對話Ampere產品高級副總裁Jeff Wittich

• 2020 年 3 月 12 日
• 筆記

雲計算市場渴求新算力，伺服器端CPU應儘快變革

圖 | Ampere產品高級副總裁 Jeff Wittich

市場需求的變化要求雲計算產業鏈變革，Ampere抓住的正是這樣的機會。

策劃&撰寫：Lynn

雲計算市場越來越大。

2019年開始，隨著全球各大傳統企業，包括商業銀行的全面上雲，雲計算開啟了高速發展時代。從人類歷史上的第一張黑洞照片到疫情期間的全民網課、線上會議與藥物研發，它在科研探索、教育等場景中扮演的角色越來越重要。

然而在應用需求猛增的情況下，產業底層廠商需要面臨的問題也隨之而來：算力無止境加持下，如何順應市場需求，搭建新型大規模數據中心？以及如何最大程度控制成本？

作為業內資深工程師，Ampere產品高級副總裁Jeff Wittich對此也是感觸頗多，「如今的數據中心對延時、散熱、功耗等性能的需求已大不相同，機器學習、邊緣計算等需求日益強烈，市場需要一種新型的算力了。」

大勢所趨，雲計算與傳統計算差異化愈加明顯

提起雲計算，從互聯網時代到如今AI時代，它的發展歷程就是共享經濟在計算領域的演進史。如今因為各類場景數字化升級的推進，其應用領域和應用層次也一直在不斷擴大。

如Jeff提到，因近兩年深度學習、機器視覺等技術的大規模應用，雲計算產業的發展也來到了歷史的拐點。與過去傳統計算相比，如今雲計算需要支撐的應用已然千變萬化，相應地，其軟硬體（數據中心及相關平台）構造複雜度也必須要有所顛覆。

「具體到性能上，與過去相比，如今雲計算有著容器和微服務快速轉變、部署密度高、能效低、高度支援AI和機器學習等要求，這給既有的解決方案提出了很大挑戰。」

以能效為例，有統計數據顯示，2019年數據中心電力消耗佔據全球能耗的3%，而預計到2030年，其電力消耗佔比將會持續增長至11%。

類比來看，該消耗量已經可以與電力消耗巨大的行業（如航空）比肩了，而因電力消耗，數據中心運營成本居高不下，這極大地妨礙全球算力的發展進度。

接下來，5G商用、AI應用市場的擴大呈必然趨勢，雲計算平台技術的變革也因此迫在眉睫。

重新設計CPU，「80內核、單核單執行緒」高度匹配雲計算

放眼市場，受需求變化影響，GoogleKubernetes陣營已越來越強大，Google、亞馬遜均開啟了自研伺服器晶片模式，而Arm也終於找到了x86市場的突破口，華為等廠商紛紛基於ARM架構重建數據中心。

對於初創公司Ampere來說，市場機會也出現了。

Jeff指出，「因為需要滿足不同場景的需求，客戶對伺服器晶片的要求也開始多樣化，而它具體可以歸結為三類：一是超高性能；二是全平台可擴展；三是高密度和高能效。但目前市場上並沒有一款能夠解決這些問題的晶片。」

因此，在瞄準了市場的需求之後，Ampere團隊打破既有桎梏，基於Armv8.2+架構，操刀設計了新一代伺服器CPU，也是首款滿足這三類需求的處理器晶片——Ampere Altra。

「Ampere Altra可以滿足上述三類要求，非常適合現在的雲環境，因此我們說它是世界首款雲原生處理器。」

具體去看，Ampere Altra處理器能夠提供可預測高性能，單路具備80核，支援兩路平台；同時利用monolithic die（即單晶片設計）製程，其所有的核在Mesh網路互連下相互連結，保證了高頻寬和一致性互聯Mesh網路；此外，它還能提供非常高的記憶體頻寬和記憶體密度。

除了高性能，在可擴展性上，Altra處理器可以根據不同環境適配邊緣到超大規模雲需求，尤其在支援包括像容器、微服務等計算模型上，該晶片非常好用。

而為了實現高能效，除了高密度設計，設計團隊還專門為電源管理、散熱等相關服務配備了控制伺服器，使其在雲環境中有最佳的功耗表現。

當然，不僅僅是以滿足三類需求為核心設計邏輯，在具體細節上，Ampere團隊也做了非常縝密的考量和布局。

Jeff舉例說，「Ampere Altra處理器的80個64位ARM的CPU內核，每一個核最高的頻率是3.0G赫茲，所有內核都能在turbo模式下持續運行，可實現滿負荷的雲計算工作流；同時除了每一個核專屬的L1和L2快取之外，我們在系統級別還配備了一個32MB大快取，可以顯著減少延時、隔離干擾；另外，該晶片的整數運算和浮點運算性能都非常強大。而通過單核單執行緒的設計，我們消除了單物理核多執行緒設計中多用戶共享資源的爭奪引起的 「相鄰干擾」 問題，實現提供100％的可預測性能核心。」

如此種種，作為首款面向雲計算的CPU，Ampere Altra處理器還是足夠讓人印象深刻。

市場需求激增，新型伺服器前景可觀

但是，出自初創公司團隊的手筆，這款新芯型片到底能不能夠開闢屬於自己的市場？

Jeff認為完全不用擔心，「因為雲計算的多樣性需求，我們發現客戶在部署大規模數據中心時，對硬體模組多樣性的需求也十分強烈。如微軟和甲骨文，他們已經在嘗試使用我們的晶片，我們收到的回饋也很好。」

事實上，如Jeff所言，隨著雲服務市場需求的增長，數據中心規模愈趨於大規模，各類硬體模組也進入了百家爭鳴時代，留給新型晶片的機會越來越多。而且全球雲服務市場規模在不斷擴大，Ampere可以搶佔的細分市場規模也很可觀。統計數據顯示，2019年雲服務整體市場規模為1071億美元（7500億元），同比增長37.6%，2020年預計達到1410億美元，依然能夠實現32%的增速，前景可期。

「此外，Altra處理器是基於ARM架構設計的，Arm強大的生態會降低我們進入市場的門檻。我們都知道，Arm在終端上已經形成了生態，但是除了終端，Arm在伺服器端也有了大幅增長。尤其是考慮市場對低功耗的需求和Arm自身技術的成熟，ARM架構在雲計算市場其實已經極具競爭力。」

確實，因ARM架構的技術趨於成熟，近兩年以華為、微軟為代表的巨頭已經紛紛轉向了Arm。目前ARM架構也已經可以支援包括Linux、BSD、Windows在內的所有大型作業系統、容器和虛擬化工具如Docker、VMware、KVM和Kubernetes等，以及CUDA、Java等語言。

最後

當然，產品售出後，客戶所憂心的初創公司的持續性升級能力和服務問題，Jeff也認為完全沒有擔心的必要，「對於雲提供商來說，Altra處理器的性能表現很重要，但我們認為更重要的是，Ampere有能力以一個固定的節奏持續升級處理器。」

值得一提的是，由於團隊強大的實力和背景，即便作為初創公司，一直以來Ampere在業內的受關注度絲毫不低。同時由凱雷集團（Carlyle Group）資助，在2019年4月，它還曾獲得Arm的二輪融資。