英特爾和華為在高性能CPU市場即將迎來一戰(zhàn)

英特爾不久前公布的2019第四季度財(cái)報(bào)輕松超越了預(yù)期，服務(wù)器CPU和提供相關(guān)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)中心集團(tuán)（DCG）收入增長19％絕對是這份漂亮成績單中不可忽略的亮點(diǎn)。不過，2020年英特爾在這一利潤豐厚的市場將面臨同屬x86陣營AMD以及Arm陣營的左右夾攻。

特別是，隨著計(jì)算機(jī)國產(chǎn)替代“3-5-2”的推進(jìn)，來自Arm服務(wù)器CPU陣營的華為將和英特爾迎來正面競爭。

HPC市場，2020年英特爾將被左右夾攻

高性能計(jì)算（HPC）市場利潤豐厚且已經(jīng)連續(xù)增長多年，目前至少有x86、Arm、Power三種CPU架構(gòu)，超過6家可靠的供應(yīng)商，英特爾的x86 CPU在很長一段時(shí)間占有這一市場超過九成的份額。然而，2020年英特爾面臨著來自兩個(gè)陣營的挑戰(zhàn)。

一個(gè)陣營是英特爾所處的x86領(lǐng)域。AMD Epyc的勢頭將使英特爾面臨自O(shè)pteron（皓龍，AMD 2003年推出的64位處理器）時(shí)代以來最激烈的競爭。幾乎可以確定第，二代Epyc CPU（又名“羅馬”）將搶占英特爾在服務(wù)器領(lǐng)域（包括HPC）的市場份額。

AMD憑借令人印象深刻的性價(jià)比搶占英特爾在服務(wù)器CPU市場的份額，同時(shí)，Arm陣營也在緩慢進(jìn)入服務(wù)器CPU領(lǐng)域。

之所以說緩慢，是因?yàn)閺募夹g(shù)角度看，與x86或任何其它通用處理器，Arm指令集架構(gòu)處理器沒有任何特殊的優(yōu)勢。但Arm的優(yōu)勢在于，其IP可授權(quán)，這讓該架構(gòu)可以滿足不同市場定制處理器的需求，這和全球軟件生態(tài)系統(tǒng)捆綁在一起。

目前，富士通、Marvell、亞馬遜、華為都已經(jīng)推出了基于Arm指令集的高性能服務(wù)器CPU。一直跟蹤HPC中Arm CPU銷售情況的Hyperion Research的數(shù)據(jù)顯示，2019年有50,000顆Arm芯片被用于HPC， Hyperion預(yù)計(jì)該數(shù)字到2020年將超過233,000顆，到2024年將超過610,000顆。

Hyperion Research預(yù)計(jì)，在未來五年中，該領(lǐng)域Arm處理器收入的復(fù)合年增長率為64.7％。

當(dāng)然，即便Arm處理器維持較高的增長率，但x86處理器在未來5年甚至更長時(shí)間仍將主導(dǎo)HPC CPU市場。

補(bǔ)充一句，雖然IBM Power架構(gòu)CPU也被用于HPC，還有OpenPower計(jì)劃，但游戲的唯一玩家仍然只有IBM，所以在可以遇見的未來，Power架構(gòu)似乎只能扮演次要角色。

國產(chǎn)替代需求強(qiáng)勁，華為Arm處理器迎來機(jī)遇

從中興事件到華為事件，無論是國家、政府還是個(gè)人都深刻地意識到掌握核心關(guān)鍵技術(shù)的重要性，由此，多個(gè)領(lǐng)域都在加速國產(chǎn)替代的速度。根據(jù)證券日報(bào)此前的一篇報(bào)道，中國可能在未來3年內(nèi)逐步停用外國計(jì)算機(jī)設(shè)備和軟件。

據(jù)稱，上述政策被概括為“3-5-2”，即按照在2020年完成30%、2021年完成50%、2022年完成20%的速度來推進(jìn)。按此進(jìn)度，中國需要更換2000萬件至3000萬件外國設(shè)備。

IDC預(yù)測，到2023年，全球計(jì)算產(chǎn)業(yè)投資空間1.14萬億美元。中國計(jì)算產(chǎn)業(yè)投資空間1043億美元，接近全球的10%，是全球計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力和增長引擎。

另有研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)指出，中國計(jì)算終端設(shè)備市場規(guī)模接近4000億元，其中，電腦市場規(guī)模約2500億元，服務(wù)器市場規(guī)模約1200億元。

但是，中國企業(yè)目前僅在整機(jī)制造等價(jià)值量最低的環(huán)節(jié)具有一定優(yōu)勢，在利潤率最高、產(chǎn)值最大的核心芯片（CPU、GPU等）和操作系統(tǒng)OS、辦公軟件等市場依舊處于弱勢地位。

僅就CPU而言，這一領(lǐng)域國內(nèi)代表性的公司就是龍芯中科，其已經(jīng)推出了桌面CPU和服務(wù)器CPU。去年12月，龍芯中科發(fā)布的最新產(chǎn)品在工藝不變的條件下，通過微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，性能比上一代提升了一倍。

龍芯中科取得的成績固然值得新聞，但要和業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的產(chǎn)品相比，依舊難以競爭。

顯然，自主可控的HPC CPU在國內(nèi)有強(qiáng)勁的需求，機(jī)遇也由此產(chǎn)生。除了龍芯中科，華為在去年也發(fā)布了高性能服務(wù)器CPU。

鯤鵬的三步走策略

2019年1月7日，華為推出了當(dāng)時(shí)業(yè)界最高性能的Arm指令集架構(gòu)處理器鯤鵬920以及基于該處理器的TaiShan服務(wù)器。據(jù)悉，鯤鵬920由華為公司自主設(shè)計(jì)，采用最先進(jìn)的7nm半導(dǎo)體制程工藝制造，通過優(yōu)化分支預(yù)測算法、提升運(yùn)算單元數(shù)量、改進(jìn)內(nèi)存子系統(tǒng)架構(gòu)等一系列微架構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅提高處理器性能。

具體性能表現(xiàn)上，鯤鵬920主頻可達(dá)2.6GHz，單芯片可支持64核，集成8通道DDR4，內(nèi)存帶寬超出業(yè)界主流46%。芯片集成100G RoCE以太網(wǎng)卡功能，大幅提高系統(tǒng)集成度。

同時(shí)，鯤鵬920支持PCIe4.0及CCIX接口，可提供640Gbps總帶寬，單槽位接口速率為業(yè)界主流速率的兩倍，有效提升存儲(chǔ)及各類加速器的性能。

從Benchmark表現(xiàn)看，典型主頻下，SPECint Benchmark評分超過930，超出業(yè)界標(biāo)桿25%。同時(shí)，能效比優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿30%。性能更高、功耗更低、良好的兼容性也正是華為鯤鵬系列Arm處理器參與這一市場競爭的基礎(chǔ)。

雷鋒網(wǎng)了解到，華為圍繞鯤鵬處理器打造了 “算、存、傳、管、智”五個(gè)子系統(tǒng)的芯片族，歷經(jīng)十幾年，目前投入了超過2萬名工程師。華為的鯤鵬處理器還將秉承量產(chǎn)一代、研發(fā)一代、規(guī)劃一代的演進(jìn)節(jié)奏，壯大鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)。

然而，芯片的競爭，特別是企業(yè)級芯片的成功，最終還是生態(tài)的競爭。這個(gè)生態(tài)包括硬件、軟件、行業(yè)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)政策、開發(fā)者體系以及標(biāo)準(zhǔn)體系。

根據(jù)《鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，為了建立和壯大鯤鵬計(jì)算產(chǎn)品，華為在硬件領(lǐng)域會(huì)開放服務(wù)器主板和PC主板，也會(huì)優(yōu)先支持有意愿有能力的廠家發(fā)展機(jī)遇鯤鵬處理器的主板的自由品牌整機(jī)。

值得注意的是，華為表示其開發(fā)TaiShan服務(wù)器的根本目的是立標(biāo)桿，使能產(chǎn)業(yè)鏈。條件成熟時(shí)，華為可逐步停止TaiShan服務(wù)器銷售業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)為以主板和部件等方式全面支持和服務(wù)更多整機(jī)廠商共同發(fā)展。

軟件方面，華為會(huì)針對鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)，通過建立openeuler.org社區(qū)，開源OS源代碼，并貢獻(xiàn)經(jīng)過調(diào)優(yōu)的鯤鵬處理器驅(qū)動(dòng)代碼，開放編譯器、JDK、軟件庫等基礎(chǔ)工具等方式，統(tǒng)一代碼來源，縮短廠家構(gòu)建基于openEuler的發(fā)行版OS的開發(fā)周期。

鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)的行業(yè)應(yīng)用則會(huì)通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、開源社區(qū)、OpenLab、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織一起完善產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)打通行業(yè)全棧，幫助行業(yè)簡單高效地遷移到鯤鵬計(jì)算平臺，持續(xù)發(fā)展壯大。

另外，華為還計(jì)劃通過鯤鵬生態(tài)創(chuàng)新中心、行業(yè)聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等運(yùn)作機(jī)制，協(xié)同產(chǎn)業(yè)界各方制定相應(yīng)的發(fā)展策略，達(dá)成產(chǎn)業(yè)共識。

開源生態(tài)的建設(shè)會(huì)從與上下游廠家、開發(fā)者和用戶共同打造openEuler開源社區(qū)，構(gòu)建跨平臺、統(tǒng)一和開源的操作系統(tǒng)；借助華為在社區(qū)的影響力，將最佳實(shí)踐貢獻(xiàn)到主流開源社區(qū)；與業(yè)界主流的CI 提供商、開源基金會(huì)以及華為云合作，向主流開源社區(qū)貢獻(xiàn)CI環(huán)境三個(gè)方面來構(gòu)建。

開發(fā)者體系的建設(shè)方面，華為計(jì)劃通過高校、科研院所、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)合作培養(yǎng)鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)人才，通過職業(yè)認(rèn)證體系打開開發(fā)者的職業(yè)上升通道。

標(biāo)準(zhǔn)體系方面，鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)會(huì)通過硬件、固件、軟件、測試的開放標(biāo)準(zhǔn)，順應(yīng)市場和客戶的訴求。

總體而言，鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)從關(guān)鍵行業(yè)試點(diǎn)到全行業(yè)、全場景產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)目標(biāo)，計(jì)劃分為三個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)：第一階段試點(diǎn)，標(biāo)桿行業(yè)典型場景；第二階段推廣，行業(yè)擴(kuò)展，數(shù)字化業(yè)務(wù)創(chuàng)新；第三個(gè)階段深化，全行業(yè)全場景。

能否撼動(dòng)英特爾霸主地位？

計(jì)劃是宏偉的，但現(xiàn)實(shí)往往是殘酷的。對于企業(yè)級服務(wù)器CPU而言，替代的成本會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于帶來的收益，因此想要進(jìn)入這一市場門檻極高，難度也很大。

因此，即便市場上出現(xiàn)性能和功耗都更有優(yōu)勢的可替代產(chǎn)品，想要獲得訂單也非常困難。但華為似乎已經(jīng)找到了一個(gè)好的切入點(diǎn)。

白皮書中有這么一句話，“在全球鯤鵬計(jì)算廠商的共同努力下，已經(jīng)構(gòu)筑了相對完整的基礎(chǔ)軟件生態(tài)，在政務(wù)等重點(diǎn)行業(yè)的生態(tài)也初步成型。業(yè)界主流的Linux操作系統(tǒng)、虛擬化軟件、數(shù)據(jù)庫、中間件等基礎(chǔ)軟件均全面支持鯤鵬處理器；在政府、金融、電信和互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的主要場景已經(jīng)規(guī)模商用。”

而政務(wù)、電信、金融和互聯(lián)網(wǎng)正是鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)階段的三大應(yīng)用領(lǐng)域。

那么具體的進(jìn)度如何？華為表示，從2019年Q4開始，逐步開放基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的服務(wù)器主板和PC主板，廠商基于主板開發(fā)自有品牌的整機(jī)產(chǎn)品，產(chǎn)品上市周期可大幅縮短。

另外，在2020年Q1完成重點(diǎn)行業(yè)標(biāo)桿項(xiàng)目建設(shè)，可滿足20%業(yè)務(wù)場景遷移至鯤鵬計(jì)算平臺，形成重點(diǎn)行業(yè)重點(diǎn)業(yè)務(wù)的技術(shù)架構(gòu)部署參考設(shè)計(jì)。

還有，英偉達(dá)在去年六月宣布CUDA支持Arm處理器，要知道，英偉達(dá)HPC GPU市場擁有絕對的領(lǐng)導(dǎo)力，CUDA的支持為Arm進(jìn)入超算市場解決了一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。

這意味著，隨著鯤鵬計(jì)算平臺從試點(diǎn)應(yīng)用逐步擴(kuò)展到全場景，英特爾和華為在服務(wù)器CPU市場即將迎來一戰(zhàn)，至于在桌面級CPU市場雙方是否也會(huì)成為競爭對手，這就需要看鯤鵬是否會(huì)推出桌面級CPU以及這一市場的競爭情況。

不過，正如IDC給出的觀點(diǎn)一樣，未來計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向必然是多種計(jì)算架構(gòu)共存，云服務(wù)的普及將會(huì)加速這一進(jìn)程。

雷鋒網(wǎng)認(rèn)為，數(shù)字經(jīng)濟(jì)、物聯(lián)網(wǎng)市場巨大的規(guī)模，足以給不同的廠商生存空間，競爭并不意味著非此即彼，更不意味著沒有合作。況且，想要撼動(dòng)英特爾在這一市場的地位，生態(tài)建設(shè)，可靠的合作伙伴、穩(wěn)定可靠的供貨都是一系列巨大挑戰(zhàn)，絕非一朝一夕的事情。

關(guān)注雷鋒網(wǎng)公眾號，回復(fù)“鯤鵬”獲取《鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)白皮書》。

注，文章頭圖來自雷鋒網(wǎng)，其它圖片來自《鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)白皮書》

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