全球高性能CPU市場(chǎng)又增加了一個(gè)重磅玩家。

2021年10月19日云棲大會(huì)，阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥發(fā)布自研為云而生的高性能CPU倚天710，同時(shí)還推出搭載倚天710的“磐久”云原生服務(wù)器。這是繼2018年云棲大會(huì)發(fā)布的含光800云端AI推理芯片之后，平頭哥最新的自研芯片，也表明其自研高性能芯片的設(shè)計(jì)能力從專(zhuān)用AI芯片走向了通用CPU芯片。

阿里云智能總裁、達(dá)摩院院長(zhǎng)張建鋒

雷鋒網(wǎng)了解到，倚天710采用最新的Armv9架構(gòu)，基于最先進(jìn)的5nm工藝，單芯片集成600億晶體管，CPU核心數(shù)高達(dá)128個(gè)，最高主頻為3.2GHZ。倚天710不僅是全球首款采用5nm工藝的服務(wù)器芯片，也集成了最新的內(nèi)存DDR5和PCIE5.0。

也就是說(shuō)，從架構(gòu)到制造工藝，從CPU核心到內(nèi)存和接口，倚天710都擁有當(dāng)下CPU最先進(jìn)的技術(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集SPECint2017的數(shù)據(jù)顯示，倚天710的分?jǐn)?shù)達(dá)到440，超出業(yè)界標(biāo)桿20%，能效比提升50%以上。

阿里花費(fèi)數(shù)億美元打造一款高性能CPU的價(jià)值和目的何在？ 

倚天710集最先進(jìn)技術(shù)于一身

概括倚天710的特性，那就是集先進(jìn)技術(shù)于一身。

先看最底層指令集架構(gòu)，倚天710采用的是Arm今年三月才發(fā)布的面向新十年的Armv9架構(gòu)。根據(jù)Arm發(fā)布的產(chǎn)品，雷鋒網(wǎng)預(yù)計(jì)倚天710采用的是Arm Neoverse N2核心，兼具性能和能效。

一般而言，Arm只會(huì)為其最新的架構(gòu)選擇少數(shù)幾家合作伙伴，阿里平頭哥作為首個(gè)宣布采用Armv9架構(gòu)的公司，不僅顯示了雙方在合作上的深入，也能體現(xiàn)出平頭哥在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的能力。

基于最新的指令集，倚天710包含了高達(dá)128個(gè)核心。之所以說(shuō)是高達(dá)，是因?yàn)榻衲?月AMD發(fā)布的最新一代服務(wù)器CPU EPYC，最高為64核128線程，4月英特爾發(fā)布的第三代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，核心數(shù)是40核。

與倚天710核數(shù)更為接近的，是同樣采用Arm架構(gòu)的Ampere（安晟培）在2020年投產(chǎn)的80核云原生服務(wù)器CPU Ampere Altra。Ampere的128核CPU計(jì)劃在今年第三季度投產(chǎn)，同樣采用5nm工藝。

倚天710即將在阿里云數(shù)據(jù)中心部署，然后逐步服務(wù)云上企業(yè)。

再?gòu)牡讓蛹軜?gòu)轉(zhuǎn)向制造工藝，倚天710采用的是5nm工藝，這一節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被應(yīng)用于蘋(píng)果A15芯片，但倚天710是首個(gè)采用5nm工藝的服務(wù)器CPU。最新的架構(gòu)加上最新的工藝，自然會(huì)對(duì)芯片設(shè)計(jì)的能力有較高要求。

但相比之下，解決上百個(gè)核心帶來(lái)的帶寬瓶頸更考驗(yàn)平頭哥。過(guò)去數(shù)年間，處理器核心性能的提升速度遠(yuǎn)超帶寬的性能提升速度，這限制了CPU計(jì)算性能的提升，就像是“茶壺里面倒餃子”。

據(jù)悉，為了解決帶寬瓶頸，平頭哥對(duì)片上互聯(lián)作了特殊優(yōu)化，采用新的流控算法，降低系統(tǒng)反壓，有效提升了系統(tǒng)效率和擴(kuò)展性，使單核高性能有效地轉(zhuǎn)化為整個(gè)系統(tǒng)的高性能。

另外，倚天710通過(guò)新的系統(tǒng)地址到DRAM地址的轉(zhuǎn)換機(jī)制，支持安全、非安全隔離、多NUMA、異常通道隔離多種特性，同時(shí)DRAM讀寫(xiě)效率大幅度提升。

除了從芯片設(shè)計(jì)的前端進(jìn)行優(yōu)化，倚天710在后端物理實(shí)現(xiàn)方面也克服了諸多挑戰(zhàn)，包括靈活調(diào)度多達(dá)30種不同EDA軟件、深度定制時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)和定制IP技術(shù)。

倚天710還采用了先進(jìn)封裝技術(shù)，集成業(yè)界最領(lǐng)先的內(nèi)存DDR5和接口PCIE5.0技術(shù)，有效提升芯片的傳輸速率，并且可適配云的不同應(yīng)用場(chǎng)景，最終實(shí)現(xiàn)了性能和能效的優(yōu)勢(shì)。

花費(fèi)數(shù)億美元打造云CPU的價(jià)值

倚天710集成如此多先進(jìn)技術(shù)，也意味著這款芯片的成本非常高昂。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)International Business Strategies (IBS)的研究數(shù)據(jù)顯示，28nm之后芯片的成本迅速上升。28nm工藝的成本為0.629億美元，到了7nm和5nm，芯片的成本迅速暴增，5nm將增至4.76億美元。

來(lái)源BIS

芯片是一個(gè)典型需要以量取勝的行業(yè)，一款芯片從設(shè)計(jì)到制造，采用先進(jìn)制程成本高達(dá)數(shù)億美元，只有芯片有足夠大的量，才能擁有成本優(yōu)勢(shì)，這也是為什么只有手機(jī)這樣的產(chǎn)品才能持續(xù)采用最先進(jìn)的制程。

倚天710作為一款阿里為云而定制的芯片，阿里明確表示不對(duì)外出售，這意味著其出貨量難以達(dá)到手機(jī)的數(shù)億量級(jí)。那么，從單顆芯片成本的角度看，平頭哥自研一款5nm的CPU芯片很難實(shí)現(xiàn)芯片的以量取勝。但如果從總體擁有成本和公司整體的競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)分析，自研高性能CPU有非常重要的價(jià)值。

IDC最新今年7月發(fā)布的2021年第一季度中國(guó)公有云市場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，季度內(nèi)IaaS+PaaS市場(chǎng)規(guī)模達(dá)46.32億美元（301億人民幣），其中阿里云排名第一，市場(chǎng)份額為40%。另?yè)?jù)Gartner 2021年報(bào)告，云基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)市場(chǎng)呈現(xiàn)穩(wěn)固、集中格局，在全球范圍，超過(guò)90%的云市場(chǎng)向亞馬遜、微軟、阿里云、谷歌等前四家云廠商集中。

阿里云作為芯片的最大使用者之一，在全球建設(shè)了數(shù)百個(gè)云數(shù)據(jù)中心，能夠支撐阿里自研芯片。

但更重要的是，阿里云的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們也正在通過(guò)自研芯片來(lái)增強(qiáng)自身優(yōu)勢(shì)。亞馬遜自研的Arm CPU已經(jīng)展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，谷歌的TPU也已經(jīng)在云中被廣泛使用。

這樣看來(lái)，阿里為云研發(fā)CPU和AI芯片成為其提供差異化服務(wù)，保持領(lǐng)導(dǎo)力的關(guān)鍵。

同樣，阿里自研芯片的優(yōu)勢(shì)也已經(jīng)展現(xiàn)，2020年10月30日開(kāi)始，淘寶用戶的搜索請(qǐng)求均由含光800處理，其支持的淘寶主搜全鏈路吞吐率性能達(dá)到GPU性能的3倍左右。在杭州城市大腦的業(yè)務(wù)測(cè)試中，1顆含光800的算力相當(dāng)于10顆GPU。

同時(shí)，基于對(duì)自身業(yè)務(wù)理解定制的AI芯片也能讓阿里云提供更多更好的AI云服務(wù)，比如圖像搜索、場(chǎng)景識(shí)別、視頻內(nèi)容識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等場(chǎng)景。

因此，無(wú)論從總體擁有成本，還是公司戰(zhàn)略的角度，自研芯片是阿里云的必然選擇。并且自研的芯片越早應(yīng)用，自研芯片的決心越堅(jiān)定，越有利于阿里云提供高性能，差異化的云服務(wù)，保持和提升領(lǐng)導(dǎo)力。

可以看到，倚天710從前端架構(gòu)設(shè)計(jì)到后端物理實(shí)現(xiàn)都是自研，并且集成了最先進(jìn)的技術(shù)。

阿里成芯片公司？

從2018年阿里平頭哥成立到現(xiàn)在，短短三年間阿里已經(jīng)擁有了自研AI芯片含光800，自研云端CPU倚天710，還開(kāi)發(fā)了十多款玄鐵系列嵌入式RISC-V指令集CPU IP核，累計(jì)出貨量超過(guò)25億顆。

這不禁讓人疑問(wèn)，阿里是要取代現(xiàn)有的芯片公司了嗎？

答案是否定的，以阿里為代表的科技巨頭自研芯片的核心原因是市場(chǎng)上的芯片性能越來(lái)越難以滿足其包括AI在內(nèi)的新興業(yè)務(wù)，以及提供差異化功能的需求。另外，最先進(jìn)的CPU和GPU售價(jià)高昂，且功耗高，此時(shí)基于對(duì)自身業(yè)務(wù)的理解有針對(duì)性開(kāi)發(fā)芯片成為了一個(gè)更好的選擇。

阿里云智能總裁、達(dá)摩院院長(zhǎng)張建鋒表示：“基于阿里云‘一云多芯’和‘做深基礎(chǔ)’的商業(yè)策略，我們發(fā)布倚天710，希望滿足客戶多樣性的計(jì)算需求。我們將繼續(xù)與英特爾、英偉達(dá)、AMD等合作伙伴保持密切合作?！?/strong>

對(duì)于第三方芯片公司來(lái)說(shuō)，其業(yè)務(wù)的核心是盡可能多銷(xiāo)售芯片。

但對(duì)于阿里這樣的系統(tǒng)公司，直接為用戶提供系統(tǒng)級(jí)服務(wù)，芯片只是其提供更好、更具差異化服務(wù)的關(guān)鍵，銷(xiāo)售芯片并非其目標(biāo)，既然如此，芯片的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用策略和路徑和傳統(tǒng)芯片公司并不會(huì)相同。

比如，倚天710與飛天操作系統(tǒng)協(xié)同，能為云上客戶提供高性價(jià)比的云服務(wù)。還有，基于從云到端的芯片，阿里能夠更好的發(fā)展其AIoT生態(tài)，構(gòu)建一個(gè)更強(qiáng)大的生態(tài)。

從處理器到服務(wù)器，再到操作系統(tǒng)，阿里正在從系統(tǒng)層級(jí)實(shí)現(xiàn)全面的自主，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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