ARM伺服器晶元新玩家入局，Ampere對Intel發起新衝擊
本文由半導體行業觀察翻譯自nextplatform，謝謝。
編者按：
日前，一則英特爾前總裁投身ARM伺服器晶元領域，叫板老東家的新聞在業內掀起了軒然大波。報道中表示，前英特爾總裁雷尼·詹姆斯（Renee James）在凱雷集團（The Carlyle Group）的支持下，運營了一家叫做Ampere的公司，新公司已經推出了首款ARM伺服器晶元。據了解，凱雷集團是一家上市的投資公司，投資過近300家凈資產1700億美元的公司，2017年通過投資獲得約40億美元的管理費用和收入。
其實兩年前，在MACOM收購ARM服務型晶元供應商Applied Micro開發多年的X Gene伺服器處理器（X Gene server processor）沒多久後，凱雷資本又涉足拿下相關業務。這一舉動意味著凱雷資本認為ARM伺服器可以很好地用於數據中心（datacenter）領域，由於該公司不會輕易投資任何技術，因此業界認為ARM伺服器晶元的勝率大增。
之前我們說過，凱雷資本旗下的Project Denver LLC公司收購了Applied Micro的伺服器晶元設計，儘管此公司與英偉達長期擱置的「Project Denver」項目（這個項目旨在將ARM處理器用於GPU）的名稱相同，但它從來沒有收購過此項目。
英偉達的Project Denver是該公司七年前以未來特斯拉（Tesla）產品的形式推出的產品（意在實現遊戲和其它嵌入系統Tegra系列的混合CPU-GPU），但卻在幾年後悄悄地被擱置了。我們曾就此公司名字「Project Denver」的由來問過曾任Applied Micro計算業務的軟體和平台工程的副總裁Kumar Sankaran（如今他在Ampere從事同樣的工作，但他告訴我們這只是一個巧合。
如果這不是巧合，英偉達的技術也在其中的話就非常有趣了。但現在也很有趣，現在Applied Micro技術有了凱雷資本的支持，並會用於未來Ampere的晶元中，這對高通（Qualcomm）和Cavium的ARM晶元造成了一定的威脅，也會讓英特爾和AMD在數據中心領域的業務損失一部分市場。但奇怪的是，Applied Micro還擁有大量的網路技術，但卻沒有被凱雷資本收購。這是一個嚴格的合作協議，據Sankaran說，儘管Ampere可以創建自己的以25 Gb /秒、50 Gb /秒或100 Gb /秒速度運行的網路介面卡，將其嵌入未來的晶元單元系統中，但它並不想開發自己的交換ASIC（Sankaran並沒有透露Ampere的計劃）。
Ampere有超強的團隊陣容：
首先，創始人是之前是英特爾副總裁的Renee James（之後將晶元巨頭的首席執行官位置轉交至Brian Krzanich），她在英特爾擔任過多個職位，曾負責公司的McAfee安全軟體部門。
然後是在英特爾工作多年的財務專家Chi Miller（前身為蘋果公司財務總監）加入Ampere擔任首席運營官兼首席財務官，我們相信他會嚴格地控制公司的財務狀況。
Rohit Vidwans，在英特爾工作了26年，領導了許多代的Atom和Xeon處理器開發，現在是Ampere的硬體工程的執行副總裁。
之後是Atiq Bajwa，30年英特爾的老將，曾是X86架構的帶頭人，現在是Arm伺服器晶元新貴的主架構師。
Greg favor，曾是AMD的研究員，K6和K7開發團隊的一員，也是Applied Micro的X Gene處理器的首席架構師，現在是Ampere的高級研究員。
總的來說，這是一個很可怕的團隊。
從以下圖片，我們可以看到他們Ampere關注的市場：
與高通的「Amberwing」Centriq 2400處理器和Cavium的ThunderX和ThunderX2處理器的選定型號一樣，Ampere專註於雲伺服器市場，也就是想打入超大規模和雲市場。從上圖你可以看到，伺服器CPU市場增長緩慢，年複合增長率為3％，但其中的雲計算部分（使用Ampere的定義，不是我們的）每年增長15％，到2021年將佔伺服器晶元出貨量的50％左右。
我們可以預測到，IT廠商或許不會因為公共雲而大量買入原始Arm伺服器，但由於成本優勢，Arm處理器可以（也將會）投入使用，運行各種數據和存儲工作。
Ampere也知道這一點，因為Applied Micro先前已經將「Storm」X-Gene 1和「Shadowcat」X-Gene 2處理器在此方面進行了超過25,000次概念驗證和機器測試。 X-Gene-1採用台灣半導體製造公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp）的40納米工藝，提供8個強大和定製的2.4 GHz的Armv8內核；X-Gene 2理論上可以通過RoCE增強網路擴展到16個內核，但儘管使用了28納米工藝（工藝上的很大進步），也只能在2.8 GHz運行8個內核。
2015年11月Applied Micro提出了「Skylark」X-Gene 3晶元項目的具體規劃，之後在2016年10月推出，Applied Micro採用了台積電16納米的FinFET工藝，內核數量增加，時鐘頻率略有增加，內存通道增加了一倍（達到八個），DDR4減速。 Applied Micro表示X-Gene 3將擁有32個內核，採用更傳統的L2和L3高速緩存架構，並支持高達1 TB的2.67 GHz DDR4內存，這比英特爾「Skylake」Xeon SP Silver和Gold處理器的帶寬和容量高出33%。X-Gene 3晶元還在8個控制器上集成了SATA I / O埠和42通道PCI-Express外設帶寬。
不管怎麼說，這是一個非常強大的伺服器晶元，完全可以與Epyc或Centriq或ThunderX2等晶元競爭。然而它並不針對更強的Xeon SP Platinum和IBM的Power9。但沒關係，來日方長。
X-Gene 3晶元在2017年3月開始試樣，預計將於今年第一季度開始量產。 （Sankaran告訴The Next Platform ，已放棄X-Gene 1和X-Gene 2晶元）鑒於Applied Micro和MACOM過去六個月的變動，X-Gene 3晶元的交付已延遲至2018年下半年，但Sankaran說，Ampere不希望只是一個測試平台，我們期望客戶投入生產。該晶元出現後，將不再被叫做X-Gene，而成為一個新的品牌，以此作為起點繼續推進。而且，重要的是，它在原來設計的基礎上有所調整——以比16納米先進的工藝實現，並且時鐘速度可以提升到3.3GHz。
下圖展示了Ampere晶元的競爭優勢：
上表中有趣的一點是，Ampere提供了SPECint_rate2006 CPU測試的整數性能（integer performance），list price和熱設計功耗值(thermal design point)（我們認為是32個內核部分的最大值）。英特爾最高端的伺服器（四個），28個內核的Xeon SP-8180M晶元（時鐘頻率為2.5 GHz），在同一測試中的額定值為5530，這意味著每個插槽（socket）的額定值約為1383。
英特爾晶元的list price是13,011美元，在同樣的測試中，每SPEC性能達到9.40美元，每瓦特對應6.74單位性能。上圖中的X-Gene 3 晶元在500個單位的性能上性能並不高，但每單位性能是1.90美元，每瓦特對應4.0單位性能。這比英特爾的每瓦性能提高了40％。
當然，這並不是真正的比較，因為Armv8內核不是Xeon SP內核，但也確實表示了最壞的情況。如果研究每機架（rack）的計算密度和成本，所有的加起來，與Xeon SP Gold和Silver比較，差距可能沒有那麼大。拿Xeon SP-6152 Gold來說，它有22個內核，時鐘頻率是2.1GHz。雙socket機器的額定值為2120，即每socket的整數性能為1060，140瓦特，3655美元，或者說每單位性能3.45美元，每瓦7.6單位性能。後者又一次地比正在交付的Ampere X-Gene 3好。但你可以購買兩個Ampere晶元來實現相同的性能，花費更少。
這一切都證明了Ampere更好，而且差距將會大到使它打入超大規模和雲數據中心市場。記得要在系統層面看事物，而不僅僅在CPU層面。
Sankaran解釋說：「大多數人的痛點在於降低總擁有成本（TCO），在我們想要的市場——網路層，數據分析，大數據和存儲——我們的上市給客戶提供了每rack相同性能下一個更低的TCO。TCO由三個向量組成：功耗，性能和價格。如果你以各種方式來調節這三個因素，就可以大大節省成本，這也是公司改變架構的原因。系統級別要實現的TCO取決於工作負載。在存儲方面，任何大於5%的TCO都是一件大事，因為存儲平台（storage platform）主要受到存儲介質（storage media）的影響。這與大數據或Web基礎設施不同，它們主要在於計算成本，這種情況下，任何節省大於15％TCO的情況下都要改變架構。」
這與Google告訴我們的結果是一致的，那就是因為20%的成本節省改變架構。
Ampere目前正在研發多於兩代的X-Gene 3晶元，接下來是X-Gene 3的後續產品。下一個將會是剛成立的Ampere團隊設計的第一個晶元，有相似的功率範圍——所有大約125瓦，但性能更高，因此有更高的性能功耗比。在此之後，我們很難去預測。Ampere可能會繼續與TSMC合作降低其工藝尺寸，但Sankaran說公司一直在尋找競爭者的工藝路線圖。對於英特爾，它並沒有做太多的晶圓廠工作；三星做一些；台積電（TSMC）則是完全的代工廠；而格羅方德（GlobalFoundries）也是完全的代工廠商，如果台積電不能一如既往地減小其工藝尺寸，那麼格羅方德將有望贏得一些業務。
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