近日，中國(guó)移動(dòng)發(fā)布集中網(wǎng)絡(luò)云資源池三期工程計(jì)算型服務(wù)器采購(gòu)招標(biāo)公告，ARM平臺(tái)的需求數(shù)量為14710臺(tái)，采購(gòu)規(guī)模與采購(gòu)金額均超過(guò)總量的三分之一。

據(jù)悉，這也是中國(guó)移動(dòng)在網(wǎng)絡(luò)云集采中首次明確ARM平臺(tái)的采購(gòu)數(shù)量與比例。對(duì)于想進(jìn)入服務(wù)器領(lǐng)域ARM架構(gòu)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)重大利好。

自上而下的突破

據(jù)IDC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年ARM架構(gòu)的服務(wù)器銷售額大幅增長(zhǎng)430.5%。即便基數(shù)很小，這也是一個(gè)驚人的成績(jī)。

稍微了解ARM歷史的人都知道，從2008年開(kāi)始，ARM就立志上攻服務(wù)器市場(chǎng)。但諸多條件的不順，使得AMD、博通、Cavium、高通、英偉達(dá)、三星等一眾芯片盟友都無(wú)功而返。

局面的打破最終來(lái)自于系統(tǒng)廠商。出于成本和可控性的考量，云計(jì)算巨頭亞馬遜在2018年推出了首款基于Arm架構(gòu)的自研處理器芯片Graviton。這顆芯片也是亞馬遜收購(gòu)了ARM芯片設(shè)計(jì)商Annapurna Labs的結(jié)果，其運(yùn)行應(yīng)用的成本要比英特爾或AMD的芯片低45％。

這顆芯片的意義在于亞馬遜網(wǎng)絡(luò)本身就是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，Arm服務(wù)器芯片終于有機(jī)會(huì)在大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心中一展身手，而軟件合作伙伴也可以加入并證明其堆棧和應(yīng)用程序可以與ARM架構(gòu)所兼容。

一年之后，第二代服務(wù)器芯片Graviton 2如約而至。Graviton2基于 64位Arm Neoverse N1微架構(gòu)設(shè)計(jì)，該架構(gòu)也是ARM第一款專門為數(shù)據(jù)中心定位的CPU架構(gòu)。與第一代 AWS Graviton 處理器相比，AWS Graviton2性能達(dá)到前者 7 倍，與同配置x86實(shí)例相比，Amazon EC2 M6g、C6g 和 R6g 實(shí)例的性價(jià)比提高了40%。在2021年，亞馬遜也把這款芯片配置到國(guó)內(nèi)的服務(wù)器當(dāng)中。

所謂英雄所見(jiàn)略同。華為也展開(kāi)了同樣的研發(fā)，并在2019年正式對(duì)外發(fā)布了Arm服務(wù)器芯片鯤鵬920。從性能參數(shù)看，鯤鵬920基于ARMv8架構(gòu)，采用7nm工藝，可以支持64個(gè)內(nèi)核，主頻可達(dá)2.6GHz，集成8通道DDR4。典型主頻下，SPECint Benchmark評(píng)分超過(guò)930，超出業(yè)界標(biāo)桿25%，能效則優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿30%。

根據(jù)披露的資料，華為其實(shí)很早就展開(kāi)了服務(wù)器芯片的研發(fā)。鯤鵬的內(nèi)部代號(hào)是Hi16xx，首顆于 2015 年首次推出，面向高線程或高吞吐量應(yīng)用。2016 年海思又推出了第二代處理器芯片Hi1612，2017年第三款服務(wù)器芯片鯤鵬916（Hi1616）。

隨著鯤鵬920的發(fā)布，華為還推出了基于該處理器的三款TaiShan（泰山）服務(wù)器。

系統(tǒng)廠商的直接切入，源于對(duì)市場(chǎng)最直觀的感受。在云計(jì)算的時(shí)代，越來(lái)越多的邊緣數(shù)據(jù)中心加入，帶來(lái)了與以往不同的延時(shí)、散熱、功耗等需求。

電子科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院副教授黃樂(lè)天指出：“ARM服務(wù)器越來(lái)越受重視主要因?yàn)槭遣町惢?jìng)爭(zhēng)的需求，相比于X86而言，ARM的硬件設(shè)計(jì)生態(tài)更為開(kāi)放和豐富，可以提供更多樣化的選擇來(lái)滿足一些定制化的需求。”

有了明確需求的指引，芯片廠商也開(kāi)始再次發(fā)起沖擊。在美國(guó)，英特爾前高管Renée J. James于2017年創(chuàng)立了Ampere公司，主要專注于數(shù)據(jù)中心中增長(zhǎng)最快的超大規(guī)模計(jì)算云和邊緣云市場(chǎng)。在2020年3月，Ampere發(fā)布了新一代基于Arm架構(gòu)的Altra處理器，其擁有80個(gè)64位ARM核，采用了Monolithic die（即單芯片設(shè)計(jì)）工藝，所有的核都在Mesh網(wǎng)絡(luò)下連接在一起，具備了非常高的內(nèi)存帶寬和內(nèi)存密度，能提供很高的可預(yù)測(cè)性。

另一位芯片老將Marvell則收購(gòu)了Cavium公司，在已獲成功的ThunderX和ThunderX2基礎(chǔ)上，推出了ThunderX3，目標(biāo)直指云計(jì)算。

在國(guó)內(nèi)，獲得了Arm V8指令集架構(gòu)永久授權(quán)的天津飛騰也推出了其新一代多路服務(wù)器芯片騰云S2500。其也為64核架構(gòu)，2.0到2.2GHz頻率，16nm工藝，集成64個(gè)FTC663內(nèi)核，在大容量L3緩存、多端口高速低延遲互聯(lián)通路、內(nèi)存鏡像存儲(chǔ)可靠性增強(qiáng)及面向應(yīng)用的安全增強(qiáng)技術(shù)四方面做了提升。該產(chǎn)品也補(bǔ)齊了飛騰補(bǔ)齊高端芯片最后一塊拼圖。

做為整個(gè)體系的構(gòu)建者，ARM也在加快前進(jìn)的步伐。在今年，ARM對(duì)服務(wù)器芯片平臺(tái)Neoverse進(jìn)行了革新，引入了V1和N2系列，其處理能力比上一代N1提高了40%~50%。Neoverse V1平臺(tái)首次支持可伸縮矢量擴(kuò)展（SVE），N2平臺(tái)則率先采用全新Armv9架構(gòu)的平臺(tái)，擁有比N1更高的核心數(shù)、性能和能效。

國(guó)外的行業(yè)觀察家就此表示，這代表了市場(chǎng)的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)：ARM處理器的性能表現(xiàn)已經(jīng)接近了Intel和AMD處理器，且ARM有信心保持每年25~30%的性能提升，大幅超越Intel和AMD的迭代幅度。

生態(tài)漸全 信創(chuàng)成推手

ARM軍團(tuán)以前在服務(wù)器所以失敗，很大的原因就在于生態(tài)的匱乏。

意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題的ARM，一直在補(bǔ)這個(gè)短板。經(jīng)過(guò)幾年的努力，形勢(shì)已經(jīng)發(fā)生了改變。當(dāng)前，所有大型的操作系統(tǒng)，如Linux、BSD、windows都可以得到ARM架構(gòu)的支持。容器化，包括虛擬化工具如docker、VMware、KVM和Kubernetes都可以在ARM架構(gòu)運(yùn)行。編程語(yǔ)言，包如CUDA和Java也都可以得到ARM的支持。

圖 ARM服務(wù)器生態(tài)

還有一個(gè)重要原因。據(jù)一位業(yè)內(nèi)人士介紹，目前超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的工作負(fù)載、應(yīng)用都具有源代碼，而且還允許改變?cè)创a、改變程序來(lái)加速，這對(duì)ARM服務(wù)器處理器的引入帶來(lái)極大的方便，可更輕松應(yīng)對(duì)兼容的問(wèn)題。

除了技術(shù)生態(tài)的改進(jìn)，市場(chǎng)環(huán)境也越發(fā)對(duì)ARM架構(gòu)友好，特別是國(guó)內(nèi)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更是起到了巨大的拉動(dòng)作用。

整個(gè)信創(chuàng)CPU的潛在市場(chǎng)主要包括黨政、特殊部門和金融、電信、能源、電力、醫(yī)療、教育、交通、公共事業(yè)8大行業(yè)。華泰證券預(yù)計(jì)，信創(chuàng)服務(wù)器CPU 潛在空間約為 240 億元。

從2020年開(kāi)始，多個(gè)行業(yè)客戶已陸續(xù)開(kāi)啟國(guó)產(chǎn)ARM 服務(wù)器采購(gòu)。2020 年5 月21 日，鯤鵬服務(wù)器中標(biāo)中國(guó)農(nóng)業(yè)銀行2020 年重點(diǎn)服務(wù)器項(xiàng)目，根據(jù)框架協(xié)議，供應(yīng)商北明軟件將為農(nóng)行提供2000 臺(tái)基于鯤鵬處理器的TaiShan 服務(wù)器，落地了金融行業(yè)首個(gè)“基于ARM 架構(gòu)多路服務(wù)器+全開(kāi)源中間層軟件+自研應(yīng)用”的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2020 年7 月，廣發(fā)銀行亦發(fā)布年度總行華為軟硬件采購(gòu)，其中包括鯤鵬服務(wù)器。2020 年12 月，中國(guó)長(zhǎng)城雙路服務(wù)器參與工行開(kāi)放平臺(tái)關(guān)鍵產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全項(xiàng)目測(cè)試，同年12月23日，中國(guó)長(zhǎng)城首批EF860雙路服務(wù)器設(shè)備交付貴州電網(wǎng)電信云機(jī)房，這些服務(wù)器均搭載了飛騰騰云S2500。

進(jìn)入2021年，新華三集團(tuán)成功中標(biāo)中國(guó)光大銀行集采項(xiàng)目，為光大銀行首個(gè)創(chuàng)新ARM系統(tǒng)架構(gòu)的新一代IT基礎(chǔ)建設(shè)，提供高性能、安全可靠的服務(wù)器產(chǎn)品和強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

隨著銀行、電網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商等行業(yè)客戶率先開(kāi)啟行業(yè)信創(chuàng)采購(gòu)，ARM生態(tài)在行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用逐漸展開(kāi)。

華為公司輪值董事長(zhǎng)徐直軍近日就表示，“鯤鵬生態(tài)的進(jìn)展超出了我們的預(yù)期。”據(jù)他介紹，目前已經(jīng)有12家整機(jī)伙伴推出鯤鵬系列服務(wù)器和PC產(chǎn)品。2020年，伙伴服務(wù)器出貨量達(dá)到鯤鵬服務(wù)器出貨的50%以上，今年預(yù)計(jì)達(dá)到80%以上。同時(shí)還有8家伙伴發(fā)布了openEuler操作系統(tǒng)商業(yè)版本，6家伙伴發(fā)布o(jì)penGauss數(shù)據(jù)庫(kù)商業(yè)版本，2000多家合作伙伴的4500多個(gè)解決方案通過(guò)了鯤鵬兼容性測(cè)試認(rèn)證，目前在關(guān)系國(guó)計(jì)民生的行業(yè)獲得了規(guī)模應(yīng)用。

而飛騰也同樣壯大了自己的朋友圈，根據(jù)其交出的2020成績(jī)單：中國(guó)長(zhǎng)城、浪潮、同方、曙光、中興通訊等15家國(guó)內(nèi)廠商發(fā)布了基于騰云S2500的多路服務(wù)器產(chǎn)品群，攜手生態(tài)伙伴發(fā)布了 90 余個(gè)行業(yè)聯(lián)合解決方案，覆蓋電信、金融、能源、交通、醫(yī)療、數(shù)字城市、工業(yè)制造等行業(yè)領(lǐng)域。

對(duì)于ARM服務(wù)器CPU在國(guó)內(nèi)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，行業(yè)人士指出，ARM處理器的低功耗、高穩(wěn)定性、小體積、長(zhǎng)續(xù)航以及和CPU芯片的高整合度帶來(lái)的低開(kāi)發(fā)成本，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中正在引領(lǐng)底層架構(gòu)的新一輪重構(gòu)。隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)融合互通日趨明顯，依托ARM架構(gòu)發(fā)展后臺(tái)數(shù)據(jù)中心已成為大勢(shì)所趨。

不過(guò)，ARM架構(gòu)進(jìn)入服務(wù)器時(shí)日尚淺，仍要面臨很多挑戰(zhàn)，其中一個(gè)就是價(jià)格昂貴。有業(yè)內(nèi)人人士告訴記者，單顆64核心的ARM服務(wù)器CPU價(jià)格在10000~20000之間，與之配套的操作系統(tǒng)收費(fèi)也不便宜，算上內(nèi)存、存儲(chǔ)、顯卡、網(wǎng)卡等外設(shè)，售價(jià)一般企業(yè)無(wú)法接受。

此外，“服務(wù)器/云計(jì)算畢竟是要服務(wù)于應(yīng)用軟件的，而這些方向的應(yīng)用軟件棧太“深”了，是依靠很多基礎(chǔ)軟件一層層堆上去的，少了這些基礎(chǔ)軟件的支持自然是很大的缺憾，而這個(gè)在短時(shí)間內(nèi)是無(wú)法解決的。”黃樂(lè)天指出了另一個(gè)挑戰(zhàn)。

好在這些挑戰(zhàn)只需時(shí)日都是可以化解的，因?yàn)榘l(fā)展ARM架構(gòu)已成業(yè)內(nèi)共識(shí)。

近日在京舉辦的“多樣性算力產(chǎn)業(yè)峰會(huì)”發(fā)布了《多樣性算力技術(shù)愿景白皮書》。該白皮書就指出，多樣性算力產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)應(yīng)從運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)云、IT云、公有云三大數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景切入，初期以ARM為主，推動(dòng)多樣化服務(wù)器整機(jī)和部件成熟。

ARM架構(gòu)服務(wù)器，已經(jīng)接近爆發(fā)的臨界點(diǎn)。

(Andrew)

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