Intel 10nm/7nm工藝的難產(chǎn)，造成了多個市場的震蕩。雖說Intel在CPU市場的逐漸式微由多方面因素造成，但其根本原因仍在于工藝迭代未能按計劃行進。事實上，x86市場的另一名競爭對手AMD并未在微架構(gòu)層面表現(xiàn)出多大優(yōu)勢，它只是基于臺積電的芯片制造工藝體現(xiàn)出了些許領(lǐng)先。

在《國際電子商情》往期的雜志中，我們總結(jié)道：PC市場正在發(fā)生變化。這一變化也同樣波及到服務器市場——或者說，部分數(shù)據(jù)中心市場。今年一季度，Intel的數(shù)據(jù)中心業(yè)務營收出現(xiàn)了較大程度的滑坡，跌幅同比達到了20%。從Mercury Research發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，今年一季度，AMD在x86服務器市場的份額已經(jīng)達到8.9%，該數(shù)字對AMD而言是一個新高。值得注意的是，這是在AMD發(fā)布最新EPYC Milan芯片之前取得的成績。

服務器CPU市場也是Intel的傳統(tǒng)基本盤，Intel常年以95%以上的市場份額雄踞該領(lǐng)域。然而在短短兩年時間內(nèi)，Intel在該市場的地位就出現(xiàn)了一絲松動。由于Intel基于強大的生態(tài)與市場，其服務器CPU市場暫時不會失守，不過AMD并非最可怕的競爭對手，更為巨大的威脅正在形成。

悄然“吞食”HPC與數(shù)據(jù)中心市場

2019年，Arm引入Neoverse產(chǎn)品線，并發(fā)布了Neoverse N1/E1核心IP——這是Arm第一次專門針對服務器產(chǎn)品推廣有“名分”的處理器IP。

Arm此舉未引發(fā)業(yè)界的關(guān)注，畢竟這不是它首次暴露其攻占服務器、基礎(chǔ)設施處理器市場的企圖——在過去10多年里，已經(jīng)有多家芯片制造商推出基于Arm技術(shù)的服務器處理器，比如英偉達的Project Denver、高通的Centriq、博通的Vulcan等，這些產(chǎn)品都未曾在市場激起多大水花。

但當2019年底亞馬遜發(fā)布自研的Graviton2處理器，該處理器基于Arm Neoverse N1技術(shù)。亞馬遜將Graviton2應用于Amazon EC2實例，還宣布EC2實例適用于各種工作負載，比基于x86的實例高出多達40%的性價比，此時Arm Neoverse才開始被更多人知曉。

目前，包括Ampere Computing、Marvell等在內(nèi)的市場參與者，都推出了基于Arm的基礎(chǔ)設施處理器，而這次的情況與10年前已經(jīng)大不一樣。雖然就單純的性能層面以及生態(tài)完整性而言，Arm Neoverse N1仍無法與Intel/AMD相提并論，但是在更高的Performance/TCO（性能/總擁有成本）和能效（Power Efficiency）層面，Arm的解決方案對基礎(chǔ)設施供應商有足夠的吸引力。亞馬遜自研Graviton2處理器選擇Arm技術(shù)，就是看重其更高的性價比。

今年3月，DIGITIMES發(fā)布的研究報告提到：亞馬遜、微軟等云計算數(shù)據(jù)中心運營商以及Marvell、Ampere等芯片設計企業(yè)開始采用Arm架構(gòu)，這預計將幫助Arm在大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心與HPC市場擴張，令其在服務器CPU市場獲得10%的市場份額。預期中10%的市場份額對Arm而言是一個巨大的進步，且將對x86產(chǎn)品構(gòu)成真正的威脅。

同時，該機構(gòu)也稱：“大規(guī)模云計算運營商正擴張其數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設施，以期滿足云計算服務、AI與HPC應用增長中的需求。他們對于降低硬件開銷和功耗有著相當大的需求?；贏rm的CPU能夠讓這些運營商，以更高的性價比和更具彈性的組合提供服務?！?/span>

何以提供更高的能效與性價比？

即便如此，市場上現(xiàn)有的Arm服務器處理器尚難從根本上撼動x86的地位。主要原因在于：已經(jīng)推向市場的Neoverse N1解決方案的性能與x86相比并無優(yōu)勢，同時前者的能效優(yōu)勢也不太大； Neoverse N1雖然在成本上有顯著優(yōu)勢，但是其周邊生態(tài)仍是明顯的短板。因此，在這種情況下，Arm服務器處理器市場仍處于觀望的地步。

不過，從Arm在服務器產(chǎn)品中的潛能來看，未來Arm可能會比x86有更多優(yōu)勢。典型的例子是， Nuvia公司曾發(fā)布一張功耗與性能對比圖（圖1），這張圖中藍色、綠色、紫色的平緩曲線代表Intel和AMD近代處理器核心，紅色代表高通（S865）處理器核心，黑色和灰色分別代表蘋果的兩代處理器核心。

圖1 處理器性能評測軟件Geekbench 5測試的各品牌CPU每瓦性能 來源：Nuvia

這家公司計劃推出基于Arm指令集的服務器CPU。雖然目前其芯片產(chǎn)品尚未推出，但從其公開的每瓦性能圖來看，規(guī)劃中深藍色曲線的功耗與性能區(qū)間數(shù)據(jù)顯示，不僅其性能超過x86陣營與Arm陣營的其他競爭對手，而且其更高性能所需的功耗遠低于x86處理器。

2021年3月，高通宣布完成對Nuvia的收購，其對高通驍龍?zhí)幚砥鞯挠绊戭A計會在明年體現(xiàn)。雖然高通對Nuvia的預期不在服務器領(lǐng)域，且Nuvia的規(guī)劃只是基于Arm指令集而并未采用Arm提供的核心IP，但這也能反應Arm在服務器市場的潛能相當大。

按照Arm發(fā)布Neoverse產(chǎn)品線時的規(guī)劃，該系列將與Cortex一樣會每年更新，計劃每年提升30%的性能。實際上，今年更新的Neoverse N2和V1，比最初的N1分別提升了40%、50%的性能。

盡管尚無具體的芯片產(chǎn)品問世，但是已經(jīng)有不少合作伙伴對其產(chǎn)生興趣。比如今年4月中旬，印度電子和信息技術(shù)部（MeitY）宣布，其百兆級高性能計算CPU設計將采用Neoverse V1平臺；法國芯片初創(chuàng)企業(yè)SiPearl和韓國電子通信研究所（ETRI）也相繼宣布將采用Arm Neoverse V1。

這家GPU廠商將左右市場格局

未來Arm的歸屬是市場參與者在考慮商業(yè)風險時最擔憂的問題。將英偉達對Arm的收購，看做是Arm未來發(fā)展的一個變數(shù)并不為過。

另一方面，英偉達如今在數(shù)據(jù)中心市場的熱度風光無二。從英偉達FY2021 Q4季報來看，其數(shù)據(jù)中心業(yè)務營收達到19.03億美元，同比增長97%。目前數(shù)據(jù)中心業(yè)務已占到英偉達公司營收的40%左右。

此外，在去年的GTC China大會上，英偉達全球業(yè)務運營執(zhí)行副總裁Jay Puri談到了有關(guān)收購Arm的問題：“在市場方面，未來數(shù)據(jù)中心的重要工作是圍繞人工智能、加速計算而展開。英偉達在這個平臺很成熟，我們有可用的完整堆棧，有所有必要的合作伙伴，生態(tài)系統(tǒng)龐大，有超過200萬開發(fā)者；很多初創(chuàng)企業(yè)、行業(yè)研究都在進行中?！彼矎娬{(diào)說，“一旦Arm成為英偉達的一部分，我們將能夠促進Arm在數(shù)據(jù)中心取得成功。”

英偉達在數(shù)據(jù)中心的地位，帶動Arm的發(fā)展可謂水到渠成。在今年的GTC大會上，英偉達宣布推出Grace CPU，該CPU基于Arm Neoverse未來迭代架構(gòu)——極有可能是Neoverse N2。在整個計算架構(gòu)上，CPU與GPU之間的通訊協(xié)議改用NVLINK，以實現(xiàn)真正的高帶寬。Grace CPU以及計算架構(gòu)頗有“革”x86命的意味。

當然，Grace CPU本身限定于HPC AI，它對整個基礎(chǔ)設施市場的影響恐怕比較有限。不過，英偉達也宣布與多家企業(yè)合作，比如與亞馬遜實現(xiàn)Graviton2與英偉達GPU的結(jié)合；讓英偉達GPU可搭配在Ampere Computing的Ampere Altra上；與Marvell共同著力于5G RAN與BBU應用場景；讓英偉達GPU與聯(lián)發(fā)科SoC聯(lián)合，打造未來的PC與筆記本電腦。

這些合作伙伴的處理器產(chǎn)品全部都基于Arm技術(shù)。可見在英偉達的積極參與下，快速加大Arm在數(shù)據(jù)中心市場的參與度勢在必行。未來英偉達在基礎(chǔ)設施市場的決策，將極大影響到服務器CPU的市場格局。

未來存在的一些變數(shù)

如前文所述，要在服務器市場獲得全面勝利，Arm仍然面臨著不少挑戰(zhàn)——首先是，AMD的存在感越來越強。AMD同樣采用臺積電的先進工藝，其x86處理器產(chǎn)品仍有極大的發(fā)展空間。去年第四季度，AMD的半定制及EPYC數(shù)據(jù)中心處理器業(yè)務營收增長多達176%。

與此同時，Intel最新發(fā)布的Ice Lake-SP至強處理器雖然在能效與性能方面表現(xiàn)出疲態(tài)，但是Intel正加緊產(chǎn)品的更新步伐，預計在下半年面世的至強Sapphire Rapids處理器可能會表現(xiàn)出不俗的戰(zhàn)力；而且Intel在系統(tǒng)層面有更全面的市場優(yōu)勢，其存儲、I/O等方面的技術(shù)積累，可從系統(tǒng)層面對競爭對手構(gòu)成壓力。

另一方面，x86常年培養(yǎng)的軟硬件生態(tài)仍不容忽視，這也是Arm當前的軟肋：包括軟件生態(tài)以及主板、托架系統(tǒng)設計的支持等。就Neoverse N1的情況來看，Arm在核心IP之外的系統(tǒng)層面仍表現(xiàn)出一些不成熟，比如存在socket（套接字）互聯(lián)的效率問題。

在傳統(tǒng)競爭對手之外，RISC-V以指令集開源的優(yōu)勢，可能成為Arm在數(shù)據(jù)中心市場的競爭對手，阿里巴巴基于RISC-V對其云服務做出支持就是最佳例證。

但Arm在數(shù)據(jù)中心市場已經(jīng)勢不可擋：它對于基礎(chǔ)設施市場的重視前所未有，不僅是對核心IP的加強，也在對標準、認證的全面完善。輔以基礎(chǔ)設施對成本和功耗越來越敏感的市場現(xiàn)狀，外加英偉達的推動，在未來幾年內(nèi)，Arm有機會讓服務器處理器市場，發(fā)生翻天覆地的變化。

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