Ampere 也開始造ARM芯片，沖擊老東家Intel

日前，一則英特爾前總裁投身ARM服務(wù)器芯片領(lǐng)域，叫板老東家的新聞在業(yè)內(nèi)掀起了軒然大波。報(bào)道中表示，前英特爾總裁雷尼·詹姆斯（Renee James）在凱雷集團(tuán)（The Carlyle Group）的支持下，運(yùn)營了一家叫做Ampere的公司，新公司已經(jīng)推出了首款A(yù)RM服務(wù)器芯片。據(jù)了解，凱雷集團(tuán)是一家上市的投資公司，投資過近300家凈資產(chǎn)1700億美元的公司，2017年通過投資獲得約40億美元的管理費(fèi)用和收入。

其實(shí)兩年前，在MACOM收購ARM服務(wù)型芯片供應(yīng)商Applied Micro開發(fā)多年的X Gene伺服器處理器（X Gene server processor）沒多久后，凱雷資本又涉足拿下相關(guān)業(yè)務(wù)。這一舉動(dòng)意味著凱雷資本認(rèn)為ARM服務(wù)器可以很好地用于數(shù)據(jù)中心（datacenter）領(lǐng)域，由于該公司不會(huì)輕易投資任何技術(shù)，因此業(yè)界認(rèn)為ARM服務(wù)器芯片的勝率大增。

之前我們說過，凱雷資本旗下的Project Denver LLC公司收購了Applied Micro的服務(wù)器芯片設(shè)計(jì)，盡管此公司與英偉達(dá)長期擱置的「Project Denver」項(xiàng)目（這個(gè)項(xiàng)目旨在將ARM處理器用于GPU）的名稱相同，但它從來沒有收購過此項(xiàng)目。

英偉達(dá)的Project Denver是該公司七年前以未來特斯拉（Tesla）產(chǎn)品的形式推出的產(chǎn)品（意在實(shí)現(xiàn)游戲和其它嵌入系統(tǒng)Tegra系列的混合CPU-GPU），但卻在幾年后悄悄地被擱置了。我們?cè)痛斯久帧窹roject Denver」的由來問過曾任Applied Micro計(jì)算業(yè)務(wù)的軟件和平臺(tái)工程的副總裁Kumar Sankaran（如今他在Ampere從事同樣的工作，但他告訴我們這只是一個(gè)巧合。

如果這不是巧合，英偉達(dá)的技術(shù)也在其中的話就非常有趣了。但現(xiàn)在也很有趣，現(xiàn)在Applied Micro技術(shù)有了凱雷資本的支持，并會(huì)用于未來Ampere的芯片中，這對(duì)高通（Qualcomm）和Cavium的ARM芯片造成了一定的威脅，也會(huì)讓英特爾和AMD在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的業(yè)務(wù)損失一部分市場(chǎng)。但奇怪的是，Applied Micro還擁有大量的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但卻沒有被凱雷資本收購。這是一個(gè)嚴(yán)格的合作協(xié)議，據(jù)Sankaran說，盡管Ampere可以創(chuàng)建自己的以25 Gb /秒、50 Gb /秒或100 Gb /秒速度運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)接口卡，將其嵌入未來的芯片單元系統(tǒng)中，但它并不想開發(fā)自己的交換ASIC（Sankaran并沒有透露Ampere的計(jì)劃）。

Ampere有超強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)陣容：

首先，創(chuàng)始人是之前是英特爾副總裁的Renee James（之后將芯片巨頭的首席執(zhí)行官位置轉(zhuǎn)交至Brian Krzanich），她在英特爾擔(dān)任過多個(gè)職位，曾負(fù)責(zé)公司的McAfee安全軟件部門。

然后是在英特爾工作多年的財(cái)務(wù)專家Chi Miller（前身為蘋果公司財(cái)務(wù)總監(jiān)）加入Ampere擔(dān)任首席運(yùn)營官兼首席財(cái)務(wù)官，我們相信他會(huì)嚴(yán)格地控制公司的財(cái)務(wù)狀況。

Rohit Vidwans，在英特爾工作了26年，領(lǐng)導(dǎo)了許多代的Atom和Xeon處理器開發(fā)，現(xiàn)在是Ampere的硬件工程的執(zhí)行副總裁。

之后是Atiq Bajwa，30年英特爾的老將，曾是X86架構(gòu)的帶頭人，現(xiàn)在是Arm服務(wù)器芯片新貴的主架構(gòu)師。

Greg favor，曾是AMD的研究員，K6和K7開發(fā)團(tuán)隊(duì)的一員，也是Applied Micro的X Gene處理器的首席架構(gòu)師，現(xiàn)在是Ampere的高級(jí)研究員。

總的來說，這是一個(gè)很可怕的團(tuán)隊(duì)。

從以下圖片，我們可以看到他們Ampere關(guān)注的市場(chǎng)：

與高通的「Amberwing」Centriq 2400處理器和Cavium的ThunderX和ThunderX2處理器的選定型號(hào)一樣，Ampere專注于云服務(wù)器市場(chǎng)，也就是想打入超大規(guī)模和云市場(chǎng)。從上圖你可以看到，服務(wù)器CPU市場(chǎng)增長緩慢，年復(fù)合增長率為3％，但其中的云計(jì)算部分（使用Ampere的定義，不是我們的）每年增長15％，到2021年將占服務(wù)器芯片出貨量的50％左右。

我們可以預(yù)測(cè)到，IT廠商或許不會(huì)因?yàn)楣苍贫罅抠I入原始Arm服務(wù)器，但由于成本優(yōu)勢(shì)，Arm處理器可以（也將會(huì)）投入使用，運(yùn)行各種數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)工作。

Ampere也知道這一點(diǎn)，因?yàn)锳pplied Micro先前已經(jīng)將「Storm」X-Gene 1和「Shadowcat」X-Gene 2處理器在此方面進(jìn)行了超過25,000次概念驗(yàn)證和機(jī)器測(cè)試。 X-Gene-1采用***半導(dǎo)體制造公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp）的40納米工藝，提供8個(gè)強(qiáng)大和定制的2.4 GHz的Armv8內(nèi)核；X-Gene 2理論上可以通過RoCE增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到16個(gè)內(nèi)核，但盡管使用了28納米工藝（工藝上的很大進(jìn)步），也只能在2.8 GHz運(yùn)行8個(gè)內(nèi)核。

2015年11月Applied Micro提出了「Skylark」X-Gene 3芯片項(xiàng)目的具體規(guī)劃，之后在2016年10月推出，Applied Micro采用了臺(tái)積電16納米的FinFET工藝，內(nèi)核數(shù)量增加，時(shí)鐘頻率略有增加，內(nèi)存通道增加了一倍（達(dá)到八個(gè)），DDR4減速。 Applied Micro表示X-Gene 3將擁有32個(gè)內(nèi)核，采用更傳統(tǒng)的L2和L3高速緩存架構(gòu)，并支持高達(dá)1 TB的2.67 GHz DDR4內(nèi)存，這比英特爾「Skylake」Xeon SP Silver和Gold處理器的帶寬和容量高出33%。X-Gene 3芯片還在8個(gè)控制器上集成了SATA I / O端口和42通道PCI-Express外設(shè)帶寬。

不管怎么說，這是一個(gè)非常強(qiáng)大的服務(wù)器芯片，完全可以與Epyc或Centriq或ThunderX2等芯片競(jìng)爭(zhēng)。然而它并不針對(duì)更強(qiáng)的Xeon SP Platinum和IBM的Power9。但沒關(guān)系，來日方長。

X-Gene 3芯片在2017年3月開始試樣，預(yù)計(jì)將于今年第一季度開始量產(chǎn)。 （Sankaran告訴The Next Platform ，已放棄X-Gene 1和X-Gene 2芯片）鑒于Applied Micro和MACOM過去六個(gè)月的變動(dòng)，X-Gene 3芯片的交付已延遲至2018年下半年，但Sankaran說，Ampere不希望只是一個(gè)測(cè)試平臺(tái)，我們期望客戶投入生產(chǎn)。該芯片出現(xiàn)后，將不再被叫做X-Gene，而成為一個(gè)新的品牌，以此作為起點(diǎn)繼續(xù)推進(jìn)。而且，重要的是，它在原來設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上有所調(diào)整——以比16納米先進(jìn)的工藝實(shí)現(xiàn)，并且時(shí)鐘速度可以提升到3.3GHz。

下圖展示了Ampere芯片的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：

上表中有趣的一點(diǎn)是，Ampere提供了SPECint_rate2006 CPU測(cè)試的整數(shù)性能（integer performance），list price和熱設(shè)計(jì)功耗值(thermal design point)（我們認(rèn)為是32個(gè)內(nèi)核部分的最大值）。英特爾最高端的服務(wù)器（四個(gè)），28個(gè)內(nèi)核的Xeon SP-8180M芯片（時(shí)鐘頻率為2.5 GHz），在同一測(cè)試中的額定值為5530，這意味著每個(gè)插槽（socket）的額定值約為1383。

英特爾芯片的list price是13,011美元，在同樣的測(cè)試中，每SPEC性能達(dá)到9.40美元，每瓦特對(duì)應(yīng)6.74單位性能。上圖中的X-Gene 3 芯片在500個(gè)單位的性能上性能并不高，但每單位性能是1.90美元，每瓦特對(duì)應(yīng)4.0單位性能。這比英特爾的每瓦性能提高了40％。

當(dāng)然，這并不是真正的比較，因?yàn)锳rmv8內(nèi)核不是Xeon SP內(nèi)核，但也確實(shí)表示了最壞的情況。如果研究每機(jī)架（rack）的計(jì)算密度和成本，所有的加起來，與Xeon SP Gold和Silver比較，差距可能沒有那么大。拿Xeon SP-6152 Gold來說，它有22個(gè)內(nèi)核，時(shí)鐘頻率是2.1GHz。雙socket機(jī)器的額定值為2120，即每socket的整數(shù)性能為1060，140瓦特，3655美元，或者說每單位性能3.45美元，每瓦7.6單位性能。后者又一次地比正在交付的Ampere X-Gene 3好。但你可以購買兩個(gè)Ampere芯片來實(shí)現(xiàn)相同的性能，花費(fèi)更少。

這一切都證明了Ampere更好，而且差距將會(huì)大到使它打入超大規(guī)模和云數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。記得要在系統(tǒng)層面看事物，而不僅僅在CPU層面。

Sankaran解釋說：「大多數(shù)人的痛點(diǎn)在于降低總擁有成本（TCO），在我們想要的市場(chǎng)——網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)分析，大數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)——我們的上市給客戶提供了每rack相同性能下一個(gè)更低的TCO。TCO由三個(gè)向量組成：功耗，性能和價(jià)格。如果你以各種方式來調(diào)節(jié)這三個(gè)因素，就可以大大節(jié)省成本，這也是公司改變架構(gòu)的原因。系統(tǒng)級(jí)別要實(shí)現(xiàn)的TCO取決于工作負(fù)載。在存儲(chǔ)方面，任何大于5%的TCO都是一件大事，因?yàn)榇鎯?chǔ)平臺(tái)（storage platform）主要受到存儲(chǔ)介質(zhì)（storage media）的影響。這與大數(shù)據(jù)或Web基礎(chǔ)設(shè)施不同，它們主要在于計(jì)算成本，這種情況下，任何節(jié)省大于15％TCO的情況下都要改變架構(gòu)?！?/p>

這與Google告訴我們的結(jié)果是一致的，那就是因?yàn)?0%的成本節(jié)省改變架構(gòu)。

Ampere目前正在研發(fā)多于兩代的X-Gene 3芯片，接下來是X-Gene 3的后續(xù)產(chǎn)品。下一個(gè)將會(huì)是剛成立的Ampere團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的第一個(gè)芯片，有相似的功率范圍——所有大約125瓦，但性能更高，因此有更高的性能功耗比。在此之后，我們很難去預(yù)測(cè)。Ampere可能會(huì)繼續(xù)與TSMC合作降低其工藝尺寸，但Sankaran說公司一直在尋找競(jìng)爭(zhēng)者的工藝路線圖。對(duì)于英特爾，它并沒有做太多的晶圓廠工作；三星做一些；臺(tái)積電（TSMC）則是完全的代工廠；而格羅方德（GlobalFoundries）也是完全的代工廠商，如果臺(tái)積電不能一如既往地減小其工藝尺寸，那么格羅方德將有望贏得一些業(yè)務(wù)。