù)據(jù)中心將具備更快的數(shù)據(jù)傳輸速度、更高的數(shù)據(jù)與資料分析效率、更高的安全性，還將強(qiáng)化AI算力和芯片集成度。
步日欣則提到，數(shù)據(jù)中心將讓相關(guān)芯片的功能更加強(qiáng)大。從中央處理器到AI算力，再到網(wǎng)絡(luò)通信算力和超級算力，數(shù)據(jù)中心將在各種功能層面對不同的芯片進(jìn)行強(qiáng)化，提升專用、專業(yè)芯片的功能。
