芯耀
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倚天一出，誰與爭鋒？
5nm、單芯600億晶體管、128核、主頻3.2GHz……首戰(zhàn)跑分就超出業(yè)內標桿20%，能效比提升50%以上。
這就是阿里平頭哥半導體，在2021云棲大會現場交出的最新造芯成果。
取名倚天710，一顆自研云端芯片，刷新了Arm服務器芯片性能紀錄。更重要的是，這也是阿里平頭哥成立以來，第一顆通用芯片。
以“生死看淡，不服就干”進軍造芯3年來，平頭哥先后推出了處理器IP玄鐵910、AI推理專用芯片含光800，并且落到地商用。
但CPU，作為計算機系統(tǒng)最核心單元，無論難度還是重要性，意義如何強調都不為過。
在專用芯片含光800發(fā)布時，阿里巴巴集團CTO、達摩院院長張建鋒謙虛表示：這是平頭哥的萬里長征第一步。
而現在，隨著倚天710發(fā)布，通用芯片的成功拿下，毫無疑問標志著平頭哥半導體來到了一個更大的里程碑節(jié)點——長征路上的艱難一役已被攻克。
同時，對于開啟商業(yè)互聯網向硬科技轉型的阿里巴巴而言，亦是標志性時刻。
倚天710，一顆怎樣的芯片？
一顆通用服務器芯片（CPU），負責接收、處理、運算服務器計算機內部所有信息，是業(yè)內公認的設計難度最高的芯片之一。
但平頭哥出手，選定的就是最具挑戰(zhàn)的賽道。
倚天710采用業(yè)界最先進的5nm工藝，單芯片容納高達600億晶體管；在芯片架構上，基于最新的Arm v9架構，內含128核CPU，主頻最高達到3.2GHz。
內存和接口方面，同樣集成業(yè)界最領先的DDR5、PCIE5.0等技術，可以有效提升芯片的傳輸速率、適配云的不同應用場景。
在行業(yè)基礎測試平臺SPECInt2017上，跑分高達440，超出此前業(yè)界標桿20%，首戰(zhàn)即巔峰。
而且性能巨獸還兼顧了功耗。
能效比相較業(yè)內標桿，實現了50%的優(yōu)化，在數據中心應用中，節(jié)能減排意義不言自明。
沒錯，數據中心、云服務，將是倚天710的最核心商用場景。
作為一顆高性能服務器芯片，倚天710針對云場景的高并發(fā)、高性能和高能效需求而設計，把最前沿的芯片設計技術與云場景的獨特需求相結合，最終實現了性能和能效比的突破。
比如云計算高并發(fā)條件下的帶寬瓶頸，倚天710就對片上互聯進行了特殊優(yōu)化設計，通過全新的流控算法，有效緩解系統(tǒng)擁塞，從而提升了系統(tǒng)效率和擴展性。
這也是為什么倚天710一出，Arm賽道服務器CPU無人能與爭鋒關鍵原因。
Arm基礎設施事業(yè)部全球副總裁鄒挺就表示：
阿里巴巴作為公有云的頭部廠商之一，為其他云服務提供商樹立了可以效仿的標桿。
對Arm來說，平頭哥在服務器處理器倚天710芯片的研發(fā)成果無疑是一項重大的里程碑，同時也驗證了Arm IP在基礎設施領域的產品路線圖以及每瓦性能的優(yōu)勢。
我們?yōu)槠筋^哥的技術團隊感到高興，期待繼續(xù)與平頭哥和阿里巴巴在芯片設計、軟件應用優(yōu)化以及生態(tài)孵化方面開展進一步深入的合作。
但即便成果如斯，阿里云智能總裁、達摩院院長張建鋒，對倚天710強調更多的，還是客戶第一。
他說，倚天710的發(fā)布，是基于阿里云“一云多芯”和“做深基礎”的商業(yè)策略的結果，初心只是希望滿足客戶多樣性的計算需求。
所以也是在這種策略之下，倚天710不選擇對外出售，主要是阿里云自用，與自研AI推理芯片含光800一樣，以云服務方式實現價值輸出。
張建鋒還表示，將繼續(xù)與英特爾、英偉達、AMD、Arm等合作伙伴保持密切合作，為客戶提供更多選擇。
首款CPU如何煉成？
平頭哥不是上來就“敢”挑戰(zhàn)通用芯片的。
在倚天710之前，平頭哥先后交貨RISC-V處理器玄鐵910、首款專用芯片含光800，對于芯片設計和流片領域，已然不再是“新人”。
但即便如此，這也不代表可以輕而易舉跨越——專用芯片到通用芯片的技術鴻溝。
如果將專用芯片類比為人類負責某一項能力的神經元，那么通用芯片，就好比大腦。
復雜性可見一斑。
所以哪怕半導體行業(yè)歷史已然不短，但全球范圍內，掌握CPU打造能力的半導體公司，也屈指可數。
可以明確的是，CPU是半導體行業(yè)設計門檻最高的芯片之一。
具體到數據中心領域，其CPU同樣是業(yè)內公認最復雜的芯片之一，其架構設計復雜，對性能、功耗要求極高……
平頭哥交貨之前，全球只有Intel、AMD、AWS、華為等公司掌握這樣的技術實力。
如果再算上制程、封裝，以及性能和功耗，能者更加寥寥。
而平頭哥不僅干了，還一干就瞄準頂級性能，擠爆牙膏，把服務器芯片帶進5nm時代。
關于芯片的工藝，用其另一個名字“集成電路”，可以更好理解。
芯片，就是由大量晶體管組成的復雜電路，其中晶體管的柵極是最窄的線條，這個線條的寬度就代表了工藝的大小。
工藝越小，單位面積所能容納的晶體管就越多，而芯片的性能也會越強，但這一數值越低，對技術的要求也越高。
在此之前，服務器芯片最先進的工藝仍為7nm，如果倚天710設計之初就定位7nm，可能會更穩(wěn)妥。
但如果要挑戰(zhàn)5nm，就得在能量密度、芯片內部結構布局等方面，有更多開創(chuàng)性的工作。
據說在研發(fā)過程中，平頭哥團隊光EDA軟件調度就多達30多種，還度定制時鐘網絡和定制IP技術，此外采用了先進的多芯片堆疊技術，就為確保了芯片性能、功耗的優(yōu)化。
為什么非要5nm？
回答是：沒得選。
平頭哥方面解釋，終端設備的寸土寸金，讓外界更容易理解制程工藝之于CPU的重要性。
但易于忽略的是，用于服務器的高性能CPU，同樣對制程工藝要求極高。
隨著算力需求突飛猛進，對服務器CPU的性能要求也在水漲船高。
如果平頭哥選擇7nm，甚至退回10nm，不僅會導致面積上的增加，而且難于放下更多的Core……
另一方面，制程越先進，芯片越小，運營成本節(jié)省也會越多。
在數據中心領域，評價芯片有專門的重要維度叫TCO，即總擁有成本，所以數據中心芯片對于功耗異常敏感，更先進的制程，會在7×24小時運轉運營中，節(jié)省更多的電力成本。
所以在研發(fā)過程中，“潛在客戶”阿里云，就明確在性能、制程工藝和功耗方面，提出了更高的要求：
如果不能比現有方案更好，那就沒有升級的必要。
如果不能比現有方案更強，也缺乏升級的說服力。
從這個維度來說，不難理解平頭哥團隊透露的“唯有最頂級才能生存”。
這不僅是自身產品能力的證明，更是平頭哥商業(yè)化、可持續(xù)經營的題中之義。
與絕大多數芯片公司不同，平頭哥的模式并非直接芯片對外售賣，而是服務云端，以阿里云對外輸出，其最大客戶就是阿里云。
但也是這種原因，讓倚天710的首戰(zhàn)即巔峰，多少有點制度優(yōu)勢的意味。
因為背靠阿里云這個全球前三的云平臺，平頭哥的云端芯片，從定義和設計之初，就比獨立供應商更能深刻理解數據中心的業(yè)務場景和需求。
可以說是真正面向需求的芯片設計模式，最終追求的也是芯片即服務。
這也能解釋，不論是AI推理芯片含光800，還是服務器CPU倚天710，為何都能有如此矚目的性能提升。
不過值得注意的是，阿里平頭哥的芯片推進，不光是這種性能上的縱深突破。
在本次云棲大會現場，另一則生態(tài)建設方向的軟進展，同樣可能影響深遠——
平頭哥方面正式宣布：開源玄鐵RISC-V系列處理器，并開放相關工具及系統(tǒng)軟件。
這也是發(fā)布玄鐵910等處理器IP后，平頭哥在RISC-V生態(tài)上的重要舉措，成為了系列處理器與基礎軟件的全球首次全棧開源案例。
在玄鐵910推出時，我們就介紹過“一個時代有一個時代的芯片”。
RISC-V架構因其開放、靈活的特性，有望成為繼Intel x86、Arm后的下一代廣泛應用的CPU架構。
但當前RISC-V架構面臨的挑戰(zhàn)也非常直接：應用碎片化、開發(fā)效率低、軟硬件適配難等等。
歸結起來就是，軟硬件生態(tài)尚需更上一層樓。
而玄鐵開源，可謂穩(wěn)準狠出擊，切中RISC-V生態(tài)發(fā)展剛需。
在AIoT領域中，平頭哥自研推出的玄鐵RISC-V系列處理器，覆蓋從低功耗到高性能的各類場景，支持AliOS、FreeRTOS、RT-Thread、Linux、Android等操作系統(tǒng)，并已成功應用于微控制器、工業(yè)控制、智能家電、智能電網、圖像處理、人工智能、多媒體和汽車電子等領域。
目前出貨更是已超25億顆，擁有超150家客戶、超500個授權數，成為國內應用規(guī)模最大的國產CPU。
所以此時開源，生態(tài)拓展的目的，再明確不過。
而且對于觀察平頭哥，這同樣是一則意義明確的風向標注腳：
這家2018年成立的半導體公司，雄心和價值，不會止于哪款芯片本身。
倚天710之后，再看平頭哥？
時間重回3年前，依然是云棲大會。
那年阿里巴巴官宣造芯投入最大升級，成立平頭哥半導體公司。
外界都關注熱議“生死看淡，不服就干”的平頭哥精神，但對于阿里這次高調造芯的未來之路，并非沒有質疑。
它是一個布局已久的決定。
從2016年阿里投資軟件定義網絡（SDN）芯片公司Barefoot，其后延展覆蓋AI芯片、物聯網芯片等領域，將翱捷科技、寒武紀、深鑒、耐能（Kneron）、中天微、恒玄科技等納入旗下。
同時達摩院中，組建起一支由半導體行業(yè)的工業(yè)界和學術界頂級專家組成的技術團隊，研究方向全面涵蓋系統(tǒng)架構、計算技術、存儲技術以及芯片工程等核心芯片設計技術，然后成立平頭哥后，率先在AI專用芯片領域取得成果。
但平頭哥的推進，依然被認為是一次過于大膽的跨界嘗試。
即便全球范圍內，也還沒有哪家公司，能夠短短數年內，完成專用芯片到通用芯片的跨越。
所以倚天710交貨，不僅是平頭哥已具備復雜大芯片設計能力的證明，也是阿里造芯標志性一役。
如果說AI專用芯片含光800的發(fā)布，被視為萬里長征第一步。
那通用芯片倚天710，則表明阿里造芯的長征行軍，完成關鍵一役。
現在平頭哥交出的成果和芯片能力證明，足以躋身頂級半導體公司序列。
其次，這同樣也是22歲阿里巴巴的歷史性時刻。
在阿里內部，2009年成立阿里云、啟動飛天操作系統(tǒng)，被看作探索前沿科技的開端。
然而過去10年來，阿里的成功，更多被認為是商業(yè)上的成功、運營上的成功，而不是科技實力上的成功。
直到2017年達摩院推出，包含AI、量子計算、自動駕駛、芯片和5G等前沿技術領域探索被明確，才讓人感知到商業(yè)巨頭面向硬科技轉身的強烈決心。
而平頭哥半導體，就是這種轉型努力的集大成者。
在最硬核、最底層的芯片半導體領域，從發(fā)布RISC-V玄鐵處理器，到發(fā)布AI芯片含光800、通用服務器芯片倚天710，平頭哥三年完成“三級跳”。
這種跨越并不容易，但正是這種難，方能證明前進方向的必要性和正確性。
幸運的是，阿里再次用成果說話，把相信變成了看見。
所以倚天710交貨，同樣也是阿里硬科技再上新臺階，從商業(yè)公司向硬科技公司轉身的標志性時刻。
當然，這甚至不止于阿里一家公司本身。
過去幾年風風雨雨里，中國在芯片領域面臨的客觀現實，震驚了所有人，教育了所有人。
中國最大的出口商品是什么？品類有爭論。
但中國最大的進口商品是什么？答案有且只有一個：芯片半導體。
盡管在芯片設計領域，不同的力量正在快馬加鞭補足短板。
但高性能CPU市場，建樹有限，始終處于落后待供應狀態(tài)。
而現在，5nm倚天710一出，局面得到根本性扭轉，在高性能服務器芯片領域，新的標桿和燈塔，日出東方。
這或許也是阿里平頭哥團隊，將這款芯片以倚天來命名的原因。
有意思的是，自交貨以來，平頭哥團隊就選取中國上古和武俠中的“神兵利劍”成為每一款產品的江湖代稱。
玄鐵是“重劍無鋒，大巧不工”的處理器IP。
含光是“視不可見，無往不利”的AI專用芯片。
而倚天……首款CPU芯片。
倚天一出，誰與爭鋒？！
李根 魚羊 博雯 發(fā)自 云棲小鎮(zhèn)
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
