芯東西（公眾號：aichip001）
作者 | ?心緣
編輯 | ?漠影
芯東西10月19日報道，剛剛，在2021云棲大會主論壇現場，阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥推出自研云原生處理器芯片倚天710，采用5nm工藝，單芯片容納高達600億晶體管。
這是業界性能最強的Arm服務器芯片，性能超過業界標桿20%，能效比提升50%以上。
作為(wei)阿里(li)(li)第一(yi)顆為(wei)云而(er)生的CPU芯(xin)片(pian)，倚(yi)天710無疑是阿里(li)(li)云推進“一(yi)云多芯(xin)”策略的重(zhong)要一(yi)步，將于(yu)阿里(li)(li)云數(shu)據中(zhong)心(xin)部署應用，率先在今年雙11應用，并逐步服務云上企業。
至此(ci)，阿里成為(wei)繼亞馬遜(xun)、華為(wei)后，全球第三家(jia)擁有自研Arm服(fu)務器芯片的云計算廠(chang)商(shang)。
除了進軍服務器芯片外，阿里平頭哥還宣布玄鐵CPU已出貨超25億顆，成為國內應用規模最大的國產CPU，并宣布開源其玄鐵RISC-V系列處理器，開放相關工具及系統軟件。
一、業界首款5nm服務器芯片：128核、600億晶體管
阿(a)里(li)云智能(neng)總裁(cai)、達摩院院長張建(jian)鋒說(shuo)，基(ji)于阿(a)里(li)云“一(yi)云多芯”和“做(zuo)深基(ji)礎(chu)”的(de)商業策略，平頭(tou)哥發布倚天710，以滿足(zu)客戶多樣性的(de)計算(suan)需求。
這款CPU針(zhen)對(dui)云(yun)場(chang)景的高(gao)并發、高(gao)性能(neng)和高(gao)能(neng)效需(xu)求而設計，將領先的芯片設計技術與云(yun)場(chang)景的獨特需(xu)求相結合，基于(yu)最新(xin)ARMv9架(jia)構，內(nei)含128核CPU，主頻最高(gao)達(da)到3.2GHz，能(neng)同(tong)時兼顧性能(neng)和能(neng)效比。
這也是業界第一(yi)顆采(cai)用5nm工(gong)藝的服務(wu)器芯片，單芯片容納高達(da)600億個晶(jing)體管。
由于5nm工藝對能量密度(du)、芯片(pian)(pian)(pian)內部(bu)結(jie)構的布局要(yao)求極高，平(ping)頭哥(ge)在研發過程中靈活調(diao)度(du)多達30種不同EDA軟件、深度(du)定制(zhi)時鐘(zhong)網絡(luo)和定制(zhi)IP技術，并采用了(le)先進的多芯片(pian)(pian)(pian)堆(dui)疊(die)技術，以確(que)保芯片(pian)(pian)(pian)性(xing)能、功耗的優化。
在內(nei)存和接口(kou)方面，倚天(tian)710集成了業(ye)界先進的(de)(de)DDR5、PCIE5.0等技術，可有效提升芯片的(de)(de)傳輸(shu)速率，并適配云的(de)(de)不同應用場景(jing)。
為了(le)解決云計算(suan)(suan)高(gao)并(bing)發(fa)條件下的(de)帶寬瓶頸，倚天710針對(dui)片上互(hu)聯進行了(le)特(te)殊優化設計，通過全新的(de)流控算(suan)(suan)法，有效(xiao)緩解系統擁塞，從而提(ti)升(sheng)了(le)系統效(xiao)率和擴展性(xing)。
在全球權威CPU基準測試集SPECint2017上，倚天710的分數達到440，超出業界標桿20%，能效比優于業界標桿50%以上，能有(you)效(xiao)幫助數據中心節能減排。
張建鋒(feng)說，阿里(li)在全球管理(li)著超過150萬臺服務器。而成(cheng)功自(zi)研云(yun)端芯片，不僅有助于降低阿里(li)巴巴集團內部整體計(ji)算的成(cheng)本，還能通過阿里(li)云(yun)向外輸出，帶給云(yun)上客戶(hu)更高(gao)性價比的選擇(ze)。
二、倚天710亮劍背后，Arm吹響沖鋒號角
通用處理器芯片是數(shu)據中(zhong)心最復雜(za)的(de)芯片之(zhi)一，其(qi)架構設計之(zhi)復雜(za)、技術(shu)難度之(zhi)高，致使(shi)多年以來，掌握這一技術(shu)實力的(de)企業屈指可數(shu)。
全球三大指(zhi)令集架(jia)構(gou)中，x86儼然是服務器(qi)芯片市場的主宰(zai)者(zhe)，x86霸(ba)主英特(te)爾長期占據主導(dao)地位(wei)，另一位(wei)x86核心(xin)玩(wan)家AMD亦(yi)在近年異軍突(tu)起。
但(dan)過(guo)去三年間，市場(chang)格局開始發生變動——Arm向服務器(qi)市場(chang)吹起(qi)了(le)沖鋒的(de)號角。
2018年10月，Arm宣布將推出(chu)一款專(zhuan)為(wei)云(yun)數據中(zhong)心、邊緣計算及5G網(wang)絡市場而(er)打(da)造的全新品牌——Neoverse系列服(fu)務器處理(li)器，并逐步完善V、N、E三(san)大(da)系列產品路線圖。
日益增長的(de)Arm服務(wu)器處理器IP核性能，遞給了云計算廠商有力的(de)造(zao)芯武器。
2018年11月(yue)(yue)，全(quan)球(qiu)第一大(da)云服(fu)務商(shang)亞馬(ma)遜AWS推(tui)(tui)(tui)出基于Arm架(jia)構的(de)(de)首(shou)款AWS Graviton服(fu)務器芯(xin)片(pian)；2019年1月(yue)(yue)，華為推(tui)(tui)(tui)出基于Arm架(jia)構的(de)(de)7nm 64核(he)服(fu)務器芯(xin)片(pian)鯤(kun)鵬920；2019年12月(yue)(yue)，亞馬(ma)遜AWS推(tui)(tui)(tui)出采用Arm Neoverse N1內核(he)的(de)(de)7nm第二代Graviton服(fu)務器芯(xin)片(pian)。
獨立服(fu)務器(qi)芯片供應商也抓住(zhu)這一機遇。2018年(nian)成(cheng)立的安晟(sheng)培半(ban)導(dao)體(ti)（Ampere Computing）在2020年(nian)6月公布(bu)業界首款擁有128核CPU的Arm服(fu)務器(qi)芯片Ampere Altra Max。在國內，飛騰已基于(yu)Arm架構(gou)研發多代(dai)服(fu)務器(qi)芯片。
盡管倚(yi)天710“出(chu)鞘”稍晚，但無(wu)論是(shi)業(ye)界首發5nm還是(shi)創新架構設計，都展現了平頭哥研發設計大型復(fu)雜芯片(pian)的能(neng)力(li)。按照公開(kai)信息，Ampere和飛騰均計劃在(zai)明年上新5nm服(fu)務器芯片(pian)。
與其他自研芯片的云廠商類似，倚天710不會出售，主要是阿里云自用。
阿里云已全面兼容x86、Arm、RISC-V等主流芯片架構，自(zi)研(yan)倚(yi)天710進一步(bu)豐富了阿里云的(de)底層技術架構(gou)，并與飛天操作(zuo)系統深度(du)協(xie)同，為云上客戶提(ti)供(gong)高性價比的(de)云服(fu)務。
阿里云智能總裁、達摩院院長張建鋒表示：“我們將繼續與英特爾、英偉(wei)達、AMD、Arm等合作伙伴保持(chi)密切合作，為客戶提供更多選擇。”
對于阿(a)里(li)云自身(shen)而言，倚(yi)天710的問(wen)世(shi)，意味著從底層芯(xin)片、云操(cao)作系(xi)統(tong)到存儲、網絡、數據庫系(xi)統(tong)，阿(a)里(li)云已經實現全棧自研。
三、“一云多芯”策略加持，阿里持續擴張芯版圖
在(zai)業界(jie)，阿里自研芯片早(zao)已不算(suan)新鮮事。
自2016年11月投資軟(ruan)件定義(yi)網絡（SDN）芯(xin)片公(gong)(gong)司Barefoot起，阿里便開始(shi)展露布(bu)局(ju)芯(xin)片的雄心(xin)，陸續投資翱捷科(ke)技、寒武紀、深鑒、耐能、中天微、恒(heng)玄(xuan)科(ke)技等芯(xin)片公(gong)(gong)司，覆蓋AI芯(xin)片、物聯(lian)網芯(xin)片等多(duo)領域。
2017年10月(yue)，阿里成立達摩院，隨后(hou)迅速組建(jian)了一支(zhi)由半導體行業工業界(jie)和學術(shu)界(jie)頂級專家組成的(de)技(ji)術(shu)團隊，開(kai)始(shi)專攻核心芯(xin)片設計技(ji)術(shu)。
2018年，阿里巴巴全資收購大(da)陸唯一擁有自主嵌入式CPU IP核的半(ban)導體公司中天(tian)微，并在數月后將(jiang)達摩(mo)院芯片研發(fa)團(tuan)隊與(yu)中天(tian)微團(tuan)隊合并成立(li)平頭哥半(ban)導體公司。
三年(nian)之間，平頭哥完成(cheng)了從發布首款RISC-V處理器玄鐵710、首款云端AI推理芯片(pian)含(han)光800到首款通用服務器芯片(pian)倚天710的“三級跳”。
而此前積累的(de)AI芯片及(ji)處理器IP設計經驗，也成為平頭哥突破(po)通用芯片研發(fa)技術的(de)基(ji)礎。
在處理器IP方面，平頭哥累計開發了十多款基于RISC-V架構的玄鐵系列嵌入式CPU IP核，這些為AIoT終端芯片提供的高性價比IP產品均已得到大規模量產的驗證，覆蓋從低功耗到高性能的等機器視覺、工業控制、車載終端、移動通信、多媒體和無線接入各類場景，累計出貨量超過25億顆，擁有150余家客戶、超500個授權數，已成為國內應用規模最大的國產CPU。
繼發布玄鐵710等處理器后，平頭哥今日宣布其在RISC-V生態上又一重要舉措——開源四款玄鐵RISC-V系列處理器，覆蓋高、中、低應用場景，并開放相關工具及系統軟件。全(quan)球(qiu)開發者可通過平頭哥Github和芯(xin)片(pian)開放社(she)區下載(zai)玄鐵(tie)源代碼，平頭哥也(ye)將持(chi)續(xu)開源穩(wen)定(ding)的、全(quan)棧一體(ti)的RISC-V IP核，并(bing)提供技術支持(chi)和應用(yong)服(fu)務(wu)。
這是(shi)系列處理器與(yu)基礎軟(ruan)件的(de)全球首次(ci)全棧開源，將進一步拉近了RISC-V技術與(yu)開發(fa)者的(de)距離，加速生態進步和創新落地。
在云端芯片方面，背靠全(quan)球前三、亞洲(zhou)第(di)(di)一(yi)的云平臺(tai)阿(a)(a)里(li)云，平頭哥在深刻理解數據(ju)中心(xin)業務場景和(he)需求方面具(ju)備天然優勢。阿(a)(a)里(li)第(di)(di)一(yi)顆云端AI推(tui)(tui)理芯片含(han)光800已實現規模化(hua)應用，通過阿(a)(a)里(li)云服(fu)務了搜索推(tui)(tui)薦、視頻直(zhi)播等行業客戶。
達(da)摩院(yuan)、平(ping)頭(tou)哥及阿里云正成為阿里巴巴三(san)位(wei)一體的核心(xin)技術棧。隨著(zhu)倚天710的發布，平(ping)頭(tou)哥已擁有(you)處理器(qi)IP、AI芯片及通用(yong)芯片等產品家(jia)族，其端云一體化戰(zhan)略愈發清晰。
結語：云巨頭造芯序幕拉開
打造高(gao)性價比的自(zi)研云端芯(xin)片(pian)，已是近年多家云計算巨頭重點發(fa)力(li)的方向。通(tong)過(guo)自(zi)研芯(xin)片(pian)，云服務(wu)商(shang)能(neng)結合自(zi)身場景(jing)需求，為客戶提供更(geng)豐富的選(xuan)擇，以及更(geng)高(gao)性價比的軟(ruan)硬(ying)件協同方案。
與(yu)此同時，基(ji)于Arm架構的服務器芯片在(zai)技術、性能、生(sheng)態(tai)系(xi)統(tong)方面都日益(yi)成熟，這(zhe)給云(yun)廠商自研芯片提供了(le)便利的土壤(rang)。
隨著Arm的士氣一路猛漲，服務器(qi)芯片(pian)格局逐漸趨于多元(yuan)化。而以亞馬(ma)遜AWS、阿里云為代表的云廠商們，正通(tong)過不斷匯聚優(you)質芯片(pian)設計(ji)人(ren)才及技術(shu)資源，成為Arm服務器(qi)擴張疆(jiang)域(yu)的生(sheng)力(li)軍。
