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CPU市場競爭格局的變化，將讓我們看到30年來最有趣的CPU市場競爭。x86陣營英特爾和AMD的競爭加劇，Arm陣營摩拳擦掌增強攻勢，RISC-V也躍躍欲試。
今年3月，AMD發布了最新一代服務器CPU EPYC，最高 64 核 128 線程。緊接著，4月英特爾發布第三代至強可擴展處理器，核心數是40核。
在兩大CPU巨頭競爭越來越激烈的時候，2017年10月注冊成立的Ampere（安晟培）在2020年投產了采用Arm IP的80核業界首款云原生服務器CPU Ampere Altra，今年第三季度，Ampere還將按計劃投產128核的云原生Ampere Altra Max 服務器CPU，再次刷新服務器CPU核心數紀錄。
勢如破竹的Ampere明年還將發布基于自研核心的5nm云原生服務器CPU，核心數將再創紀錄。Ampere能否用核心數來打破服務器CPU市場的競爭格局？Ampere每年更新一代產品的節奏能延續多久？
為云而生，專注云原生CPU
“創辦Ampere的初衷是探索如何利用現代工具快速創新和新方法去創造無限可能。”Ampere董事長兼首席執行官Renee James說：“我們知道未來將與過去不同，因為軟件環境變了，不再是關于PC和PC服務器的業務，而是圍繞云和云邊緣。現在，需要另一種不同的微處理器。”
有意思的是，Renee創業前在英特爾任職了28年，負責英特爾研發工作，并擔任多個管理職務并領導了全球制造組織。另外，Ampere的首席技術官兼首席架構師Atiq Bajwa在加入Ampere之前曾擔任英特爾產品架構副總裁兼總經理。Ampere的首席產品官Jeff Wittich也曾在在英特爾不同部門工作超過 15年，所領導的產品開發團隊研發英特爾至強處理器。
乍一看，這是英特爾出來的團隊創業挑戰CPU巨頭的核心產品。情況并非如此，Renee對雷鋒網表示，“我們的團隊只有很少一部分成員來自英特爾，還有許多來自高通、AMCC、Marvell等的成員，絕大部分工程師團隊其實都是來自Arm相關的社區和公司，很多具有豐富的經驗。”
Renee強調，Ampere只專注于未來，專注于云，而非繼承傳統。
由此看來，Ampere確實與英特爾有競爭關系，但是在新興的云計算市場。并且，Ampere的核心創始團隊之所以選擇創業，很大程度也得益于他們多年來在計算領域的經驗，看到了未來趨勢。
“我們正處于計算的第三階段，也就是后大型機、后PC階段。進入云端時代，AI和數據中心計算需要新的創新。”Renee表示。
但創新從來就不是一件容易的事情，需要人才，需要積累，更需要時間。Ampere采取的策略是保持每年一代的產品更新速度，用快速的迭代加速產品的成熟。同時，專注數據中心的云原生市場而非整個數據中心市場。
“為云計算的未來進行發明創新是一個有野心的目標。”Ampere的首席技術官兼首席架構師Atiq Bajwa說：“為了以我們期望的規模和速度進行創新，需要四大關鍵因素。首先需要有才華的發明家，他們有專業的技術知識和對行業趨勢的洞察力。然后要用使命激發他們的熱情，釋放創造力。接下來需要敏捷的協作環境，推動行業的快速創新。最后還需要遠景和戰略，讓團隊成員將自己的才華和創造力集中在最關鍵的事項上。”
技術的選擇上，Ampere選擇用有良好基礎的Arm開發產品，并從最初就確定了自研核心的路線。Atiq表示，Ampere把注意力放在對云最重要的因素上，不必受到傳統軟件堆棧和其它細分市場的影響，打造一個專為云計算優化的CPU內核。
目標明確，路徑明晰，接下來要看執行力和實際產品。
連續刷新服務器CPU核數紀錄
“我們通過愿景的幾大關鍵要素提供差異化的價值，并在創新上努力，覆蓋軟件、設計方法、封裝、大批量生產、平臺設計。” Atiq介紹，“我們摒棄與云計算無關的功能，并根據Arm數據中心普遍的工作負載，有選擇性地優化了ARM指令集的性能，還優化了云環境中的性能和功率。”
2020年，Ampere推出了業界首款云原生服務器CPU Ampere Altra，單個芯片核心數最高可達80核，為云計算提供更高的性能，包括在單線程或vCPU層面，在單芯片性能上有更佳表現，同時實現可擴展至大量線程的性能，穩定一致的性能，可預測的性能，能避免安全漏洞，高能效的性能，提供每核最低的功耗和每瓦最高性能。
Jeff告訴雷鋒網，對云原生服務器CPU非常重要的是可預測的高性能、可擴展性、功耗效率。可預測的高性能不僅可以在性能上超越x86，還能以獨特的云端特征超越它。性能的穩定性可以保證即使同時有很多用戶，并且有許多不同的工作負載，也可以流暢運行。可擴展向云服務提供商提供所需的彈性。功耗效率可以帶來成本優勢。
基于Arm Neoverse N1內核，Ampere推出了80核的Altra CPU和128核Altra Max CPU，持續刷新服務器CPU核心數的紀錄，也實現更高性能。“Ampere的產品搭載這么多的內核，其原因就是追求卓越的性能。” Jeff表示。
要通過增加核心數來實現性能的線性增加和穩定的性能是非常巨大的挑戰。Jeff Wittich介紹，“擁有這么多內核自然是一件好事，但是更重要的是，如何用這些核實現高性能。與在PC上運行少量的核心非常不同，云端運行要求每個線程之間有更多的間隔，緩存層次結構不同，有復雜網狀結構用來連接內存和I/O。為此，我們一直在利用自己的內核架構來保證可預測的線性擴展性能。”
Ampere Altra每個核都經過了專門的優化，確保在不同的工作負載中都能保持穩定的高性能。
“當然，高帶寬也非常重要，它可以支持內核與I/O和內存間的數據傳輸，數據可以從CPU中導出。這涉及到CPU的平衡，只有很好平衡才能解除這些瓶頸，使CPU有更高的數據流。因此我們需要配備最大的I/O的通道，內存通道，使用最新的技術，例如PCIe Gen4，DDR4等。” Jeff同時指出。
另外一個重要的技術挑戰，是將上百個計算核心集成到一顆芯片上。目前業界比較熱門的技術是小芯片（Chiplet）。不過Renee透露，“我們的Altra CPU都不是Chiplet。有很多不同的解決問題的方式，有時候不需要太多的相互連接，Ampere采用分割的辦法，我們認為這種解決方法能夠保證芯片和服務器的芯片，擁有更少的相互連接，實現更低的延時。”
“我們會保持每年一代的更新速度，2022年，我們將推出核心數更多的云原生服務器CPU，采用5nm工藝和最新的平臺技術，增加內存帶寬和I/O網絡帶寬，并且采用Ampere自研的核心。” Renee同時透露。
Jeff解釋，“Altra、Altra Max采用的Arm Neoverse N1內核表現非常出色。但我們開發的產品是專門面向云計算，而不是數據中心的其他應用。因此最重要的一點就是給客戶提供專門定制化的服務，打造客戶所需求的功能。只有我們建立從微架構，向上自己研發產品，才能滿足客戶的需求。”
雷鋒網了解到，采用Ampere自研核心的云原生CPU將會兼容Arm。
Ampere云原生服務器CPU迅速贏得科技巨頭認可
Ampere的技術優勢轉換為最終的性能優勢具體體現為，Ampere Altra Max的性能比傳統的x86服務器高1.55倍，可以保證云的安全性。媒體編碼，如視頻會議應用程序中使用的編碼也越來越重要，Ampere Altra Max可以比傳統的x86服務器多編碼1.45倍的視頻流，提供更高的云工作效率。
所有網絡服務的核心都是像NGINX這樣的軟件，它們負責處理所有傳入的用戶請求，Ampere Altra Max可以比傳統x86服務器多處理1.63倍的網絡請求。
Jeff介紹：“事實上，Ampere Altra系列除了能提供超過1.6倍的性能之外，還能以僅為3/4的功耗，提供傳統x86服務器的峰值性能，領先的性能和超高效率能夠讓每臺機架比傳統x86服務器處理多1.8倍的網絡請求。”
“CI/CD是云原生計算的一個主要部分，Ampere在研發過程中充分利用每天晚上的時間，在大量的操作系統、編程語言和應用程序中進行回歸測試確保Ampere處理器的開箱即用性能，不會因新代碼發布而倒退。”Jeff還表示。
5月25日，Ampere也與Oracle合作，推出了全球首個正式全面啟用Ampere Altra的云平臺，通過Oracle Cloud Infrastructure（OCI）面向用戶開放。 Oracle談到“在CI / CD方面，我們已經與GitLab，GitHub和Jenkins等關鍵提供商合作，提供了可通過單擊即可部署的經過測試的Arm解決方案，實現持續交付基金會Continuous Delivery Foundation(CDF)所推動的開放交付方式。”
為了提高對用戶的透明度，Ampere每天在其解決方案網站上公布測試結果，持續致力于優化Ampere處理器應用，確保已有和未來的處理器產品都能在確保兼容性的前提下以最高性能運行。
“Ampere向來是一家開放的公司，我們應云而生，使用開源軟件、參與開源項目，并通過云與大家分享我們所有的產品信息。”Renee表示。
目前，Ampere已經與微軟合作，幫助他們優化產品，帶來更有的可擴展性、性能能效，以及硬件安全性和無痕維護的改進，也能幫助微軟實現2030年碳負排放的計劃。
Ampere也非常重視中國市場，Renee稱：“從創立的第一天起，Ampere一直秉承著‘中國第一’的發展戰略，我們不僅在上海建立了辦公室，而且在全國多地都有我們的銷售團隊。未來Ampere在中國的銷售團隊也會越來越大。”
這一策略已經收效，騰訊云、字節跳動，UCloud、金山云、美團等都是Ampere的客戶，并且和浪潮合作開發服務器。
小結
云計算帶來了全新的計算模式，讓DevOps能夠無縫地部署和擴展服務。只有更高性能、可擴展性、穩定性、安全性的處理器才能更好滿足云計算客戶的需求。看到這一市場的廣闊前景，以及對創新的期待，Renee選擇從英特爾離職創立了Ampere，專注云計算市場，推出全球首款云原生服務器CPU。
專注云計算細分市場的創新，提供定制化產品幫助僅成立三年半的Ampere迅速獲得了頭部大客戶的認可，但想要保持持續創新滿足客戶需求，是Ampere團隊的巨大挑戰，也是其愿景所在。
“Ampere的客戶都是全球極具創新性的公司，他們的要求非常高，不僅要求處理器性能優秀，能夠引領市場創新，而且希望每年都有新產品落地，產品研發的節奏也非常快。這極具挑戰，但同時也是最有趣的部分。”Jeff表示。
注，文中配圖來自Ampere
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