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CPU“芯”战事,Arm浪潮涌向何方

发布日期:2022-09-18 07:36    点击次数:136

  

  21世纪经济报道见习记者李强 北京报道

  在所有芯片分类中,作为运算及控制中心,CPU一直是驱动各行业智能化发展的最核心芯片。根据IC Insights数据,2021年全球CPU总销售额超830亿美元,由于其技术壁垒极高,市场格局也极为稳定,基本为英特尔、高通、AMD等巨头垄断。

  而在全球半导体产业链持续割裂的背景下,国内市场对于“自主可控”的需求愈发高涨,国产化的市场氛围也在悄然氤氲。

  自2021年至今,十几家CPU初创企业涌现,靠着核心人员华丽的职业履历,吸引了高瓴等机构参与,融资进展颇为迅速。

  以此芯科技为例,创始人孙文剑是前AMD客户定制部中国区负责人,CTO刘芳曾任职苹果核心架构师,参与并负责了多代A系列、M系列处理器的CPU、GPU、SoC架构设计,自2月份以来,已完成多轮累计1亿美元的融资。

  新选手如雨后春笋,老玩家也在加速“升空”。

  6月24日和8月12日,龙芯中科、海光信息两家有着中科院背景的CPU企业先后登陆科创板,拉升着外界对国产CPU的关注度。

  想象拉满

  发展之初,基于不同场景下的性能需求,CPU发展出了不同的架构路线,最主要的是x86架构和Arm架构。

  其中,x86以其强大的算力和出色的性能几乎垄断PC端市场,主要玩家为英特尔、AMD;Arm则依靠释放其低功耗的核心能力在移动端领域大放异彩,代表的则是高通、联发科等。

  随着Arm架构的不断成熟、算力及能效比的逐步提升,Arm的性能短板得以延长,在某些特定的用户需求场景下,手机、平板等移动端甚至开始出现“性能过剩”的概念,于是开始有科技公司尝试将Arm芯片应用在PC、服务器等领域。

  2020年,苹果正式宣布放弃x86架构的英特尔处理器,推出了Arm架构的自研M1芯片,结果搭载M1芯片的Mac电脑比x86笔记本的待机时间更长,能效比更高,在10W的功耗限制下,M1芯片可提供传统x86笔记本处理器2倍以上的CPU性能。

  作为科技行业的标杆,苹果在Arm选择上的决绝与取得的成效,无疑代表着某种风向,更重要的是,苹果成功地将x86的PC市场炸开缺口。

  面对x86“被抛弃”,强如英特尔也似乎难挡大势。2021年10月,英特尔CEO Pat Gelsinger表示,希望未来能通过创造比苹果“更好的芯片”来赢回苹果的业务。

  不只是苹果,曾经共富贵的“老战友”微软也在试图把路走宽。

  在过去的PC互联网时代,英特尔不断推出更强性能的CPU芯片,而微软则不断升级Windows系统来消化英特尔提升的算力,二者通过建立软硬件深度绑定的“Wintel联盟”,利用各自的技术壁垒奠定了两大巨头在PC时代的龙头地位。

  近年来,除了寻求与英特尔之外的更多芯片供应商合作,微软也正在为自家的Azure云计算服务器以及Surface设备设计Arm芯片,同时亚马逊、谷歌等科技巨头也都在自研Arm服务器CPU队伍中。

  2018年,亚马逊研发出基于Arm架构的自研服务器CPU——Graviton,至今已推出3代并在AWS(亚马逊云科技)服务器中积极推进部署,2021年Arm架构处理器的部署已达其整体服务器建设的15%,预计2020年将超过20%。

  近期国内涌现的一批初创企业中,大多瞄准的也是Arm架构CPU,可以说,Arm对于x86传统市场的蚕食,成为这波CPU国产创业潮的技术背景。

  需求强劲

  随着云计算、大数据、人工智能等技术的铺开,承载算力增长的服务器市场稳健增长。

  根据工信部发布的数据,2021年,我国算力核心产业规模达1.5万亿元。截至2022年6月底,我国在用数据中心机架总规模超过590万标准机架,服务器规模近2000万台,算力总规模排名全球第二。

  根据中信证券研报,2021年全球服务器出货量为1354万台,国内服务器出货量375万台,预测对应CPU市场规模为799亿元,增速14%。

  一方面,中国服务器市场亟需国产服务器CPU芯片提高话语权,另一方面,电信、金融等行业端信创进入爆发期,在“安全自主可控”需求的拉动下,处于起步阶段,技术生态相对羸弱的国产CPU企业也迎来了“绿洲市场”。

  以中国电信为例,在2020-2021年近7万台的服务器集采中,国产CPU(H系列)占比为35.5%,总量为24823台。其中华为、紫光华山、同方股份使用鲲鹏芯片;中科可控、浪潮信息使用海光芯片。

  而在2022-2023年服务器集中采购项目中,国产芯片采购规模占比26.7%,值得注意的是,尽管比例有所下滑,但由于集采总量激增至20万台,国产CPU的市场仍在扩大。

  2021年10月,阿里旗下半导体公司平头哥发布了用于数据中心的Arm架构服务器CPU倚天710,打响了创业Arm CPU公司起跑的发令枪。

  倚天710问世前后,启灵芯、西芯、鸿钧微、遇贤微等多个阿里平头哥背景的创业公司进入了投资人视野。

  业内人士向记者直言,只需要获得IP内核授权,基于半成品进行后端设计,尤其像服务器CPU可以通过堆核解决性能问题,攒出一个能用的CPU并不难。

  “对于大厂出来的团队,他一看服务器CPU这么简单,就会说‘凑几个人我也能干’,商业化路径短,造出来有市场就能卖。”上述人士分析道。

  挑战重重

  Arm势头固然凶猛,但x86也不会轻易交出权杖,对于造芯新势力而言,破局更是艰难。

  随着近几十年的发展,Arm和x86所代表的两种路径互相吸取对方的优点,在性能等方面的差距也在缩小,维持二者市场“表面和谐”的核心是二者各自的生态壁垒。

  先到先得、赢者通吃是CPU行业的特性,x86+Windows、Arm+android已经绑定多年,软件生态相互独立,因此一直以来,x86进军移动领域铩羽而归,Arm想在PC和服务器市场上有所建树也困难重重。

  之所以苹果能够做到“阵营转换”,是因为对内容生态具备足够的控制力,开发者们及时主动跟进,兼容等问题得以解决,同时绑定自家产品,实现市场买单,而不管是谷歌在android,还是微软在Windows,都缺乏这样的号召力。

  这显然也不是造芯新势力能够独立解决的,其中聚焦PC端有代表性的如此芯科技,远远没有服务器市场上那么热闹,不过在市场格局变化中,初创企业也可以搭巨头“便车”来寻求机会。

  在苹果M1芯片的刺激下,微软和高通在WoA(Windows on Arm)笔记本产品上的研发也获得了新的动力。

  今年2月,微软加入为Arm生态开发软件的全球合作组织Linaro,通过和Arm(英国Arm公司)、高通构建的联合团队来加强支持WoA原生应用开发的生态,值得注意的是,尽管只是一家初创企业,目前此芯科技也跻身其中。

  另外,在获得联想创投的投资后,此芯将业务方向确定为电脑CPU芯片,对标其CTO刘芳曾参与的苹果M1芯片。

  作为此芯的战略投资方,2021年,联想去年卖出8190万台个人电脑,全球市占率23.5%,中国(大陆)市占率近40%,这毫无疑问是此芯商业化落地的重要助力。

  “这两年融资环境变了,之前看团队,现在则是商业化落地,之前融到资但商业化难以落地的企业,将来能不能维系是一个问题。”业内人士告诉记者,这也是大量ARM服务器CPU初创企业面临的问题。

  根据IDC数据,2021年中国服务器市场出货量达到391.1万台,同比增长8.4%,其中x86服务器出货量为375.1万台,占比达95.9%。也就是说,到目前为止服务器市场仍是被X86架构垄断。

  目前,Arm架构在数据中心服务器仍只是小批量采购,且基本都是云厂商巨头超大规模的数据中心为主推动,以企业为主导的数据中心市场进度缓慢。

  华为等云厂商下场亲自参与Arm服务器CPU自研和推广,其逻辑是基于自身定制化需求实现“自产自销”,服务器市场需求不对外开放,相反这些大厂随时也可以参与外部国内市场份额的争夺。

  另外,和造芯新势力同台竞技的,还有龙芯中科等背景和技术都更为深厚的老一批玩家,市场争夺极为激烈。

  “虽然Arm服务器CPU符合时代发展趋势,但这是不是一家创业公司的机会可能还要存疑。”上述人士对记者表示。

  并且,造芯新势力们基于Arm CPU IP进行集成开发是一种同质化的竞争,也未能实现真正的独立自主,想要在市场竞争中活下来,这些初创企业还是要在自研CPU核心、硬件IP以及软硬件系统优化等方面下功夫,然而炮制一家中国的英特尔、高通注定异常艰难。

  近日,国内Arm CPU初创企业启灵芯于停止运营,有消息称是由于合伙人之间无法就控制权达成共识。同样也有着明星团队,同样融资顺利的启灵芯,成为这波CPU创业潮中的第一个“哑炮”。

  还未起跑便已经退赛,着实有些可惜,但芯片创业道阻且长,如何在巨头们的纵横捭阖中左右逢源,寻找差异化市场,一步步实现商业落地,考验着造芯新势力们的生存艺术。

  (作者:李强 编辑:张伟贤)

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责任编辑:王翔



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