倚天出鞘！600億晶體管，阿里服務器CPU來了，巨頭造芯戰升級

作者 |  心緣
編輯 |  漠影芯東西10月19日報道，剛剛，在2021云棲大會主論壇現場，阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥推出自研云原生處理器芯片倚天710，采用5nm工藝，單芯片容納高達600億晶體管。這是業界性能最強的Arm服務器芯片，性能超過業界標桿20%，能效比提升50%以上。

作為阿里第一顆為云而生的CPU芯片，倚天710無疑是阿里云推進“一云多芯”策略的重要一步，將于阿里云數據中心部署應用，率先在今年雙11應用，并逐步服務云上企業。至此，阿里成為繼亞馬遜、華為后，全球第三家擁有自研Arm服務器芯片的云計算廠商。除了進軍服務器芯片外，阿里平頭哥還宣布玄鐵CPU已出貨超25億顆，成為國內應用規模最大的國產CPU，并宣布開源其玄鐵RISC-V系列處理器，開放相關工具及系統軟件。業界首款5nm服務器芯片：128核、600億晶體管

阿里云智能總裁、達摩院院長張建鋒說，基于阿里云“一云多芯”和“做深基礎”的商業策略，平頭哥發布倚天710，以滿足客戶多樣性的計算需求。這款CPU針對云場景的高并發、高性能和高能效需求而設計，將領先的芯片設計技術與云場景的獨特需求相結合，基于最新ARMv9架構，內含128核CPU，主頻最高達到3.2GHz，能同時兼顧性能和能效比。這也是業界第一顆采用5nm工藝的服務器芯片，單芯片容納高達600億個晶體管。由于5nm工藝對能量密度、芯片內部結構的布局要求極高，平頭哥在研發過程中靈活調度多達30種不同EDA軟件、深度定制時鐘網絡和定制IP技術，并采用了先進的多芯片堆疊技術，以確保芯片性能、功耗的優化。

在內存和接口方面，倚天710集成了業界先進的DDR5、PCIE5.0等技術，可有效提升芯片的傳輸速率，并適配云的不同應用場景。為了解決云計算高并發條件下的帶寬瓶頸，倚天710針對片上互聯進行了特殊優化設計，通過全新的流控算法，有效緩解系統擁塞，從而提升了系統效率和擴展性。在全球權威CPU基準測試集SPECint2017上，倚天710的分數達到440，超出業界標桿20%，能效比優于業界標桿50%以上，能有效幫助數據中心節能減排。

張建鋒說，阿里在全球管理著超過150萬臺服務器。而成功自研云端芯片，不僅有助于降低阿里巴巴集團內部整體計算的成本，還能通過阿里云向外輸出，帶給云上客戶更高性價比的選擇。
倚天710亮劍背后，Arm吹響沖鋒號角

通用處理器芯片是數據中心最復雜的芯片之一，其架構設計之復雜、技術難度之高，致使多年以來，掌握這一技術實力的企業屈指可數。全球三大指令集架構中，x86儼然是服務器芯片市場的主宰者，x86霸主英特爾長期占據主導地位，另一位x86核心玩家AMD亦在近年異軍突起。但過去三年間，市場格局開始發生變動——Arm向服務器市場吹起了沖鋒的號角。2018年10月，Arm宣布將推出一款專為云數據中心、邊緣計算及5G網絡市場而打造的全新品牌——Neoverse系列服務器處理器，并逐步完善V、N、E三大系列產品路線圖。日益增長的Arm服務器處理器IP核性能，遞給了云計算廠商有力的造芯武器。2018年11月，全球第一大云服務商亞馬遜AWS推出基于Arm架構的首款AWS Graviton服務器芯片；2019年1月，華為推出基于Arm架構的7nm 64核服務器芯片鯤鵬920；2019年12月，亞馬遜AWS推出采用Arm Neoverse N1內核的7nm第二代Graviton服務器芯片。獨立服務器芯片供應商也抓住這一機遇。2018年成立的安晟培半導體（Ampere Computing）在2020年6月公布業界首款擁有128核CPU的Arm服務器芯片Ampere Altra Max。在國內，飛騰已基于Arm架構研發多代服務器芯片。

盡管倚天710“出鞘”稍晚，但無論是業界首發5nm還是創新架構設計，都展現了平頭哥研發設計大型復雜芯片的能力。按照公開信息，Ampere和飛騰均計劃在明年上新5nm服務器芯片。與其他自研芯片的云廠商類似，倚天710不會出售，主要是阿里云自用。阿里云已全面兼容x86、Arm、RISC-V等主流芯片架構，自研倚天710進一步豐富了阿里云的底層技術架構，并與飛天操作系統深度協同，為云上客戶提供高性價比的云服務。阿里云智能總裁、達摩院院長張建鋒表示：“我們將繼續與英特爾、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。”

對于阿里云自身而言，倚天710的問世，意味著從底層芯片、云操作系統到存儲、網絡、數據庫系統，阿里云已經實現全棧自研。
“一云多芯”策略加持，阿里持續擴張芯版圖

在業界，阿里自研芯片早已不算新鮮事。自2016年11月投資軟件定義網絡（SDN）芯片公司Barefoot起，阿里便開始展露布局芯片的雄心，陸續投資翱捷科技、寒武紀、深鑒、耐能、中天微、恒玄科技等芯片公司，覆蓋AI芯片、物聯網芯片等多領域。2017年10月，阿里成立達摩院，隨后迅速組建了一支由半導體行業工業界和學術界頂級專家組成的技術團隊，開始專攻核心芯片設計技術。2018年，阿里巴巴全資收購大陸唯一擁有自主嵌入式CPU IP核的半導體公司中天微，并在數月后將達摩院芯片研發團隊與中天微團隊合并成立平頭哥半導體公司。三年之間，平頭哥完成了從發布首款RISC-V處理器玄鐵710、首款云端AI推理芯片含光800到首款通用服務器芯片倚天710的“三級跳”。而此前積累的AI芯片及處理器IP設計經驗，也成為平頭哥突破通用芯片研發技術的基礎。在處理器IP方面，平頭哥累計開發了十多款基于RISC-V架構的玄鐵系列嵌入式CPU IP核，這些為AIoT終端芯片提供的高性價比IP產品均已得到大規模量產的驗證，覆蓋從低功耗到高性能的等機器視覺、工業控制、車載終端、移動通信、多媒體和無線接入各類場景，累計出貨量超過25億顆，擁有150余家客戶、超500個授權數，已成為國內應用規模最大的國產CPU。繼發布玄鐵710等處理器后，平頭哥今日宣布其在RISC-V生態上又一重要舉措——開源四款玄鐵RISC-V系列處理器，覆蓋高、中、低應用場景，并開放相關工具及系統軟件。全球開發者可通過平頭哥Github和芯片開放社區下載玄鐵源代碼，平頭哥也將持續開源穩定的、全棧一體的RISC-V IP核，并提供技術支持和應用服務。

這是系列處理器與基礎軟件的全球首次全棧開源，將進一步拉近了RISC-V技術與開發者的距離，加速生態進步和創新落地。在云端芯片方面，背靠全球前三、亞洲第一的云平臺阿里云，平頭哥在深刻理解數據中心業務場景和需求方面具備天然優勢。阿里第一顆云端AI推理芯片含光800已實現規模化應用，通過阿里云服務了搜索推薦、視頻直播等行業客戶。達摩院、平頭哥及阿里云正成為阿里巴巴三位一體的核心技術棧。隨著倚天710的發布，平頭哥已擁有處理器IP、AI芯片及通用芯片等產品家族，其端云一體化戰略愈發清晰。

結語：云巨頭造芯序幕拉開

打造高性價比的自研云端芯片，已是近年多家云計算巨頭重點發力的方向。通過自研芯片，云服務商能結合自身場景需求，為客戶提供更豐富的選擇，以及更高性價比的軟硬件協同方案。與此同時，基于Arm架構的服務器芯片在技術、性能、生態系統方面都日益成熟，這給云廠商自研芯片提供了便利的土壤。隨著Arm的士氣一路猛漲，服務器芯片格局逐漸趨于多元化。而以亞馬遜AWS、阿里云為代表的云廠商們，正通過不斷匯聚優質芯片設計人才及技術資源，成為Arm服務器擴張疆域的生力軍。