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    四大芯片巨頭決戰數據中心

    2021-08-12
    來源: 半導體行業觀察
    關鍵詞: 芯片 數據中心

      在大數據的驅動下AI技術有了實現商用的可能性,同時,隨著智能化場景的不斷擴大,用作于數據處理和存儲的數據中心建設也在全球范圍內興起。根據Arizton的報告顯示,從投資額進行計算,預計全球超大規模數據中心市場規模將在2026年達到1276.4億美元,在2020至2026年內該市場將以超過4.02%復合年增長率保持增長。

      在這種勢頭之下,與數據中心相關的芯片市場也變得熱鬧了起來。其中以英特爾、英偉達、AMD和Marvell為代表的巨頭芯片企業都開始紛紛圍繞著數據中心芯片進行布局,尤其是在近兩年來,他們針對數據中心也進行了多筆收購,其中也包含了不少被業界所關注的巨頭并購案。

      顯然,通過收購的方式,是加快數據中心芯片布局的方式之一,而在這背后,也預示著,這四大芯片巨頭決戰數據中心的步伐也加快了。

      數據中心帶給芯片廠商的機會

      根據IDC的預測顯示,2015年到2025年,數據將以每年25%的速度增長。這些數據的增長帶動了云端計算和邊緣計算等市場的興起,他們的增長也拉動了數據中心市場的成長。由此,芯片巨頭們也在數據中心市場展開了布局。

      英特爾是全球最大PC和數據中心服務器CPU制造商,2017年初他們更是將其以“PC為中心”的戰略轉移到“以數據為中心”的業務中,從2017年初他們確立了這個戰略后,到了2019年,數據中心業務便表現出了較好的成績。到2020年,其全年財報體現出以數據為中心的轉型取得了顯著進展,數據中心業務呈迅猛發展態勢——2020年相較2019年增長11%。

      也因此,英特爾已經將以數據為中心業務的總體潛在市場規模由2021年的1600億美元調整為2022年的2000億美元。這將是公司歷史上最為重大的機遇所在。CPU是英特爾在數據中心市場發展的基石,在此基礎之上,英特爾新任CEO帕特·基辛格也在今年提出英特爾2023 CPU產品路線圖——面向數據中心的Granite Rapids,我們將采用英特爾7納米制程工藝生產計算芯片。

      AMD是英特爾在CPU領域的競爭對手之一,憑借著 EPYC系列產品,AMD再次迎來其高光時刻,同時該系列產品也為AMD進軍數據中心市場帶來了希望——根據Mercury Research的數據顯示,經過長達六年的重返數據中心的爭奪戰,到2021年第一季度,AMD的X86處理器在數據中心的銷售份額達到了11.5%。

      數據中心市場的增長也為AMD的營收帶來了提升,從其2021年第一季度顯示,AMD營業額同比增長93%,凈收入增長超300%,數據中心營業額增長超一倍。此外,根據AMD總裁兼首席執行官蘇姿豐博士Computex 2021時的演講顯示,今年還將會有100多款各大廠商的搭載EPYC處理器的服務器平臺問世,以及400多個基于EPYC處理器的實例。

      以X86架構為基礎,英特爾和AMD為代表的服務器芯片受到了數據中心的市場歡迎。在這種情況之下,憑借移動市場而崛起的Arm架構也開始向服務器芯片市場進軍,其中,Marvell是Arm服務器芯片的中佼佼者。Marvell公司副總裁兼服務器處理器事業部總經理Gopal Hegde曾發表署名文章顯示,如今數據中心已從對單線程性能的關注轉向對機架級別性能的關注,其中性能功耗比、性能成本比和TCO(總擁有成本)是部署考慮的三大關鍵因素。因此,數據中心開始采用專為特定工作負載而定制的服務器。

      這也是Arm服務器芯片在數據中心市場獲得契機的原因之一。其于去年推出的ThunderX3 也是針對云計算和HPC高性能運算市場中的特定工作負載而設計,公司希望通過 Marvell 的差異化優勢為最終客戶帶來更高的性能成本比和性能功耗比優勢。

      與上述三家芯片巨頭不同的是,英偉達則是以GPU上的優勢進入到數據中心市場。從英偉達的財報中看,數據中心市場的發展已經成為了他們營收當中重要的一部分。近幾年,英偉達的數據中心業務的表現就開始逐漸露出鋒芒——2021財年第一季度其數據中心業務首次達到了10億美元,2021財年第二季度當中,其數據中心業務收入達到17.5億美元,該項業務的收入占總營收的比重達到45%,首超游戲業務,創歷史新高。

      四大芯片廠商的數據中心布局

      但隨著數據中心市場的成長,僅憑單一的CPU或者是GPU都難以支撐這個市場的發展。因此,這四大芯片巨頭開始向更多的領域做拓展——原來在CPU領域有著優勢的企業開始向GPU、FPGA等領域進軍,而GPU企業在在試圖向多元化的方向發展,于是,我們看到了,這四大芯片廠商在數據中心市場的催化下,開始出現了交集。

      英特爾曾在2018年提出XPU異構愿景,既由標量(對應CPU)、矢量(對應GPU)、矩陣(對應ASIC)、空間(對應FPGA)組成的架構,可以進行多種架構組合。英特爾認為,必須在CPU的基礎上加入并完善GPU、FPGA、AI芯片、視覺處理芯片等不同類型的計算架構,組成一個有機的整體。

      而這也是他們能夠在數據中心市場持續發展的動力之一,因此,他們也針對這個愿景進行了布局,在自研方面,英特爾于去年11月正式發布其全新服務器GPU,即首款數據中心的獨顯產品。

      在收購方面,英特爾于2015年完成了對全球第二大FPGA 廠商Altera的收購,2018年收購無晶圓廠eASIC開始向Chiplet發展,2019年四月收購為FPGA提供IP和定制解決方案的供應商Omnitek,6月,又收購了網絡交換芯片廠商Barefoot(該收購旨在解決數據爆發式增長的問題,這些海量數據激發了對分析這些數據的計算能力的需求,也刺激了對在數據中心內交換這些數據的聯網系統的需求),2019年還對以色列數據中心AI芯片制造商Habana Labs進行了收購(雖然Habana獨立運營,但該筆收購也加強了英特爾在數據中心人工智能產品上的實力)。

      在英特爾重返獨立顯卡之前,AMD是業內唯一一家既能做高性能x86 CPU,也能做高性能GPU的公司。而隨著新的競爭的到來,AMD也對其GPU領域的發展做出了新的規劃——AMD在其2020年財報會議上宣布,公司將在通用化GPU的基礎上,將其產品定位成專注于游戲優化的RDNA和專注于運算導向的CDNA。

      在對數據中心的布局上,最值得一提的是,AMD將對FPGA領域的龍頭賽靈思的收購,這也是他們布局數據中心市場的重要一步——在擁有CPU 和 GPU 產品后,賽靈思可以為他們布局數據中心市場提供加速能力。

      從英偉達方面來看,這是一個市值曾一度超過英特爾的巨頭芯片公司,而市場對于他的看好,也來源于他們在數據中心這一市場的布局。而他們也開始突破GPU領域市場,開始向CPU市場進行發力——在今年4月,英偉達推出其基于Arm的數據中心CPU,據英偉達介紹,該芯片是專為大規模神經網絡工作負載設計的,預計將于2023年在英偉達的產品中使用。

      而針對數據中心方面的布局,英偉達也同樣逃不過用收購的方式來進行發展。這其中包括,他們以69億美元收購Mellanox獲得的網絡技術,與計劃用400億美元的價格收購Arm。

      由于英特爾、AMD、英偉達針對數據中心的布局,使得他們的產品形成了一定的競爭關系,也被行業成為是數據中心市場的三大巨頭。但在他們的發展中,尤其是英偉達以Arm架構為基礎推出了CPU之后,我們也看到了Arm架構對于數據中心市場的沖擊力,而這就不得不再提一下Marvell,這個在決戰數據中心市場中一個不可忽視的力量。

      除了他們所推出的Arm服務器芯片以外,在數據中心市場方面,Marvell 憑借著廣泛的存儲、計算、 安全與網絡產品組合帶來了同類最佳的構建模塊與架構,以優異的總擁有成本滿足了基礎設施需求,在數據中心市場而占有一席之地。

      這針對這些領域的布局,marvell也進行了多筆的收購,包括在2017年以約60億美元收購Cavium,2019年收購以太網網絡連接產品領域的Aquantia、格羅方德旗下Avera半導體子公司。2020年,他們還收購了光芯片廠商Inphi。近期,Marvell還宣布將收購供應云服務器以及邊緣數據中心的網絡交換芯片等產品的 Innovium。這些收購都將直接或間接地加強其在數據中心市場的發展。

      DPU成為當下數據中心競爭的新焦點

      如果說,向更多的領域做拓展,是這四大芯片廠商為數據中心市場的發展而打下基礎。近期,這四大芯片廠商又不約而同地將目光投向了DPU市場。

      在英偉達看來,數據中心路線圖包括CPU、GPU和DPU這三類芯片。英偉達也在今年早些時候的博客中表示:“DPU(即數據處理單元)已經成為以數據為中心的加速計算模型的第三個成員,英偉達首席執行官黃仁勛在一次演講中說:”這將代表未來計算的三大支柱之一?!斑@三者之間,CPU用于通用計算,GPU用于加速計算,而DPU在數據中心周圍移動數據,進行數據處理。

      因此,除了上文我們提到的,他們在CPU、GPU領域的成就外,他們也針對DPU這一市場進行了布局——去年英偉達發布了第一款DPU產品BlueField-2,今年的GTC上又發布了BlueField-3,BlueField-3會在明年上半年推向市場。

      英特爾則在今年推出了名為IPU產品,按照英特爾的說法,英特爾官方的說法,IPU是一種可編程網絡設備,旨在使云和通信服務提供商減少在中央處理器(CPU)方面的開銷,并充分釋放性能價值。在這種介紹下,也有人認為,這與當下主流的DPU作用類似。

      而英特爾之所以能夠在DPU領域取得成績,這也離不開當時收購Altera。從DPU的本質上看,根據THENEXTPLATFORM的分析報告顯示,在2020年,SmartNIC正在演變成DPU。SmartNIC可以通過從服務器的CPU上卸載網絡處理工作負載和任務,提高云端和私有數據中心中的服務器性能。而針對多種SmartNIC的方案來說,由于FPGA是可重編程的,因此利用FPGA實現的數據平面功能可以任意并且實時地去除和重新配置,采用這種設計可以將網絡功能提速幾個數量級,因而,也被視為是數據中心市場發展的動力之一。

      而賽靈思也是SmartNIC領域中的杰出玩家,據了解,該公司于2019年秋季收購了Solarflare Communications,并且Solarflare自2012年以來一直在構建基于ASIC和FPGA的NIC進行電子交易。由此來看,如果AMD收購了賽靈思,那么對于他們發展DPU來說也大有裨益。

      除此之外,近期,Marvell也發布了一款DPU產品,根據半導體行業觀察此前的報道顯示,Marvell將推出OCTEON 10系列DPU,這是一個全新的SoC系列,建立在TSMC的5nm工藝節點之上,在這個處理器上,將首次展示Arm的新型基礎設施處理器——Neoverse N2。根據公開消息顯示,這將是Marvell第一個基于TSMC N5P工藝的芯片設計,實際上也是同類中第一個采用該工藝的DPU。

      寫在最后

      在AI場景的催化下,數據中心市場引來了半導體行業的關注,由此也引發了一場新的競爭。在這個過程當中,數據中心業務也成為了芯片廠商們的重要營收來源之一,同時,數據中心市場為他們帶來的影響也在一定程度上反應在了其市值變化上。

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      但對于未來數據中心市場的發展而言,這個市場可能會由這些芯片巨頭廠商所主導,但并不意味著其他廠商沒有機會,一些細分領域的巨頭和初創公司也將會是這個市場中另外一股不可忽視的勢力。

      




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