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行业动态

华为自主设计的ARM芯片究竟怎样?

文字:[大][中][小] 2016-2-19    浏览次数:2459    

根据科技部公布的消息,华为海思自主设计的ARM芯片已经流片归来,并且经过多轮调试,不仅已经完成了BIOS和BMC管理软件开发,还成功开发了采用该ARM服务器芯片的双路服务器样机。目前,该ARM服务器芯片已进入试生产阶段。那么华为的ARM服务器芯片能技压群雄么?

     华为与某研究所的合作

     正如任何技术都是经过时间、金钱、人才积淀出来的,华为的IC设计能力也经过了从合作中学习到独立研发的过程。

     在IC设计方面,华为显然算不上宿将,不要说和Intel、IBM、AMD相提并论,即便是同属ARM阵营的苹果和高通也有不小的距离——虽然做的都是ARM芯片,但是购买ARM IP核授权设计SOC和自主设计微结构完全是两个技术难度。

     打个比方的话,ARM出售的IP核就是一间毛坯房,国内诸如海思、展讯、全志、瑞芯微、新岸线等IC设计公司做的工作是对毛坯房进行装修和出售,在现阶段并不具备凭借自身实力构建一个毛坯房的技术实力,由于工作量仅限于软装,也就无法查出该毛坯房是否留有后门,无法保障安全可控。
      而苹果和高通是将ARM出售的毛胚房拆除,并在拆除的过程中学习ARM构建毛坯房的技术,然后重新建造一个毛坯房,再进行软装出售,由于整个房子的结构设计完完全全是自己做到,可以确保没有后门,而且在技术实力过硬的情况下,可以设计出比ARM公版微结构性能更加强劲的产品。

      因此,即便是华为海思计过不少SOC,但在微结构设计上,华为海思在2014年前完完全全是一个新丁,这就迫切需要一个优秀的老师引进门。而在IC设计方面,地处北京的某研究所、地处长沙的某大学和地处江南水乡的某研究所堪称国内三大顶尖机构,在高性能CPU方面有着丰富的经验,华为与某研究所的合作也就理所当然了。

      在拜访的过程中,大家形成了共识,那就是单线程性能上不去的话,堆核心数量没有意义,设计一个性能强劲的微结构是当务之急。而X86服务器芯片性能强劲,ARM要想打入服务器市场,就必须走低功耗服务器芯片市场,主打低功耗差异化竞争才能夺取一定市场份额。

     但在交流中一些研究所的研究员并不看好ARM服务器芯片的市场前景,原因有两点:

     一是ARM未必会有多大的低功耗优势。虽然因为X86要兼容过去的8位、16位指令集的历史包袱,在功耗上确实会大一些(某种说法是5%—10%),但Intel在制程工艺和设计能力上的优势足以消弭这点劣势。ARM服务器芯片面对X86低功耗服务器芯片未必会具有多少功耗方面的优势,而且性能上很有可能会处于劣势。
     二是软件生态问题。虽然ARM 32已经有比较完善的软件生态,但ARM64位指令和32位指令完全是两回事,两者无法像MIPS64和MIPS32,X86 64和X86 32那样完全兼容。所以部分研究员认为,因为ARM在服务器领域的软件生态建设方面尚需时日,若要建成ARM 64的软件生态需要投入很大时间、精力和财力,因而会存在一个空档期。

     过去Intel不做低功耗服务器,仅仅是因为Intel觉得市场相对较小,不太赚钱,所以没做,并非做不了。当ARM要通过做低功耗服务器侵蚀Intel在服务器芯片市场的市场份额时,Intel完全可以利用ARM构建软件生态的空档期推出自己的低功耗服务器芯片,使原本ARM计划以低功耗服务器侵蚀X86市场份额的做法化为泡影。而这两年Intel在低功耗服务器市场发力的确应验了这些研究员的预计,一些原本打算做,或正在做ARM服务器的IC设计公司一看风头不好,直接掉头就跑,不做ARM服务器芯片了。

     但即便如此,也许是出于金钱的魔力,该研究所的一个科研团队依旧与华为共同开发了一款多核的芯片。随后,华为也设立了研究所,并从体制内挖出了不少技术人员从事ARM服务器芯片的开发,而已进入试生产的ARM 16核服务器芯片则是华为多年卧薪尝胆的技术结晶。

     华为海思的竞争对手有哪些?

     就在1月17日,贵州省人民政府与美国高通公司签署战略合作协议,成立华芯通半导体技术有限公司,贵州政府出资18.5亿占股55%,高通以技术入股持股45%。华芯通半导体技术有限公司将专注于ARM服务器芯片的开发。

   

     由于中国市场潜力巨大,商机无限。而根据国家相关文件,要到2020年将政府掌握的60台服务器全部实现国产货替代,加上国家对集成电路产业的重视,促使地方政府非常热衷于投资IC设计行业。
      其实,地方政府并非一定要选择高通。对贵州省政府而言,并非没有其他替代选择,比如可以和国防科大合作,或者和华为合作,哪怕是和龙芯和申威合作定制党政军专用服务器也未尝不可。也许是一些官僚和专家脑海中国内技术不如洋技术的观念根深蒂固,也许是为了冲GDP和渲染政绩,于是以非常优惠的条件与高通合资——中国地方政府出资18.5亿只占股55%,而高通仅以ARM服务器芯片方面的技术就占股45%。
      而华芯通目前处于草创阶段,技术底蕴几乎为零,技术团队也草台板子,还在四处挖人的进程中。华芯通的第一款产品很有可能是高通24核服务器芯片的马甲,正如宏芯的第一款芯片CP1是IBM Power8的马甲。
     相对于还处于草创阶段的华芯通,华为海思可谓兵强马壮——海思有员工8000余人,而且可以获得华为的输血。而华芯通在技术底蕴上一穷二白,只能指望高通技术转让。

     因此,现阶段华芯通根本不具备和华为竞争的实力——华为海思不是与华芯通较量,而是在与高通斗法。如果说在手机ARM芯片上,因为华为海思麒麟芯片自产自销的原因,华为和高通的芯片并没能展开直接竞争,那么两者在服务器芯片上将来也许会展开激烈的竞争。 

     此外,飞腾和AMD都是非常具有潜力的竞争对手。近年来,AMD也开始着手研发ARM服务器芯片,虽然A1100采用了ARM Cortex A57,但万一AMD将工作重心放在ARM服务器芯片的开发上,其丰富的IC设计经验将其产品非常富有竞争力,会成为华为、高通等ARM阵营IC设计公司的头号竞争对手。

   

     市场如何?

     由于无论是高通,还是华为海思设计的ARM服务器芯片的单线程性能相对于Intel来说并不强,即便不存在软件生态的问题,也不可能凭借性能从Intel手中夺取市场份额。除国防科大的“火星”之外,目前的ARM芯片还只能用于低功耗服务器领域,例如存储服务器领域。

     就产品性能而言,华为海思设计的ARM服务器芯片的微结构,即便因技术底子相对较薄弱,也因为有ARM公版微结作参考,所以性能未必会比ARM Cortex A57差多少,而高通的ARM服务器芯片的微结构性能其实也可以用骁龙820的Kryo做参照,也许并不会比ARM Cortex A72强太多。即便没有官方公布的准确数据,铁流推测,两款服务器芯片的单线程性能差距其实并不大。
      从Intel的成功经验来看,最初X86芯片的性能并不强,相对于Power、Alpha、MIPS、SPARC反而是最弱的,但是因为商业化做得好反而最终逆袭。具体到服务器方面,Intel的商业策略相对开放,并拉起了IBM、戴尔、惠普、曙光、浪潮、联想等一批合作伙伴,把产业联盟搭建了起来,而且X86服务器软件和硬件是可以独立的,卖的也更便宜。而像IBM和SUN/甲骨文的Power、SPARC服务器则是软件、硬件一体化的,利润更高,价格也更贵,对用户而言成本就很高了,进而市场不断萎缩,陷入恶性循环。

     因此,华为若要在ARM服务器市场拔得头筹,就必须有明智的商业策略和相对低廉的价格。相比较之下,10%—15%的性能差距反而并不会对市场份额占有率产生多大负面影响。而针对ARM服务器市场来说,现阶段还是需要依靠政策保护才能生存的,而在这方面,相对于高通、AMD来说,华为在和中国政府、国企等体制内单位有着更为良好的关系,特别是华为还可以采用自产自销的方式扶持海思的ARM服务器芯片,而这是高通很难做到的。因此,华为完全可以依靠垂直整合的优势,和政府、国企更好的关系,以及在产品商品化、市场化方面的优势,挤压对手的市场份额,稳步提升自己在ARM阵营的市场份额和地位。

     当然,也不排除华为的ARM服务器芯片成为ARM进军服务器芯片市场惨败而归的牺牲品,只能自产自销或政策保护过日子。但事在人为,若不放手一搏,安知成败与否。

 

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