芯片“云玩家”

在游戲玩家眼里，“云玩家”往往用來(lái)形容對(duì)某一款游戲有間接了解，卻沒(méi)有上手實(shí)操過(guò)的玩家。不過(guò)，在2B市場(chǎng)，被游戲玩家親切稱為紅、綠、藍(lán)廠的芯片企業(yè)AMD、英偉達(dá)、英特爾，卻是字面意義上的“云玩家”——因?yàn)樗麄兌荚谠鷮?shí)實(shí)地布局云業(yè)務(wù)。近日，英特爾、AMD紛紛出手收購(gòu)云服務(wù)提供商，圍繞硬件、軟件平臺(tái)、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性等維度，進(jìn)一步完善對(duì)云業(yè)務(wù)的支持。作為數(shù)據(jù)中心的核心業(yè)務(wù)，云已經(jīng)成為芯片巨頭看重的增長(zhǎng)極。

通過(guò)收購(gòu)調(diào)優(yōu)計(jì)算架構(gòu)

近期，英特爾、AMD分別宣布了對(duì)于云解決方案公司Granulate、云服務(wù)廠商Pensando的收購(gòu)，開(kāi)啟了對(duì)于計(jì)算架構(gòu)的又一輪調(diào)優(yōu)。

傳統(tǒng)應(yīng)用程序往往與底層基礎(chǔ)設(shè)施緊密相連，云計(jì)算的出現(xiàn)，為分布式應(yīng)用軟件的出現(xiàn)和部署提供了架構(gòu)和算力基礎(chǔ)。但是，云計(jì)算和微服務(wù)等現(xiàn)代架構(gòu)，帶來(lái)了傳統(tǒng)操作系統(tǒng)和程序代碼無(wú)法與高計(jì)算硬件性能匹配的問(wèn)題。較舊的Linux發(fā)行版和應(yīng)用軟件庫(kù)，無(wú)法釋放和使用高性能CPU的最大潛力。

英特爾對(duì)Granulate的收購(gòu)，是對(duì)云計(jì)算系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)性的提升。Granulate提供面向云計(jì)算的實(shí)時(shí)優(yōu)化方案，通過(guò)對(duì)操作系統(tǒng)資源管理的自動(dòng)優(yōu)化，降低CPU使用率和應(yīng)用延遲，在無(wú)需用戶修改代碼的情況下降低計(jì)算開(kāi)銷并提升計(jì)算性能，讓針對(duì)最新CPU的優(yōu)化亦可在舊版Linux得到應(yīng)用。Granulate聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Asaf Ezra相信，未來(lái)能夠與英特爾一同幫助客戶在有效降低成本的同時(shí)將工作負(fù)載的吞吐量提高5倍。

而AMD對(duì)Pensando的收購(gòu)，是對(duì)其異構(gòu)計(jì)算版圖和分布式服務(wù)平臺(tái)的補(bǔ)充和強(qiáng)化。Pensando 的分布式服務(wù)平臺(tái)包括可編程的數(shù)據(jù)包處理器和全面的軟件堆棧，能夠從網(wǎng)絡(luò)、安全、存儲(chǔ)等維度加速云服務(wù)。

Pensando代號(hào)為P4的可編程數(shù)據(jù)包處理器，可以對(duì)標(biāo)英特爾的IPU（基礎(chǔ)設(shè)施處理器）、英偉達(dá)的DPU（數(shù)據(jù)處理器），是專為降低數(shù)據(jù)中心CPU負(fù)載而設(shè)計(jì)的專用芯片。Pensando董事會(huì)主席John Chambers表示，Pensando 在軟件定義云、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、安全和存儲(chǔ)服務(wù)等方面的技術(shù)，將豐富AMD的產(chǎn)品組合，幫助AMD打造適合未來(lái)10年數(shù)據(jù)中心發(fā)展的計(jì)算格局。

“紅綠藍(lán)”廠云端布局忙

云服務(wù)是一個(gè)比拼綜合實(shí)力的戰(zhàn)場(chǎng)。芯片企業(yè)要將架構(gòu)、處理、加速、負(fù)載、軟件等方方面面做優(yōu)做細(xì)，才能讓云計(jì)算這種涉及分布式計(jì)算、并行計(jì)算、存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等多個(gè)維度的復(fù)雜算力系統(tǒng)，變成用戶眼里像用水用電一樣簡(jiǎn)單的黑盒。

對(duì)云的支持，貫穿了英特爾的DCG（數(shù)據(jù)中心解決方案事業(yè)部）、PSG（可編程解決方案事業(yè)部）、NSG（非易失性存儲(chǔ)器解決方案事業(yè)部）等部門。DCG提供面向云服務(wù)提供商等細(xì)分市場(chǎng)的工作負(fù)載優(yōu)化平臺(tái)，以及CPU、IPU、AI加速器等硬件產(chǎn)品。PSG面向云等市場(chǎng)，提供FPGA和結(jié)構(gòu)化ASIC等可編程半導(dǎo)體產(chǎn)品。NSG提供基于英特爾 3D NAND 技術(shù)的下一代內(nèi)存和存儲(chǔ)產(chǎn)品，客戶包括企業(yè)和基于云的數(shù)據(jù)中心等。

后摩爾時(shí)代的新寵異構(gòu)計(jì)算，在云服務(wù)市場(chǎng)有著充足的施展空間，而英特爾也為此更新、出新了一攬子芯片產(chǎn)品。首先是作為主心骨的數(shù)據(jù)中心CPU，2021年，英特爾推出代號(hào)“Ice Lake”的第三代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，面向云端工作負(fù)載的要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化，谷歌云、亞馬遜等云服務(wù)提供商已經(jīng)推出了基于Ice Lake的服務(wù)器、云主機(jī)、虛擬機(jī)等服務(wù)。為了減輕CPU負(fù)載，英特爾公布了兩種專門處理基礎(chǔ)設(shè)施任務(wù)的IPU，分別基于FPGA和ASIC架構(gòu)。為進(jìn)一步提升計(jì)算效率，英特爾還推出了面向數(shù)據(jù)中心AI解決方案的Habana Gaudi加速器，亞馬遜云計(jì)算服務(wù)在EC2（彈性計(jì)算云服務(wù)）中推出了采用 HabanaGaudi 的實(shí)例，用于訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型。

在收購(gòu)賽靈思、Pensando之后，AMD也將形成較為全面的異構(gòu)計(jì)算版圖，包括霄龍系列作為數(shù)據(jù)處理處理器、AMD Instinct MI200 系列GPU加速器、賽靈思提供的FPGA以及Pensando的數(shù)據(jù)專用處理器。至2021年第四季度，亞馬遜EC2、IBM云、微軟Azure 云服務(wù)提供商已經(jīng)推出130 多個(gè)由AMD驅(qū)動(dòng)的公共實(shí)例。

其中，霄龍?zhí)幚砥鞯淖钚掳姹緦?qiáng)化對(duì)云的支持。2021年，AMD得益于云和企業(yè)客戶越來(lái)越多地采用霄龍?zhí)幚砥?，?shù)據(jù)中心收入同比增長(zhǎng)一倍。在第四代霄龍?zhí)幚砥髦?，預(yù)計(jì)2023年推出的“Bergamo”將采用新的“Zen 4c”處理器內(nèi)核，該內(nèi)核專為云原生工作負(fù)載而設(shè)計(jì)。

同時(shí)，作為主力GPU廠商之一，AMD還面向云游戲提供視覺(jué)處理能力。其Radeon PRO V620 GPU將為云游戲提供數(shù)據(jù)中心視覺(jué)性能。英偉達(dá)正在采用 Ryzen Threadripper PRO 推動(dòng)下一代云游戲體驗(yàn)。

云計(jì)算的計(jì)算挑戰(zhàn)，甚至讓以GPU加速器在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟的英偉達(dá)，推出了用于HPC 和云計(jì)算的高性能 CPU，代號(hào)“Grace”。加上英偉達(dá)力推的BlueField DPU系列，包含CPU、GPU、DPU的異構(gòu)計(jì)算格局正在顯現(xiàn)。

作為可交付的異構(gòu)計(jì)算產(chǎn)品，藍(lán)、綠、紅廠也在嘗試CPU+GPU的計(jì)算架構(gòu)。英特爾通過(guò)Falcon Shores架構(gòu)，將x86與Xe顯卡集成在服務(wù)器的同一插槽，將在每瓦性能、計(jì)算密度、內(nèi)存容量與帶寬方面實(shí)現(xiàn)超過(guò)5倍的性能提升。英偉達(dá)推出了CPU+GPU的超級(jí)芯片Grace Hopper，通過(guò)互連技術(shù)實(shí)現(xiàn)CPU 和 GPU 之間的 900 GB/s 雙向帶寬。另?yè)?jù)媒體報(bào)道，AMD在論文中探討了一種高性能芯片，包含CPU芯片、GPU芯片和HBM內(nèi)存堆棧。

新格局下計(jì)算挑戰(zhàn)日趨嚴(yán)峻

隨著企業(yè)和個(gè)人用戶對(duì)于計(jì)算和存儲(chǔ)的需求越來(lái)越大，以及新冠肺炎疫情防控期間數(shù)字經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，云計(jì)算市場(chǎng)正在加速擴(kuò)充，為芯片企業(yè)帶來(lái)了更多的機(jī)遇。艾媒咨詢數(shù)據(jù)顯示，2021年全球云計(jì)算（IAAS+PAAS+SAAS）市場(chǎng)規(guī)模為2654億美元，預(yù)計(jì)2022年達(dá)3105億美元。

芯謀研究高級(jí)分析師張彬磊向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，云計(jì)算對(duì)CPU、GPU、BMC（基板管理控制器）、存儲(chǔ)芯片、交換機(jī)芯片和光芯片都有需求，其中存儲(chǔ)芯片和光芯片的需求量體量將大增。而CPU、GPU、BMC、交換機(jī)芯片需要主要體現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展上，當(dāng)下業(yè)內(nèi)提出來(lái)的DPU、TPU都是在CPU等基礎(chǔ)上加速數(shù)據(jù)處理的芯片，未來(lái)需求也會(huì)增加。

但也需注意的是，云計(jì)算市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局也處于變化中，對(duì)于芯片企業(yè)提出了新的要求。

從競(jìng)合關(guān)系來(lái)看，芯片企業(yè)和云廠商已不再是單純的賣方和賣方關(guān)系。云廠商也在進(jìn)行芯片開(kāi)發(fā)，以提升硬件基礎(chǔ)與業(yè)務(wù)本身的契合性。亞馬遜、谷歌、阿里等云廠商都發(fā)布了自研的數(shù)據(jù)中心芯片。

“過(guò)去云計(jì)算服務(wù)廠商是數(shù)據(jù)中心芯片的主要買家，如今云廠商紛紛自研芯片，一方面可以減少對(duì)第三方芯片廠商的依賴；另一方面在特定需求領(lǐng)域，云計(jì)算廠商自研芯片可以達(dá)到價(jià)格、能效的最佳平衡，在軟硬一體化上進(jìn)行更快的創(chuàng)新并提高安全性和靈活性。” 賽迪顧問(wèn)集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心總經(jīng)理滕冉向《中國(guó)電子報(bào)》表示。

尤其與主力芯片企業(yè)不同的是，許多頭部云廠商選擇用Arm架構(gòu)自研芯片，亞馬遜研發(fā)的Graviton 處理器、阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥自研的倚天710等芯片，都采用了ARM架構(gòu)。

“可以看到，多種架構(gòu)正在爭(zhēng)相進(jìn)入數(shù)據(jù)中心芯片領(lǐng)域。ARM處理器的ISA復(fù)雜度更低，開(kāi)發(fā)成本更低。很多的云計(jì)算廠商都在大力投入ARM架構(gòu)產(chǎn)品，未來(lái)更多的數(shù)據(jù)和應(yīng)用將在邊緣產(chǎn)生和處理。終端與云同構(gòu)、低功耗、高效能的ARM芯片或?qū)⒊蔀楦喾?wù)器廠商的選擇。”滕冉說(shuō)。

不過(guò)，云廠商往往會(huì)將研發(fā)資源投入到核心處理器上，而非像芯片企業(yè)一樣開(kāi)發(fā)多種類型的芯片，并通過(guò)封裝、互連技術(shù)和軟件棧形成平臺(tái)化的計(jì)算資源池。如何提升架構(gòu)兼容性，并通過(guò)接口和軟件平臺(tái)，使云廠商的自研芯片便捷接入異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，獲取定制化的計(jì)算服務(wù)，將成為芯片企業(yè)在云市場(chǎng)的重要課題。

“芯片企業(yè)在云市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)主要聚焦在應(yīng)用端和技術(shù)端兩個(gè)方向。在應(yīng)用端以客戶粘性為基礎(chǔ)與更多的應(yīng)用場(chǎng)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)處理能力是云計(jì)算業(yè)務(wù)能否快速占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵。” 張彬磊說(shuō)。

作者丨張心怡

編輯丨連曉東

美編丨馬利亞