英特爾和華為在高性能CPU市場即將迎來一戰

• 2020 年 2 月 5 日
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英特爾不久前公布的2019第四季度財報輕鬆超越了預期，服務器CPU和提供相關產品的數據中心集團（DCG）收入增長19％絕對是這份漂亮成績單中不可忽略的亮點。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，隨着計算機國產替代“3-5-2”的推進，來自Arm服務器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

高性能計算（HPC）市場利潤豐厚且已經連續增長多年，目前至少有x86、Arm、Power三種CPU架構，超過6家可靠的供應商，英特爾的x86 CPU在很長一段時間佔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陣營的挑戰。

一個陣營是英特爾所處的x86領域。AMD Epyc的勢頭將使英特爾面臨自Opteron（皓龍，AMD 2003年推出的64位處理器）時代以來最激烈的競爭。幾乎可以確定第，二代Epyc CPU（又名“羅馬”）將搶佔英特爾在服務器領域（包括HPC）的市場份額。

AMD憑藉令人印象深刻的性價比搶佔英特爾在服務器CPU市場的份額，同時，Arm陣營也在緩慢進入服務器CPU領域。

之所以說緩慢，是因為從技術角度看，與x86或任何其它通用處理器，Arm指令集架構處理器沒有任何特殊的優勢。但Arm的優勢在於，其IP可授權，這讓該架構可以滿足不同市場定製處理器的需求，這和全球軟件生態系統捆綁在一起。

目前，富士通、Marvell、亞馬遜、華為都已經推出了基於Arm指令集的高性能服務器CPU。一直跟蹤HPC中Arm CPU銷售情況的Hyperion Research的數據顯示，2019年有50,000顆Arm芯片被用於HPC， Hyperion預計該數字到2020年將超過233,000顆，到2024年將超過610,000顆。

Hyperion Research預計，在未來五年中，該領域Arm處理器收入的複合年增長率為64.7％。

當然，即便Arm處理器維持較高的增長率，但x86處理器在未來5年甚至更長時間仍將主導HPC CPU市場。

補充一句，雖然IBM Power架構CPU也被用於HPC，還有OpenPower計劃，但遊戲的唯一玩家仍然只有IBM，所以在可以遇見的未來，Power架構似乎只能扮演次要角色。

國產替代需求強勁，華為Arm處理器迎來機遇

從中興事件到華為事件，無論是國家、政府還是個人都深刻地意識到掌握核心關鍵技術的重要性，由此，多個領域都在加速國產替代的速度。根據證券日報此前的一篇報道，中國可能在未來3年內逐步停用外國計算機設備和軟件。

據稱，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。按此進度，中國需要更換2000萬件至3000萬件外國設備。

IDC預測，到2023年，全球計算產業投資空間1.14萬億美元。中國計算產業投資空間1043億美元，接近全球的10%，是全球計算產業發展的主要推動力和增長引擎。

另有研究機構的數據指出，中國計算終端設備市場規模接近4000億元，其中，電腦市場規模約2500億元，服務器市場規模約1200億元。

但是，中國企業目前僅在整機製造等價值量最低的環節具有一定優勢，在利潤率最高、產值最大的核心芯片（CPU、GPU等）和操作系統OS、辦公軟件等市場依舊處於弱勢地位。

僅就CPU而言，這一領域國內代表性的公司就是龍芯中科，其已經推出了桌面CPU和服務器CPU。去年12月，龍芯中科發佈的最新產品在工藝不變的條件下，通過微結構的設計優化，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，但要和業內最領先的產品相比，依舊難以競爭。

顯然，自主可控的HPC CPU在國內有強勁的需求，機遇也由此產生。除了龍芯中科，華為在去年也發佈了高性能服務器CPU。

鯤鵬的三步走策略

2019年1月7日，華為推出了當時業界最高性能的Arm指令集架構處理器鯤鵬920以及基於該處理器的TaiShan服務器。據悉，鯤鵬920由華為公司自主設計，採用最先進的7nm半導體製程工藝製造，通過優化分支預測算法、提升運算單元數量、改進內存子系統架構等一系列微架構設計，大幅提高處理器性能。

具體性能表現上，鯤鵬920主頻可達2.6GHz，單芯片可支持64核，集成8通道DDR4，內存帶寬超出業界主流46%。芯片集成100G RoCE以太網卡功能，大幅提高系統集成度。

同時，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界主流速率的兩倍，有效提升存儲及各類加速器的性能。

從Benchmark表現看，典型主頻下，SPECint Benchmark評分超過930，超出業界標杆25%。同時，能效比優於業界標杆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。

雷鋒網了解到，華為圍繞鯤鵬處理器打造了 “算、存、傳、管、智”五個子系統的芯片族，歷經十幾年，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一代、研發一代、規劃一代的演進節奏，壯大鯤鵬計算產業。

然而，芯片的競爭，特別是企業級芯片的成功，最終還是生態的競爭。這個生態包括硬件、軟件、行業應用、產業政策、開發者體系以及標準體系。

根據《鯤鵬計算產業發展白皮書》，為了建立和壯大鯤鵬計算產品，華為在硬件領域會開放服務器主板和PC主板，也會優先支持有意願有能力的廠家發展機遇鯤鵬處理器的主板的自由品牌整機。

值得注意的是，華為表示其開發TaiShan服務器的根本目的是立標杆，使能產業鏈。條件成熟時，華為可逐步停止TaiShan服務器銷售業務，轉為以主板和部件等方式全面支持和服務更多整機廠商共同發展。

軟件方面，華為會針對鯤鵬計算產業，通過建立openeuler.org社區，開源OS源代碼，並貢獻經過調優的鯤鵬處理器驅動代碼，開放編譯器、JDK、軟件庫等基礎工具等方式，統一代碼來源，縮短廠家構建基於openEuler的發行版OS的開發周期。

鯤鵬計算產業的行業應用則會通過產業聯盟、開源社區、OpenLab、行業標準組織一起完善產業鏈，實現打通行業全棧，幫助行業簡單高效地遷移到鯤鵬計算平台，持續發展壯大。

另外，華為還計劃通過鯤鵬生態創新中心、行業聯盟、產業聯盟等運作機制，協同產業界各方制定相應的發展策略，達成產業共識。

開源生態的建設會從與上下游廠家、開發者和用戶共同打造openEuler開源社區，構建跨平台、統一和開源的操作系統；藉助華為在社區的影響力，將最佳實踐貢獻到主流開源社區；與業界主流的CI 提供商、開源基金會以及華為雲合作，向主流開源社區貢獻CI環境三個方面來構建。

開發者體系的建設方面，華為計劃通過高校、科研院所、培訓機構合作培養鯤鵬計算產業人才，通過職業認證體系打開開發者的職業上升通道。

標準體系方面，鯤鵬計算產業會通過硬件、固件、軟件、測試的開放標準，順應市場和客戶的訴求。

總體而言，鯤鵬計算產業從關鍵行業試點到全行業、全場景產業鏈建設目標，計劃分為三個階段來實現：第一階段試點，標杆行業典型場景；第二階段推廣，行業擴展，數字化業務創新；第三個階段深化，全行業全場景。

能否撼動英特爾霸主地位？

計劃是宏偉的，但現實往往是殘酷的。對於企業級服務器CPU而言，替代的成本會遠遠高於帶來的收益，因此想要進入這一市場門檻極高，難度也很大。

因此，即便市場上出現性能和功耗都更有優勢的可替代產品，想要獲得訂單也非常困難。但華為似乎已經找到了一個好的切入點。

白皮書中有這麼一句話，“在全球鯤鵬計算廠商的共同努力下，已經構築了相對完整的基礎軟件生態，在政務等重點行業的生態也初步成型。業界主流的Linux操作系統、虛擬化軟件、數據庫、中間件等基礎軟件均全面支持鯤鵬處理器；在政府、金融、電信和互聯網等行業的主要場景已經規模商用。”

而政務、電信、金融和互聯網正是鯤鵬計算產業發展試點階段的三大應用領域。

那麼具體的進度如何？華為表示，從2019年Q4開始，逐步開放基於標準規範的服務器主板和PC主板，廠商基於主板開發自有品牌的整機產品，產品上市周期可大幅縮短。

另外，在2020年Q1完成重點行業標杆項目建設，可滿足20%業務場景遷移至鯤鵬計算平台，形成重點行業重點業務的技術架構部署參考設計。

還有，英偉達在去年六月宣布CUDA支持Arm處理器，要知道，英偉達HPC GPU市場擁有絕對的領導力，CUDA的支持為Arm進入超算市場解決了一個重要的挑戰。

這意味着，隨着鯤鵬計算平台從試點應用逐步擴展到全場景，英特爾和華為在服務器CPU市場即將迎來一戰，至於在桌面級CPU市場雙方是否也會成為競爭對手，這就需要看鯤鵬是否會推出桌面級CPU以及這一市場的競爭情況。

不過，正如IDC給出的觀點一樣，未來計算產業發展方向必然是多種計算架構共存，雲服務的普及將會加速這一進程。

雷鋒網認為，數字經濟、物聯網市場巨大的規模，足以給不同的廠商生存空間，競爭並不意味着非此即彼，更不意味着沒有合作。況且，想要撼動英特爾在這一市場的地位，生態建設，可靠的合作夥伴、穩定可靠的供貨都是一系列巨大挑戰，絕非一朝一夕的事情。