今日杭州舉行的云棲大會(huì)上，阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥重磅發(fā)布了公司自研的云芯片——倚天710。也就是說，備受期待的阿里巴巴自研服務(wù)器芯片終亮相。
據(jù)介紹，該芯片基于Arm最新的ARMv9架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用業(yè)界最先進(jìn)的5nm工藝制造，單芯片容納高達(dá)600億晶體管。具體而言，倚天710內(nèi)含128個(gè)CPU內(nèi)核，主頻最高達(dá)到3.2GHz，能同時(shí)兼顧性能和功耗；在內(nèi)存和接口方面，倚天710集成了業(yè)界最領(lǐng)先的DDR5、PCIe5.0等技術(shù)，能有效提升芯片的傳輸速率，并且可適配云的不同應(yīng)用場景。
從SPECInt2017基礎(chǔ)測試平臺(tái)的測試數(shù)據(jù)可以看到，倚天710跑分達(dá)到440分，是性能最強(qiáng)的服務(wù)器芯片，超出業(yè)界標(biāo)桿20%，能效比優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿50%，能有效幫助數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排。
眾所周知，過去多年來，全球公有云業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，給相關(guān)供應(yīng)商帶來了機(jī)會(huì)，隨之而來的數(shù)據(jù)中心建設(shè)也給廠商帶來了巨大的成本壓力。得益于架構(gòu)本身高性能、低功耗和低成本的優(yōu)勢，Arm服務(wù)器芯片在過去幾年深受云廠商喜愛，亞馬遜旗下的AWS也通過自研的Graviton系列給客戶提供提供了新選擇，國內(nèi)的華為也是當(dāng)中的重要參與者。此外還有Ampere computing和飛騰等一系列第三方的Arm服務(wù)器芯片供應(yīng)商。
這次阿里巴巴宣布入局這個(gè)領(lǐng)域，就是他們的一次重要里程碑。
全球首顆5納米Arm服務(wù)器芯片
據(jù)了解，在倚天710以前，全球所有的Arm服務(wù)器芯片（甚至放大到所有服務(wù)器芯片）都是基于7nm以上工藝打造的，換而言之，阿里巴巴“倚天710”是全球首顆基于5nm工藝打造的Arm服務(wù)器芯片。
正如前文所說，這顆芯片采用了很多最領(lǐng)先的技術(shù)，當(dāng)中包括ARMv9、DDR5、PCIe5.0等等，這些技術(shù)都是剛剛誕生不久，而平頭哥團(tuán)隊(duì)則對(duì)此做了深度定制，同時(shí)也引入了許多自研技術(shù)。而在面向服務(wù)器芯片最大的應(yīng)用場景——“云”的高并發(fā)、高性能和高能效需求，平頭哥團(tuán)隊(duì)在“倚天710”上做了很多針對(duì)性的設(shè)計(jì)，將領(lǐng)先的芯片設(shè)計(jì)技術(shù)與云場景的獨(dú)特需求相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)了性能和能效比的突破。
據(jù)平頭哥方面介紹，“倚天710”是一顆從前端架構(gòu)設(shè)計(jì)到后端物理實(shí)現(xiàn)都是自研的芯片。在這過程中，不但要求他們需要克服工藝以及IP不成熟帶來的困難，還要求他們針對(duì)云場景的獨(dú)特要求做定制化設(shè)計(jì)，技術(shù)上保障性能、功耗的均衡。
首先，在前端設(shè)計(jì)方面；據(jù)平頭哥介紹，為了解決核數(shù)眾多條件下的帶寬瓶頸，公司對(duì)芯片的片上互聯(lián)作出特殊優(yōu)化，并采用新的流控算法和降低系統(tǒng)反壓，有效提升了系統(tǒng)效率和擴(kuò)展性，使單核高性能有效地轉(zhuǎn)化為整個(gè)系統(tǒng)的高性能。此外，通過新的系統(tǒng)地址到DRAM地址的轉(zhuǎn)換機(jī)制，能讓芯片擁有安全、非安全隔離、多NUMA、異常通道隔離等多種特性，同時(shí)DRAM讀寫效率大幅度提升。
來到后端物理實(shí)現(xiàn)方面，平頭哥團(tuán)隊(duì)通過靈活調(diào)度多達(dá)30種不同EDA軟件、深度定制時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)和定制IP技術(shù)對(duì)芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，公司還采用了先進(jìn)的多芯片堆疊技術(shù)，成功確保了芯片性能、功耗的優(yōu)化。
如上所述，性能、成本和功耗是云服務(wù)商及云上企業(yè)關(guān)注的核心，而這也正是倚天710針對(duì)性設(shè)計(jì)所聚焦解決的問題。事實(shí)上他們將領(lǐng)先的芯片設(shè)計(jì)技術(shù)與云場景的獨(dú)特需求相結(jié)合，也最終實(shí)現(xiàn)了性能和能效比的突破。此外，倚天710與阿里巴巴的飛天操作系統(tǒng)協(xié)同，還能為云上客戶提供高性價(jià)比的云服務(wù)。
相關(guān)資料顯示，阿里巴巴早兩年推出的含光800已規(guī)模化部署于阿里云，基于這顆自研芯片的阿里云為云上企業(yè)提供了差異化選擇，目前已應(yīng)用于搜索推薦、視頻直播等場景。而此次發(fā)布的倚天710也即將在阿里云數(shù)據(jù)中心部署，并逐步服務(wù)云上企業(yè)。
阿里云智能總裁、達(dá)摩院院長張建鋒表示：“基于阿里云‘一云多芯’和‘做深基礎(chǔ)’的商業(yè)策略，我們發(fā)布倚天710，希望滿足客戶多樣性的計(jì)算需求，這款芯片不出售，主要是阿里云自用”。
“我們將繼續(xù)與英特爾、英偉達(dá)、AMD、ARM等合作伙伴保持密切合作，為客戶提供更多選擇。”張建鋒進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)。
據(jù)介紹，目前，阿里云已全面兼容x86、ARM、RISC-V等主流芯片架構(gòu)，自研倚天710進(jìn)一步豐富了阿里云的底層技術(shù)架構(gòu)，并與飛天操作系統(tǒng)協(xié)同，為云上客戶提供高性價(jià)比的云服務(wù)。
從專用到通用，阿里造芯長征突破艱難一役
對(duì)于成立于2018年的平頭哥來說，倚天710并不是他們的首款芯片，如上文談到的含光800，就是他們在2019年云棲大會(huì)扔出來的一個(gè)芯片“重磅炸彈”。
據(jù)當(dāng)時(shí)的資料介紹，含光800是阿里巴巴第一顆自研芯片，也是全球性能最強(qiáng)的AI芯片，性能打破了當(dāng)時(shí)的AI芯片記錄，性能及能效比全球第一，在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的ResNet-50測試中，含光800推理性能達(dá)到78563 IPS，比業(yè)界最好的AI芯片性能高4倍；能效比500 IPS/W，是第二名的3.3倍。在杭州城市大腦的業(yè)務(wù)測試中，1顆含光800的算力相當(dāng)于10顆GPU。
而這次倚天710發(fā)布，對(duì)阿里巴巴有了更深層次的意義。因?yàn)檫@標(biāo)志著平頭哥完成了從專用到通用的轉(zhuǎn)變，突破了阿里造芯長征中的艱難一役。通用處理器芯片是數(shù)據(jù)中心最復(fù)雜的芯片之一，其架構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)性能、功耗要求極高，尤其是高端CPU研發(fā)，幾乎是芯片設(shè)計(jì)天花板所在。長期以來，具備這一技術(shù)實(shí)力的企業(yè)寥寥可數(shù)，此前僅有Intel、AMD、AWS、華為等少數(shù)公司在此之列。阿里平頭哥問世僅3年，憑著“生死看淡、不服就干”的勁頭突破技術(shù)瓶頸，闖入第一梯隊(duì)，實(shí)屬不易。
能在芯片領(lǐng)域獲得這樣的成就，始于阿里巴巴團(tuán)隊(duì)從2016年開始的厚積薄發(fā)。
2016年11月，阿里投資軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）芯片公司Barefoot。該公司主要設(shè)計(jì)和生產(chǎn)可編程網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)芯片、系統(tǒng)和軟件，曾開發(fā)出世界上第一個(gè)SDN芯片。此后，阿里巴巴又投資了翱捷科技、寒武紀(jì)、深鑒、耐能（Kneron）、中天微、恒玄科技等多家芯片公司，覆蓋AI芯片、物聯(lián)網(wǎng)芯片等領(lǐng)域。
2017年，阿里成立達(dá)摩院，其投身芯片研發(fā)的雄心日漸顯露。成立后不久，達(dá)摩院也迅速組建了一支由半導(dǎo)體行業(yè)工業(yè)界和學(xué)術(shù)界頂級(jí)專家組成的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，研究方向全面涵蓋系統(tǒng)架構(gòu)、計(jì)算技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)以及芯片工程等核心芯片設(shè)計(jì)技術(shù)。
2018年，阿里巴巴全資收購大陸唯一擁有自主嵌入式CPU IP core的中天微。按照阿里巴巴當(dāng)時(shí)的說法，此次收購“基于阿里對(duì)芯片領(lǐng)域的長期關(guān)注和自身業(yè)務(wù)需求”，希望借此在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等芯片競爭“新賽道”上提升中國芯片的競爭力。也就是在這一年，達(dá)摩院芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)與中天微團(tuán)隊(duì)合并成立平頭哥半導(dǎo)體公司，后者一躍成為全球?yàn)閿?shù)不多同時(shí)擁有處理器IP及芯片設(shè)計(jì)能力的半導(dǎo)體公司。
得益于深厚的技術(shù)儲(chǔ)備，平頭哥成立短短幾年內(nèi)，屢創(chuàng)佳績。
在處理器IP方面，平頭哥核心團(tuán)隊(duì)擁有十年以上的CPU IP和芯片研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，長期從事自研指令集架構(gòu)、CPU微體系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)芯片產(chǎn)品的研發(fā)，累計(jì)開發(fā)了十多款玄鐵系列嵌入式CPU IP核，這些產(chǎn)品均已得到大規(guī)模量產(chǎn)的驗(yàn)證，累計(jì)出貨量超過25億顆；在云端芯片方面，背靠全球前三的云平臺(tái)阿里云，平頭哥能深刻理解數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)場景和需求，因此能夠更高效地研發(fā)業(yè)界一流的芯片，目前，平頭哥已擁有含光800 AI推理芯片、倚天710通用芯片，這兩顆芯片均實(shí)現(xiàn)了性能的突破。
雖然已經(jīng)推出多款業(yè)界領(lǐng)先的芯片類產(chǎn)品，但阿里巴巴強(qiáng)調(diào)，公司未來會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持投入芯片的研發(fā)。因?yàn)樵谒麄兛磥恚酒怯?jì)算系統(tǒng)的核心，也是所有互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、創(chuàng)新科技的基礎(chǔ)。阿里巴巴集團(tuán)橫跨電商、物流、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、全球化等場景，擁有世界上最挑戰(zhàn)、最豐富的計(jì)算場景、網(wǎng)絡(luò)場景、機(jī)器學(xué)習(xí)場景，需要使用大量芯片，自研芯片能夠降低阿里巴巴集團(tuán)內(nèi)部整體計(jì)算的成本。
與此同時(shí)，阿里云穩(wěn)居全球云計(jì)算廠商前三、亞太第一的位置，倚天710、含光800等自研芯片還可通過阿里云輸出給全社會(huì)，以更高的性能和更低的成本賦能更多的企業(yè)，讓企業(yè)隨時(shí)隨地可以享受到極致算力。
寫在最后
過去幾年，在終端需求多樣化、差異化競爭以及人工智能興起等多個(gè)因素影響下，數(shù)據(jù)中心在漸漸發(fā)生變化。傳統(tǒng)的服務(wù)器芯片也逐漸不能完全滿足“云”的需求，進(jìn)而興起了芯片定制化的需求。而承載了Arm架構(gòu)多種優(yōu)勢的Arm服務(wù)器芯片以及在特定領(lǐng)域擁有高性價(jià)比的AI芯片就成為了廠商追逐的目標(biāo)，“倚天710”和“含光800”正是面對(duì)這些需求而生的。
對(duì)于阿里巴巴而言，這些芯片和后續(xù)的產(chǎn)品將完善公司做深基礎(chǔ)的戰(zhàn)略，也給公司云服務(wù)的未來帶來巨大的想象空間。
此外，過去兩年頻發(fā)的地緣政治問題，把中國半導(dǎo)體的短板充分地暴露地在大家眼前。
根據(jù)知名統(tǒng)計(jì)公司ICinsights的報(bào)告，統(tǒng)計(jì)IDM和Fabless 2020年在集成電路市場的份額，美國公司以55％的市占率遙遙領(lǐng)先，緊隨其后的是韓國公司（市場份額為21％）、中國臺(tái)灣公司（7%）憑借其無晶圓廠公司IC銷售額的優(yōu)勢，占IC總銷售額的7％，比歐洲和日本公司（都是6%）高出1個(gè)百分點(diǎn)。來自中國大陸的公司則僅占全球IC市場的5％。具體到CPU這個(gè)領(lǐng)域，差距更是明顯。
由此可見，于中國芯片產(chǎn)業(yè)而言，阿里平頭哥“倚天710”的發(fā)布具有重要意義。寄望未來，相信這家極具潛力的科技巨頭將在中國芯片產(chǎn)業(yè)未來的崛起中扮演關(guān)鍵的角色。
