服务器CPU后起之秀挑战英特尔和AMD

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其中，受关注度较高的有以下三个：首先就是苹果正式宣布在其Mac系列电脑中放弃使用传统的英特尔CPU，改用自研的Arm架构处理器;其次，在全球超算TOP500最新排名榜上，搭载Arm处理器的Fugaku夺冠，这也创造了Arm芯片的历史;再有，就是Arm服务器CPU新锐推出了128核的新品。

与前几年不断传出各种负面消息相比，最近两年，Arm服务器CPU的好消息不断，似乎经过技术迭代和性能提升，以及下游用户对非x86架构服务器CPU需求欲望不断提升，Arm服务器CPU在技术和市场两方面都处在上升状态，虽然与x86系的整体竞争力还有明显差距，但其发展势头似乎迅猛了很多，进入了快速发展期。

之所以如此，首先是因为很多大客户特别需要Arm结构CPU所提供的性能，另外，基于Arm的软件生态系统，包括APP和操作系统也在不断成熟，再有，x86系的创新也在减速。

而云计算的发展，也给了Arm架构处理器发展机会，CPU需要一些特殊的性质和特点来满足云原生的特点，具体包括：一、可预测的高性能;二、高扩展性;三、高能效。

128核Arm服务器芯片出世

基于这样的市场需求，今年3月，Ampere公司推出了80核的Arm服务器芯片Altra系列，具有高内存带宽和高密度等特点。

在过去几个月当中，该公司一直和中国、美国的几家世界级云服务商进行密切的合作，主要集中于研究如何能够提高客户应用的性能。在深知客户的应用痛点之后，Ampere又推出了加强版的Altra Max，其最大的特点就是具有128个内核。

从80到128，内核的扩展对数据中心整体性能的提升有怎样的帮助呢?首先就是最受业界关注的可扩展性。为此，该公司将其Altra系列与英特尔和AMD的处理器进行了对比。随着核数的增加，性能扩展也呈现线性增长。

Ampere 产品高级副总裁Jeff Wittich表示：“随着核数增加到160个，我们能够实现理论上最理想性能的98%。”

 

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图1：Ampere 产品高级副总裁Jeff Wittich

如图2所示，与AMD的EPYC和英特尔的Xeon相比，Altra的可扩展性有明显优势。

EPYC方面，随着线程的增加，性能没有得到相应的增加。Xeon的表现还不如EPYC，他没有体现出相应性能增加，而且在很早的时候，在线程数量达到20多的时候，性能已经显示出下降的态势。

由于英特尔之前不是主要着力于性能的改善，所以随着线程的增加，功率会逐渐下降。Jeff Wittich认为，特别是在云的环境下，这两款处理器的缺点更加明显，因为随着用户越来越多，他们可能享受到性能下降的速度非常快。

相反，在使用Altra处理器的时候，在云端随着新的用户增加，新用户在工作流上云之后所享受到的处理器性能和以前是一样的，不会出现衰减。

 

 

图2

预计到2023年，80%的工作负载将会迁移到微服务上，这意味着未来会需要更好的单核可预测性，每个核的性能是可预测的;需要更高的内核密度，要求单核的功耗更低，功效更好，而且这种趋势在未来也会不断的加速。这也是推出128核Altra Max处理器的原因。

Altra Max也是基于台积电7nm制程工艺的，它的样品会在2020年第四季度提供。据Jeff Wittich介绍，Altra Max和Altra两款产品是插槽兼容的，有同样的内存。这就意味着客户用于Altra的开发平台，也可以用于Altra Max。

未来，Ampere还会有一系列的产品推出，包括一款5nm制程工艺的Future，将在2022年面市。

5nm的这款产品已经完成了测试芯片的流片。Jeff Wittich表示，Ampere设计的理念就是让云的服务商和ODM使用起来非常方便，每个品类都支持两个插槽，都有同样的IO扩展性。

我们一共有11个品类的系列产品，云和ODM客户可以根据他们的应用类型和TDP偏好进行选择。较低TDP的功耗也是非常有益的，与AMD的EPYC相比，同样是64核，Altra的TDP能够做到100以下，随着TDP的下降，所展现出的性能优势会更加明显。

在一些功耗要求很低的应用场景，如边缘计算方面，能够提供32个高性能内核，而其TDP只有45到58Watts。Jeff Wittich表示：“没有其他的同类产品能够像我们一样提供这么多高性能的内核和如此低的功耗，并且不需要使用风扇。”

 

 

图3对于客户从x86移植到Arm的问题，Jeff Wittich表示，在这个过程中，特别是应用到Altra处理器的终端用户所需要做的工作越来越少，我们有一些软件工程师在进行这方面的支持工作，保证基础方面的工作顺利进行。我们也对系统跟内核进行优化，Java方面也做了很多基础性工作。我们每天都会对一些基础软件的迭代更新进行实时整合更新，这些基础系统软件在Altra平台上运行没有问题。

合作伙伴

据Jeff Wittich介绍，Ampere已经拥有多家合作伙伴，如packet、CLOUDFLARE、Scaleway、Phoenics、GenyMotion，以及英伟达等。

据悉，Ampere已经与packet合作了很多年，这是一家为云开发者提供基础设施及服务的供应商，packet已经开始使用Altra处理器。CLOUDFLARE主要做网页的存管，他们对Altra处理器的功耗以及性能非常赞赏，据悉，今年年底他们会发布使用Altra处理器的一些相关数据指标。

此外，该公司还与整个生态系统中其他类型的合作伙伴有合作，比如一些ODM，他们也将Ampere的产品集成，为终端用户提供服务。Phoenics将在未来几个月内将Altra系列产品加入到他们提供的系列产品当中。

Jeff Wittich表示：“未来几个月，我们还会宣布一系列新的系统集成商合作伙伴，特别是中国的合作伙伴。”GenyMotion将会基于Altra系列产品向市场提供相关服务。Genymobile主要提供安卓虚拟设施和服务，这在中国的发展前景是非常广大的。

最近，英伟达宣布他们提供了一系列的工具和CUDA库，都是基于Arm的版本。过去几年，Ampere一直在和英伟达合作，使用Altra处理器，帮助他们开发基于显卡的软件堆栈。未来，AI、图像处理等都能运行在 Altra处理器上。此外，有一些中国大型云服务商也在使用Altra。