本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察，作者：杜芹

眾所周知，2000年手機移動時代的發展帶動了Arm架構的繁榮。隨著行業進入由5G、工業網際網路、物聯網、人工智慧等驅動的數字化時代，Arm似乎又再次迎來了“風口”。短短4年內亞馬遜雲科技（AWS）的定製晶片Graviton系列CPU已經發展到第三代；Ampere宣佈每年推出基於Arm架構高核心數伺服器CPU；英偉達釋出了面向AI及高效能計算 （HPC） 的Grace CPU；Vmware運用DPU開展Monterey專案；包括AWS、微軟、谷歌、阿里巴巴、甲骨文等主流的公有云廠商都在使用DPU來支撐雲工作負載。所有這些都可謂是按需構建的定製化晶片。

一個定製化晶片的時代正在開啟。

Arm Neoverse：一個或將顛覆現代計算的架構

當前，全社會資料總量爆發式增長，資料儲存、計算、傳輸、應用的需求大幅提升，對算力的需求也越來越高。CPU不僅需要處理通用計算類任務，還需要承擔網路、儲存、安全等任務，有效算力在總體算力中的佔比逐漸下降，行業亟需在特定領域更高算力的晶片的支撐。而隨著Arm Neoverse架構的釋出，整個行業迎來了鉅變。

2018年Arm首次釋出了Arm Neoverse平臺。目前，Neoverse平臺主要包括三個IP系列：分別是V系列、N系列和E系列。據Arm官網介紹，Neoverse V系列主打極致效能，適合執行高計算需求和儲存器密集型應用的系統，主要應用場景包括高效能計算 （HPC）、雲計算和AI/ML加速型工作負載；Neoverse N系列主打可高擴充套件的效能表現，提供均衡的最佳化CPU設計、出色的效能功耗比和效能成本比，應用場景包括可高擴充套件的雲計算、企業連網、智慧網絡卡/DPU以及客製化ASIC加速器、5G基礎設施以及電力和空間受限的邊緣場景；Neoverse E系列主打高效率吞吐量，在支援高資料吞吐量的同時，大幅降低功耗，主要應用場景包括網路資料層處理器、低功耗閘道器的5G部署。

圖源：Arm官網

可以看出，這三種核心分別針對三種不同的效能和功耗權衡，這就為各行業實現定製化晶片帶來了充分且靈活的施展空間。但光有硬體還遠遠不夠，要打造成功的基礎架構解決方案，還需要一個強大的軟體生態系統。

在軟體生態系統方面，Arm不僅在開源社群有著長期且持續的投入，並在

Arm Neoverse平臺的設計原則中納入了構建獨一無二的開發者生態系統，

目的是賦能開發者順暢地進行建立、測試以及最佳化在基於Arm架構上的專案開發，如今，Arm架構得到了所有領先程式語言和執行庫的支援，例如Linux作業系統、雲原生軟體、CI/CD流水線等都已經執行在Arm架構上。從架構、IP到技術庫、執行環境和編譯器，Arm已啟用了主流的基礎設施軟體。

軟硬體充分加持下，Arm Neoverse架構正在吸引一眾雲服務廠商、CPU廠商、GPU廠商、DPU玩家的青睞。

Arm CPU生態初具規模

首先是雲服務廠商的躬身試探，公有云無疑是技術革新的最佳領域。

對於不同的雲服務廠商來說，由於其構建的生態不同，對晶片的效能需求也是各異。在市場選擇不大的情況下，各雲廠商選擇了自研。

AWS可以說是最早開始自研伺服器晶片的雲廠商。自2018年至今，AWS的Graviton伺服器晶片已經來到第三代。2022年5月下旬，AWS釋出了基於Neoverse V1核心的Graviton3，這是第一個支援SVE的通用64位Arm伺服器CPU。

無獨有偶，在2021年10月份的雲棲大會上，阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥釋出自研雲晶片倚天710，該晶片基於Armv9架構。這是阿里第一顆為雲而生的CPU晶片，將在阿里雲資料中心部署應用。

除了雲服務廠商自研之外，初創公司Ampere Computing在Arm伺服器晶片上的探索則為其他雲廠商開闢了另一個選擇。Ampere Computing是目前唯一一家為雲服務提供商提供商用（獨立）Arm伺服器晶片的CPU公司，Microsoft Azure、谷歌雲、甲骨文雲等均使用Ampere Altra產品。

Ampere Computing分別於2020年釋出80核的Ampere Altra，2021年釋出128核的Ampere Altra Max，兩者均基於Arm Neoverse N1核心。Ampere還宣佈今年晚些時候將推出採用Arm架構的5nm AmpereOne CPU，但並不是基於Neoverse N1，而是基於Arm ISA自研的核心。不過這對Arm來說是一個極好的跡象，因為Ampere將在公司技術和x86伺服器處理器之間進一步擴大伺服器CPU空間。

雲決策者的兩大關鍵指標是單晶片效能和單執行緒效能。

在這方面，Arm預測，使用Arm Neoverse V1核心的AWS Graviton3可提供最高的單執行緒效能；Ampere Altra Max和阿里的倚天710能在所有CPU中提供最佳的單晶片吞吐量。

雲計算場景之外，5G和邊緣領域的晶片廠商也開啟試水之路。

根據GSA資料顯示，現在已有近85個市場提供5G服務，預計到2025年，連線裝置將達到約18億。未來的3-5年依然是5G發展和增強功能交付的關鍵。在這方面，Marvell最近幾年放棄通用伺服器業務，轉而發展垂直市場，其推出的Thunder伺服器晶片已經證明了在超算和商用領域的可行性。在世界行動通訊大會 （MWC） 上，戴爾與Marvell宣佈強強聯手；此外，諾基亞也與Arm在基於Neoverse CPU上進行合作，開發了ReefShark晶片組，如今已全面使用。

在高效能計算（HPC）領域，

英偉達是一大代表，2022年3月22日，英偉達宣佈推出首款面向AI基礎設施和高效能計算的基於Arm Neoverse V2的資料中心的定製CPU Grace，它專為AI和HPC應用程式而設計。Grace專注於IO和記憶體頻寬，與GPU共享主記憶體，透過NVlink將英偉達的GPU和Grace CPU連線，可擴充套件到現在需要數天才能執行的超大型AI模型。

早在2013年，亞馬遜雲科技 （AWS） James Hamilton就提出了一項雙論點：其一，鑑於使用Arm架構的晶片出貨數量，他確信Arm最終一定能設計出優異的伺服器CPU；其二，James注意到，隨著時間的推移，越來越多的功能逐漸從主機板遷移到SoC上。手機領域已現端倪，伺服器方面自然也會效仿。

而如今這兩個論點正在實現，在一眾廠商的大力推動下，採用Arm Neoverse平臺的產品已創下了多項行業第一：第一個總記憶體頻寬超過每秒1TB的CPU；第一個單塊裸片上能配置超過100個核心的CPU，核心數達到128個；第一個將DDR5和PCIe Gen5。0推向市場的CPU；第一個在SPEC CPU 2017基準測試中打破500整型跑分的CPU。

Arm Neoverse在全球市場表現不菲，不僅是國際大廠，Arm Neoverse也為廣大初創企業創造了良好的發展機遇。

國產CPU和DPU初創企業嗅到商機

近年來正值中國基礎設施的計算升級新浪潮，因此，國內伺服器晶片賽道也迎來了蓬勃興起。國內一眾初創企業如鴻鈞微、遇賢微等將Arm Neoverse作為其伺服器晶片的創新基礎，甚至新興的DPU企業也開始率先踏上探索之路。

鴻鈞微電子是伺服器晶片領域新興的一員。在鴻鈞微電子執行長沈榮看來：“資料中心的規模越來越大，其佔地與體積隨之將變得更大，這意味著要花費更多的資金投入，所以效能密度、功耗效率這些指標便顯得尤為重要，而Arm Neoverse符合雲計算所需的多核解決方案，具有優異的總擁有成本 （TCO） 優勢，讓我們找到能真正為客戶提供具成本效益的整體解決方案。”據悉鴻鈞微電子基於Neoverse N2的伺服器CPU產品預計將在明年年底面世。

遇賢微電子是一家正在面向中國雲計算市場打造彈性雲原生伺服器CPU的初創公司，採用的也是Neoverse N2平臺。遇賢微電子執行長羅勇博士表示：“雲計算的巨大增長是新一波科技浪潮的趨勢，它將會是全球範圍內最大的增量市場之一。而且，雲計算生態系統已經是個相對成熟的環境，能讓像Arm Neoverse這類的新架構來取代x86，終端使用者能夠從一致性的Arm Neoverse CPU上獲益，也可以加速遇賢微電子產品的部署。”

不止是CPU和GPU這兩類晶片，DPU晶片廠商也看中了Arm Neoverse的潛力。DPU （Data Processing Unit） 是最近幾年新發展起來的一種專用處理器，被稱之為資料中心繼CPU和GPU之後的“第三顆主力晶片”。目前DPU主流方案亦開始以Arm Neoverse平臺為設計基礎。Arm基礎設施事業部全球副總裁鄒挺表示，“我們認為ASIC系統級晶片是普遍的最後DPU目標產品形態，而從能耗和效能的要求上來看，Arm Neoverse平臺將是DPU中ASIC系統級晶片方案的最佳選擇。”

國內DPU晶片頭部企業雲豹智慧最新的DPU SoC產品上就採用了大量的Arm CPU，尤其是Neoverse CPU與其高效能互連技術。雲豹智慧首席晶片架構師及聯合創始人莫志城指出：“現階段資料中心正在快速地從以CPU為中心轉變為以DPU為中心。雲豹DPU不僅要能處理網路控制面和資料面的解除安裝，具備高度靈活和可程式設計能力；同時必須非常高效地處理運維和業務管理。因此我們的可程式設計DPU必須依賴非常高效能且低功耗的CPU，例如新一代的Neoverse。”據悉，雲豹這款DPU產品預計於2023年初流片。

可以看出，由於高效能、低能耗、優異的效能比以及總擁有成本等特點，尤其是完善的自身生態，Arm架構正在吸引廣大中國初創晶片企業的湧入，生態“朋友圈”逐漸擴大。另一方面，如Arm Neoverse這樣的平臺也為這些初創企業提供了很好的發展機會，並在加速晶片進入市場的時間視窗，如上文所述，國內幾家初創企業基於Arm Neoverse的產品大多將於明年問世。

總結

全球基礎設施領域的建設和升級興起了新的浪潮，基礎設施的未來必將改頭換面，定製晶片將是這一變革必需的產物，未來十年，Arm架構的CPU進軍智慧計算市場已呈不可阻擋之勢。這對所有人來說都是一個巨大的機會，處於產業鏈上的國產晶片企業應該乘著發展的東風，奮力前行。

炒股開戶享福利，入金抽188元紅包，100%中獎！

開啟App看更多精彩內容