ARM與x86,決戰在全球半導體變局中

腦極體 2019-07-09

原標題:ARM與x86,決戰在全球半導體變局中

最近,全球半導體市場格外不平靜。

前有中美貿易摩擦,攪起了兩國半導體產業無數是非;后有日韓半導體爭端,又給全球產業鏈帶來了一層陰霾。似乎種種現象都在表明這樣一個事實:在今天這個時代,半導體產業已經是一種國家間的戰略資源,“自主可控”四個字并非泛泛之談。

這種情況下,大家難免會多想一點。比如說,大家都知道企業網絡的運行核心是服務器。但是今天全球90%以上的服務器芯片市場都由英特爾占據,建立在英特爾的x86架構上。如果一旦出現大面積的半導體封鎖,芯片供應鏈被切斷,那作為社會經濟基石的數據中心將陷入十分危險的境地。

目前來看,應對這個問題的主要方案,是基于ARM架構,自行研發服務器芯片作為替代品。ARM雖然也是一家歐美公司,但其提供的是芯片專利和指令集。芯片廠商一次性買斷某版本就可以一直使用,不用擔心上游直接斷貨的問題。

在服務器芯片上用ARM替代x86的思路并非今天才有。然而雖然今天ARM已經在移動芯片上一統江山,卻在服務器芯片市場上怎么都起不來勢頭。而今天,這個任務開始由中國芯片產業扮演主角。

為什么ARM+服務器芯片處在“屢敗屢戰”的境地里?在全球半導體市場普遍收緊的前提下,ARM芯片是否能趁勢而上?

這將是接下來很長一段時間里,中國乃至世界半導體產業,需要一步步去回答的問題。

想把x86挑落馬下,真的挺難

自1978年誕生以來,今天在CPU領域通用的x86架構,其實也經歷了數十年的殺伐爭斗。英特爾和AMD的無數紛爭,最終為這套通用技術架構筑造起了堅實的兼容性與應用生態。

可是當英特爾穩穩占據市場上90%以上份額之后,全球計算與網絡產業都再難擁有選擇權和議價權。所以想要把英特爾推下芯片神壇的運動其實從未停歇過。

依靠低功耗、高性價比優勢,在移動設備中證明了自己的ARM,這些年成為半導體產業一個新的選擇。然而事實上,大量半導體巨頭都布局過ARM打造服務器芯片,結果都不盡如人意。

比如英特爾的老對手AMD就曾大舉投入研發ARM架構的服務器芯片。2012年,AMD宣布獲得ARM指令集授權,隨后在2014年推出了基于ARM架構的Opteron處理器。結果好景不長,在2017年這個項目基本就進入了名存實亡的階段。英特爾繼續在服務器芯片領域占據著王座。

業內的其他玩家,比如三星、英偉達、博通、Marvell,都曾經開發或者有意向開發過基于ARM的服務器芯片,但最后大多不了了之。其中曾經一度讓行業看到希望的,是在手機芯片領域從ARM受益良多的高通。2014年,高通宣布將打造基于ARM的服務器芯片;到2016年,對外公布了首個基于AMR的服務器芯片產品;2017年,高通正式發布了Centrip 2400系列,進軍服務器芯片市場。結果發布即頂峰,沒有怎么獲得客戶回應的高通,到2018年就多次被傳放棄了ARM服務器芯片業務,接著曝出高管離職,團隊解散。時至今日,已經絕少人相信高通還會在ARM服務器芯片領域有一番作為。

正所謂風水輪流轉,在歐美巨頭普遍放棄這一項目之后。今天用ARM打造服務器芯片的主力反而變成了中國企業。比如說一度名聲很大,也引起不少爭議的華芯通、天津飛騰。尤其值得注意的,是華為在去年年底發布了基于ARM的服務器芯片鯤鵬920。ARM服務器芯片的中國故事,今天還在進行時。

這里似乎有必要解釋一下,x86為什么那么能打,以至于攜資進組的歐美巨頭紛紛挑戰失敗。行業普遍認可的說法是,x86最強大的地方在于英特爾積累的服務器芯片生態系統。若干年來,大量軟件應用都是基于x86完成開發,而企業市場中軟件生態往往更新頻次較低,缺乏生態可選擇性。而市面上出現過的ARM服務器芯片,普遍在軟件兼容性上表現不佳,最終導致用戶無法選擇嘗試ARM,只能固守x86。

此外,產業體系的不完成,也是AMR生態的問題。在服務器之下,數據中心涉及計算、存儲、網絡、數據庫等大量底層技術體系,這些東西很難一夜之間被全部替換。然而逐個替換的成本實在太大,企業無法接受舍棄自身核心業務去擁抱新的服務器產品。

也有人認為,ARM服務器芯片的核心問題還是自身優勢沒有被發揮完整。一方面性能依舊長期不及x86,另一方面價格也沒有便宜到令市場怦然心動的地步。有一種說法,是只要有20%的價格差距,企業就會選擇更換服務器。但ARM生態還沒有觸發這個臨界點。

不拋棄,不放棄:ARM的魅力到底在哪?

這個話題中令人糾結的一部分就要來了:既然英特爾的x86聽上去天下無敵,眾高手紛紛被挑落馬下,為什么還是不斷有企業去尋求在ARM架構上打造服務器芯片呢?

這也是一個多方面共同推動的因素。但是核心問題肯定還是開頭所說的,自主可控與產業安全問題。今天的全球半導體貿易格局中,處處彌漫著摩擦可能升級的味道。而如果一旦英特爾的芯片被切斷供應,數據中心這個國之重器將陷入極大的困境。

這個情況下, 2018規模已經達到18000億人民幣以上的中國半導體市場,是一定要找到可替代方案的。而在自主可控和避免重新造輪子之間,ARM是一個切合實際的解決方案。

由于ARM的商業模式是IP售賣,可以從根本上規避x86隱藏的專利與供應鏈風險,那么難點就集中在了芯片性能與生態上。由于目前半導體產業在服務器芯片領域普遍缺乏議價能力,所以行業也是樂見ARM生態成長起來的。

此外,ARM進入服務器生態,依舊攜帶著其最根本的功耗優勢與成本優勢。功耗能低,成本更低的ARM,相對更符合云時代的企業計算需求。

還要看到的是,計算產業本身發生的迭代,也在讓ARM似乎看起來更像是符合未來發展趨勢的那個選擇。比如在企業全云時代,對服務器計算需求將會大幅增加,產業普遍要求高并發、多線程和任務單一的計算模式,這些特性都非常適合ARM架構來處理。另一個趨勢,是計算正在加強云邊端的一體化與協調。而當更多計算發生在邊端側的時候,就要求服務器提供密度更高、功耗更低、遲延更低的算力,這其實是讓服務器算力貼近移動設備的計算需求,因此ARM也將是個好的選擇。

所以說,AMR雖然屢次失敗,但根本上來看并非一無是處。前人的不成功,也是為后來者饋贈的機會。在今天想要打贏ARM服務器芯片這一局,IT行業還有很多事要做。

ARM想要一戰成功,需要做好哪些事?

總的來說,想要讓ARM芯片真正在服務器市場站穩腳跟,需要的就是最大化發揮AMR優勢,并且吸取前面那些巨頭玩家的失敗教訓。有這樣幾個工作,屬于今天的題中之義:

1、依靠產業鏈內部完成垂直創新,構筑ARM的產業能用性。

ARM服務器芯片的問題,很大一部分并不集中在性能與價格上,而是集中在是否真正能滿足產業應用需求,達到替換標準線。這也就意味著,ARM服務器芯片不應該是一個單打獨斗的產品,而是與生俱來應該就是一個底層應用序列,滿足服務器場景中數據、存儲、調用等基礎應用,降低客戶的兼容成本。

2、發揮性價比是核心優勢。

在ARM服務器芯片上,絕大多數失敗案例都被認為是并沒有發揮出ARM芯片低功耗、低成本,以及性能并不弱于x86的優勢。在核心的性價比、能耗比領域,ARM服務器芯片還要很遠的路要走,技術突破依舊是一件可以期待的事。

3、核心任務是驅動產業,建立ARM生態。

在今天,提起ARM服務器芯片,每個人都會提及生態的重要性。如何應對x86平臺統一的硬件、開發和基礎設施,以及數十年積累的軟件開發生態,是芯片廠商面前的真正挑戰,也是必須長時間發展經營的課題。這里一方面芯片企業創建為開發生態服務的基礎設施集群, 比如存儲網絡和虛擬化等產品,降低企業的開發成本;同時還需要積極推動軟件開發行業進駐ARM生態,建ARM應用市場等基礎平臺。此外,在新需求上發展ARM也是變數所作,比如說推動人工智能供應鏈企業更多上ARM,引導更多應用用戶順著AI需求自然過渡到AMR生態中來。

4、供應鏈安全牌是商業推注劑。

在今天,ARM服務器芯片關乎于產業安全,甚至國際經濟安全,是一件基本沒有爭議的事。這種情況下,正視風險的存在,引導行業積極尋找安全可控的產業路徑,也是推動ARM生態的一個重要通道。

綜合來看,AMR服務器芯片是今天全球半導體變局中一張重要的底牌。但是這張牌到底誰來打,如何打,能打到什么程度,還是非常復雜的一場考驗。

不管怎么說,變局已來,期待著保持現狀并不現實。擁抱和操控變化,是今天中國半導體產業必須學會的一篇新課文。

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