文章|半导体行业方面 服务器和数据中心CPU市场一直以x86为主,代表厂商是Intel,长期占据90%以上的市场份额。
近年来,情况发生了变化,尤其是AMD的崛起。
三四年的时间,已经蚕食了不少原本属于英特尔的市场份额。
与此同时,基于Arm架构的CPU也在向x86发起进攻。
无论是在PC还是服务器市场,都展现出了良好的发展潜力。
四年前,AMD在PC CPU市场的快速崛起成为当时芯片行业的现象级事件。
从此,该公司开始蚕食英特尔的PC处理器市场。
目前,它已经占据了27%的市场份额,表现非常抢眼。
然而,在四年前的服务器市场上,AMD对英特尔构成的威胁不大,当时英特尔仍然牢牢占据着95%左右的市场份额。
四年后的今天,情况已大不相同。
AMD正在让英特尔在服务器CPU市场坐立不安。
AMD强势出击 据Mercury Research统计,2022年第一季度全球服务器CPU出货量出现下滑,但AMD继续保持了三年来的季度份额增长趋势。
AMD的EPYC已经在一些应用市场对Intel的Xeon D造成了沉重打击。
吹。
至于英特尔,该公司近期已向部分客户出货新产品Sapphire Rapids Xeons,但其市场份额仍在被AMD蚕食。
如下图所示,AMD的市场份额一直在稳步增长。
截至今年一季度,已达到11.6%。
DigiTimes最新研究报告显示,在服务器市场,AMD处理器出货量将在2023年和2024年持续上升。
目前该公司的平台在渗透数据中心、HPC和云服务器市场方面已经非常成功,预计到2024年将占据近18%的市场份额,高于2020年的10.1%和2023年的16.3%。
与竞品相比,AMD EPYC处理器拥有更多的核心数量,可以提供更好的vCPU服务,这使其对市场更具吸引力运营商。
据供应链消息人士透露,微软和??谷歌打算在未来几年扩大AMD产品的使用。
收购Xilinx也将使AMD在边缘服务器和FPGA市场更具竞争力。
基于所取得的成果,AMD 正在继续开发 EPYC 处理器。
目前,AMD正在将EPYC Milan和Milan-X推向服务器市场。
从2023年开始,将推出第四代EPYC Genoa和EPYC Genoa-X处理器(基于Zen 4微架构),同时也会有基于Zen 4c架构的产品。
Bergamo、Genoa最多有96个核心,Bergamo最多有128个核心,均预计在2023年推出。
稍后,具有3D垂直缓存(3D V-Cache)和边缘计算能力的EPYC Siena也将推出,主要用于扩大电信和边缘计算市场。
此外,该公司还将推出其首款数据中心 APU。
此外,AMD第五代EPYC“Torino”系列将于2024年推出。
“Torino”将采用4nm和3nm工艺,还拥有3D V-Cache,并将进行更高级别的云优化。
这里我们重点关注Zen 4c核心,它在概念上类似于基于Arm或x86架构的其他芯片中的效率核心(e-core)。
这些“c”核心比将在热那亚首次亮相的标准 Zen 4 核心更小,因为它删除了某些不必要的功能以提高计算密度。
这些芯片具有密度优化的缓存层次结构,可增加核心数量,以满足需要更高线程密度的云工作负载。
Zen“c”核心支持完整的 Zen 4 ISA,与英特尔的 Alder Lake 类似,AMD 不会禁用 AVX 等功能。
AMD还将推出首款数据中心APU——采用5nm工艺技术的Instinct MI300。
它最大的特点就是将CPU和GPU核心集成在同一块芯片上。
为此,需要使用该公司的第四代 Infinity Fabric 互连技术将 Zen 4 CPU 内核、CDNA 3 GPU 内核以及一致的内存接口和其他 Chiplet 连接在一起。
手臂随之跟进。
长期以来,惠普、AMD、博通、高通等美国公司都发布了基于Arm架构的服务器CPU,但都失败了。
但近年来,情况发生了变化。
随着架构和技术的更新,Arm服务器生态系统逐渐完善,开始进入健康发展期。
x86架构CPU的最大缺点是它们不是专门为数据中心设计的。
从设计初衷和应用场景来看,x86芯片过去主要用于移动或非云服务,近20年来一直用于数据中心和云服务。
主要原因是客户除了x86芯片之外没有更好的选择。
近年来,基于Arm架构的服务器出货量持续增长,预计到2024年将占总市场份额的10%,而2020年这一比例为3%。
在这波增长中,亚马逊和英伟达是主要推动力。
亚马逊针对边缘服务器应用推出基于Arm架构CPU的Outposts混合云系统,拓展其企业云服务业务; NVIDIA的Grace系列CPU通过集成GPU和DPU,瞄准HPC和AI服务器市场。
当然,上述两者并不是推动Arm服务器CPU发展的唯一因素。
做出努力的厂商也不少,比如日本“富岳”超级计算机的富士通A64FX、亚马逊网络服务的Graviton系列、AmpereComg的Altra和AltraMax系列处理器等。
此外,SiPearl、华为海思、飞腾也持续出口Arm服务器CPU产品。
与x86架构相比,Arm最大的优势就是低功耗。
这尤其适合新兴的边缘计算市场,因为边缘计算场景中的高强度推理操作受到功率配额的严重限制。
以苹果M系列Arm处理器为例。
它只需要同级别x86芯片的一小部分功耗即可提供可比的性能。
此外,新创公司Ampere的产品也很有特色。
公司在云计算和边缘计算应用方面已初见成效。
据悉,Cloudflare 去年在其边缘数据中心淘汰了 AMD 第二代 EPYC 处理器。
Cloudflare 表示,改用 Ampere 的 Altra 芯片后,这些芯片的每瓦性能比 AMD 的高出 57%。
作为行业巨头,NVIDIA也非常关注边缘计算市场。
不仅拥有Grace CPU,该公司还向边缘和嵌入式AI应用系统集成商开放其Jetson AGX Orin平台,该平台采用Ampere系列GPU(这里的Ampere是产品名称,而不是前面提到的Ampere公司)和12核Arm Cortex-A78AE芯片。
预计多家系统供应商将于 2023 年推出使用 Nvidia 的 Grace Superchip(基于 Arm 架构)的产品,该芯片结合了两个 Grace CPU,以及 Grace-Hopper Superchip,该芯片将 Grace CPU 和 Hopper GPU 结合在一起。
Arm架构CPU呈现出良好的发展势头。
但与Intel、AMD等x86系列巨头相比,其生态建设还有很长的路要走。
从性能上来说,英特尔的服务器芯片价格从几百美元到几万美元不等,差别很大。
Arm阵营完全可以从低端进入,但就生态而言,有几十年积累的x86阵营已经非常完整,服务器高端软件、开发工具、API都远远优于Arm阵营。
这些都是Arm未来重点关注的方向。
与服务器应用相比,Arm在PC市场的表现更为抢眼,这可以为其在服务器市场的发展带来更多信心。
Arm在PC领域的发展主要是由苹果推动的,包括Chromebook和苹果基于M1的Mac。
获得了市场和消费者的认可,蚕食了很多x86架构CPU的份额。
Intel的挑战面对同样是x86系列的AMD和Arm系列众多厂商的“联合”攻击,服务器CPU霸主Intel也在积极应对。
除了推出新产品外,该公司还在未来服务器CPU的开发上做出了改变。
有针对性的规划。
新品方面,更受关注的是,今年2月,英特尔发布了Xeon-D 1700和2700系列处理器,集成了20个核心,采用该公司成熟的10nm工艺技术进行量产。
对手的步步紧逼,迫使英特尔改变以往处于绝对统治地位的“我至上”状态,开始关注客户的声音和反馈。
并且它已经意识到,仅在x86 CPU上进行通用计算的时代已经结束。
也正是因为如此,AMD以490亿美元收购了FPGA厂商Xilinx,随后不久又以19亿美元收购了DPU厂商。
彭桑多。
事实上,英特尔在这方面行动较早。
2017年,该公司收购了当时全球第二大FPGA厂商Altera,为其服务器CPU插上一对FPGA翅膀。
后来它还收购了一家神经网络处理器制造商。
Nervana 系统和 Habana 实验室。
但从收购后的实际运作来看,效果似乎并不明显。
相反,此后主要竞争对手AMD和Nvidia发展迅速。
经过总结经验教训,近年来,Intel在原有CPU+FPGA的基础上,挖掘了更深层次异构计算的发展潜力,提出了IPU,将CPU、FPGA、GPU、AI等功能充分融合,满足多方协同计算的需求。
市场和客户的维度需求,也开启了对竞争对手AMD和NVIDIA的反击。
未来,这三大服务器处理器厂商必将在异构计算领域进行殊死搏斗。
关于与Arm的竞争,除了上述策略外,Intel还在布局新兴的CPU架构RISC-V。
2021年6月,英特尔拟以20亿美元收购全球首家基于RISC-V的定制半导体公司SiFive。
不过,两家公司未能讨论如何将SiFive技术整合到英特尔的芯片路线图中,以及收购相关事宜。
财务条款达成一致,但收购失败。
今年2月,英特尔宣布加入全球开放硬件标准组织RISC-V International,并直接成为Premier会员。
英特尔代工服务 (IFS) 客户解决方案工程副总裁 Bob Brennan 也加入了 RISC-V 董事会和技术指导委员会。
英特尔还设立了价值10亿美元的IFS创新基金。
其合作伙伴将通过IFS制造RISC-V芯片,英特尔还将授权差异化的RISC-V IP。
不久前,该公司宣布与巴塞罗那超级计算中心(BSC)联合投资4亿欧元开发RISC-V架构处理器。
该处理器可用于构建 zettascale 超级计算机。
Intel大力投资RISC-V,一方面是为其代工业务培育市场和客户,同时也是为了应对来自Arm的竞争。
可以说,通过这些举措,英特尔以更加多元化、立体化的方式应对了Arm军团与老对手AMD在x86系列的“联合”进攻,而不仅仅是依靠单推x86 架构 CPU 和以前一样。