x86、Arm和RISC-V三大架构服务器CPU战况

2023-06-15 14:54:12 电子发烧友网

原文作者：周凯扬

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(资料图片仅供参考)

随着近日英伟达公布2024财年第一季度的财报，超过预期的成绩再度让大家认识到了服务器市场激增的需求。英伟达凭借其GPU在服务器领域的主导地位，交出了一份令人满意的答卷。可在服务器CPU领域，却又是另一片光景，英伟达从过去的观战方变成了如今的参战方，也陷入了三大架构混战的战局中去。

x86的你来我往

由于x86赛道的玩家相当有限，且两家厂商都不愿意放弃这块蛋糕，所以呈现了一种互相拉扯的局面。尽管英特尔占据主导地位多年，但这几年来AMD已经有了迎头赶上的趋势，凭借EPYC系列处理器蚕食了英特尔不少份额。

从Mercury Research的统计数据来看，在服务器的x86 CPU市场，AMD的份额从年初的10.7%增长至17.6%，而英特尔则从89.3%降低至82.4%。虽然两者差距依然巨大，但多亏了AMD持续的战略投入和稳扎稳打，AMD有望在今年将这一份额进一步提升至20%。

且得益于EPYC处理器上集成的AMD Infinity Guard技术，AMD的处理器在不少CSP那相当吃香，包括微软Azure、谷歌云和Oracle Cloud都将其视为机密计算首选方案。加上AMD在AI软件支持上也取得了长足的进步，包括支持PyTorch 2.0为ROCm软件提供原生支持，以及TensorFlow 2.12版本开始提供TensorFlow-ZenDNN扩展，进一步加强EPYC CPU在神经网络推理上的灵活性。

这有一部分原因则是英特尔在备受期待的Sapphire Rapids上频繁踩坑，虽说今年3月，该处理器已经正式开始交付，但可以说选了个最差的时机。英特尔表示Sapphire Rapids获得了400多个设计胜利，可从市场现状来看，今年不少CSP都选择在服务器CPU上砍单，据有关人士透露，微软在下半年砍掉了50%到70%的Sapphire Rapids订单。

更不用说如今第五代Xeon处理器Emerald Rapids已经开始送样，且计划今年第四季度开始交付，意味着Sapphire Rapids在出货两个季度后就要与下一代产品同台竞争。可以看出，英特尔加快了设计步伐，试图扭转颓势，所以这一你来我往的局面应该还会持续下去。可需要注意的是，在整个服务器CPU市场中，夺去英特尔市场份额可不仅仅是AMD，还有其他虎视眈眈的非x86架构，比如Arm。

群雄逐鹿的Arm

曾几何时的Arm架构想要在服务器上发力，却始终没能撼动x86分毫，以至于彼时的高通都决定放弃Arm服务器市场，华芯通的昇龙4800也成了“绝唱”，可这其实完全可以归结为时运不济。随着Arm Neoverse推出后，Arm很快就打了个漂亮的翻身仗。

随即面世的Ampere Altra和Graviton2都是基于Neoverse N1打造的，并迅速在市场找到了定位，也终于开始普及商用。之后的Neoverse V1和Neoverse N2更是开启了大厂角逐之争，英伟达、Marvell、平头哥等纷纷入局，为Arm的服务器生态添砖加瓦。

由于服务器处理器不像MCU那样，基于Arm Neoverse架构设计需要巨大的人力与财力支撑，所以目前Arm的服务器芯片基本是大厂之间的厮杀。在公版核心架构相同的情况下，这些Arm服务器芯片纷纷用上了最先进的制造工艺，所以更加考验厂商们的芯片设计能力，但Chiplet等技术的出现，其实也给到了这些厂商快速迭代产品抢占更多市场份额的机会。

比如英伟达选择了利用其NVLink技术来拼接成144个Neoverse V2核心的Grace Superchip，而Ampere Computing选择了自研Arm核心推出了192核心的Ampere One处理器。AWS在持续基于公版Neoverse核心打磨其Graviton系列处理器的同时，也在利用Arm标准核心为其Nitro控制器打造完整的DPU生态。

在服务器软件生态上，Arm也已经开始发力，无论是DevOps、虚拟化都已经对Arm架构提供了完整的支持。加之此前的日本富岳超算A64FX处理器和不久前公开的印度Aum处理器，Arm在HPC应用上的软件支持也在逐步到位。

进展飞速的RISC-V

上文中，我们提到Chiplet等设计技术为Arm服务器CPU快速迭代提供了便利，可这一通用技术也为新秀RISC-V提供了缩短TTM的机会，比如Ventana Micro Systems的Ventana V1。Ventana表示Veyron V1的单槽SPECint2017跑分已经高出了Xeon Ice Lake 8380、EPYC Milan 7763、AWS Graviton3等竞品，但在服务器CPU领域这类跑分的说服力并不强，CSP厂商看重的还有扩展性、软件生态适配程度，而这些恰恰是RISC-V服务器CPU欠缺的。

除此之外，今年已经有了RISC-V服务器CPU露面，为RISC-V在服务器领域的冲锋打头阵，比如算能的算丰SG2042。SG2042基于64个高性能RISC-V核心设计，主频高达2GHz，且支持双路CPU互利。最重要的是，SG2042既是首个服务器级别的RISC-V CPU，也是目前唯一已经提供板卡和开发套件方案的RISC-V服务器CPU。

同样不可否认的是，在系统及软件的支持上，RISC-V服务器进展飞速，比如在开源社区的助力下，Deepin、开源欧拉都已经陆续宣布成功适配SG2042服务器板卡。可这并不代表目前的RISC-V服务器CPU处于开箱即用的状态，如今这些系统的桌面环境上仅仅支持一些文档办公、影音娱乐应用，还有大量服务器软件与库的适配和移植工作需要完成，诸如虚拟化等。

RISC-V潜力巨大，但要想追平x86甚至是Arm如今的进度，还有不小的差距。但这也就是开源社区的优势和魅力了，Arm花了十数年才达到如此里程，RISC-V或许只需要不到一半的时间。

战况展望

从创新性、成本乃至性能等角度来看，其实Arm以及未来的RISC-V都会是极具竞争力的服务器CPU架构，可现今的服务器仍是一个固执且切入周期较长的市场，x86目前尚未触及设计和工艺的瓶颈，即便有了AI加速器、DPU等组件的加入，服务器架构并没有发生剧变，所以x86在未来的十年内依然将占据主导地位。

只不过随着设计方法、制造工艺的同步，Arm已经在该领域开启了较为成熟的商业化进程，随着时间的推移，市场份额会逐渐升高。至于RISC-V，目前服务器生态尚不成熟，很难获得大型CSP的青睐，要知道CSP即便选择自研芯片也会给到客户更多选择，但RISC-V目前还没有打入任何一家的迹象。

这也是RISC-V在其他高性能计算领域的最大弱势，落地应用的欠缺使得其很难作为完善的商业方案推广。所以服务器CPU的战局依然激烈，任何一方这时候开始卸力都会像英特尔一样，转瞬之间就被吞掉大量市场份额。

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