以下文章來(lái)源于國(guó)際電子商情 ，作者邵樂(lè)峰

中國(guó)信通院《數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)2022》報(bào)告顯示，2021年全球數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)679億美元，較2020年增長(zhǎng)9.8%。預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)收入將達(dá)到746億美元，增速總體保持平穩(wěn)。

受新基建、數(shù)字化轉(zhuǎn)型及數(shù)字中國(guó)遠(yuǎn)景目標(biāo)等國(guó)家政策促進(jìn)及企業(yè)降本增效需求的驅(qū)動(dòng)，我國(guó)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入持續(xù)高速增長(zhǎng)。2021年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場(chǎng)收入達(dá)到1500 億元左右，近三年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到30.69%，隨著國(guó)內(nèi)各地區(qū)、各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)，中國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)收入將保持持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

為此，《國(guó)際電子商情》梳理了國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)中心行業(yè)，尤其是芯片頭部廠商們的最新動(dòng)向，讀者們可以借此迅速了解數(shù)據(jù)中心行業(yè)正在發(fā)生的新變化與新趨勢(shì)。

一、重新?tīng)?zhēng)奪云計(jì)算定義權(quán)

在本周結(jié)束的2022年阿里云峰會(huì)上，阿里云智能總裁張建鋒表示，阿里云今年最重要策略是“B2B”，也就是“Back to Basic”，回到云計(jì)算的本質(zhì)，堅(jiān)持在技術(shù)的長(zhǎng)征路上，不斷取得新的突破。

他認(rèn)為，云計(jì)算越來(lái)越接近進(jìn)入下一個(gè)時(shí)代——全新的架構(gòu)定義，全新的軟件界面，硬件加速。“雖然我們錯(cuò)過(guò)了PC時(shí)代，但云這個(gè)時(shí)代大家起步是一樣的。現(xiàn)在是重新定義云的窗口期，如果定義好了，中國(guó)就可以在下一個(gè)技術(shù)時(shí)代有自己的一席之地。”

會(huì)上，阿里云發(fā)布了一款云數(shù)據(jù)中心專(zhuān)用處理器CIPU(Cloud infrastructure Processing Units)，將有望替代CPU成為云時(shí)代IDC的處理核心。

圖1、阿里云發(fā)布CIPU（圖源：阿里云）

為什么要有CIPU？

在張建鋒看來(lái)，過(guò)去十多年，云計(jì)算技術(shù)經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段：

第一階段是分布式和虛擬化技術(shù)替代了大型機(jī)，滿(mǎn)足了當(dāng)時(shí)企業(yè)所需的算力規(guī)模；

第二階段出現(xiàn)了資源池化技術(shù)，把計(jì)算和存儲(chǔ)資源分離，再規(guī)模化編排和調(diào)度，提供了超大規(guī)模的計(jì)算和存儲(chǔ)資源池。

這兩個(gè)階段的演進(jìn)的確推動(dòng)了云計(jì)算發(fā)展，但張建鋒表示，它們都是通過(guò)軟件定義的方法，基于傳統(tǒng)的以CPU為中心的體系架構(gòu)去做優(yōu)化，已經(jīng)觸及瓶頸。而近年來(lái)，云上客戶(hù)的需求發(fā)生了很大變化，數(shù)據(jù)密集型的計(jì)算越來(lái)越多，不斷地提高了對(duì)云計(jì)算提供的低時(shí)延、高帶寬的需求，這些需求很難通過(guò)傳統(tǒng)體系架構(gòu)去滿(mǎn)足。

因此，新一代的云計(jì)算要從數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部做體系化創(chuàng)新，從以往的以CPU為中心的體系架構(gòu)，進(jìn)入以CIPU為中心的體系架構(gòu)。

根據(jù)阿里云方面的描述，這將是一個(gè)全新的架構(gòu)體系，從最底層的數(shù)據(jù)中心核心部件到最上層云原生軟件，是一套完整的自研技術(shù)體系。向下，CIPU接入物理的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源，快速云化并進(jìn)行硬件加速；向上，CIPU接入飛天云操作系統(tǒng)，管控阿里云全球上百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器。

中國(guó)工程院院士鄭緯民對(duì)此評(píng)論稱(chēng)，CIPU概念的提出和落地，將使中國(guó)在爭(zhēng)取云計(jì)算的定義權(quán)中處于有利位置，改變了原本由西方技術(shù)制定的游戲規(guī)則，讓我國(guó)IT產(chǎn)業(yè)建立了全球領(lǐng)導(dǎo)力。

二、龍芯服務(wù)器處理器3C5000亮相

3C5000是龍芯面向通用計(jì)算、大型數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算中心領(lǐng)域推出的服務(wù)器處理器，采用完全自主的LoongArch指令架構(gòu)，16核心單芯片unixbench分值9500以上，雙精度計(jì)算能力達(dá)560GFlops，16核處理器峰值性能與典型ARM 64核處理器的峰值性能相當(dāng)。

龍芯中科董事長(zhǎng)胡偉武認(rèn)為，隨著龍芯CPU性能的不斷提高以及龍芯基礎(chǔ)版操作系統(tǒng)的不斷完善，2022年起龍芯技術(shù)平臺(tái)的主要矛盾轉(zhuǎn)向了應(yīng)用生態(tài)，龍芯基礎(chǔ)軟件工作的重點(diǎn)，也要從操作系統(tǒng)與硬件結(jié)合轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)與應(yīng)用結(jié)合。今后，基于LoongArch的軟件生態(tài)明確三大發(fā)展方向：一是提供基礎(chǔ)版開(kāi)源操作系統(tǒng)，二是通過(guò)高效二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)消除指令系統(tǒng)壁壘，實(shí)現(xiàn)廣泛兼容；三是形成自主編程語(yǔ)言和編程框架。

同時(shí)，為更好地實(shí)現(xiàn)提升兼容性，龍芯還推出了X86軟件兼容“三件套”，即龍芯辦公外設(shè)利舊通用解決方案、兼容IE的龍芯瀏覽器和dotnet生態(tài)建設(shè)。龍芯中科資深工程師曾露說(shuō)，這是龍芯瞄準(zhǔn)國(guó)產(chǎn)信息化建設(shè)的“堵點(diǎn)”的重要發(fā)力點(diǎn)，龍芯研發(fā)團(tuán)隊(duì)將貫徹“3+10+X”的X86平臺(tái)應(yīng)用兼容適配策略，其中，“3”指的是“三件套”，“10”指的是X86平臺(tái)最常見(jiàn)的10個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用，“X”指的是實(shí)現(xiàn)廣泛的X86兼容，從深度和廣度兩個(gè)方面共同推進(jìn)龍芯生態(tài)的發(fā)展。

三、向云原生邁進(jìn)的自研之路

云原生是當(dāng)前的熱詞之一。Gartner預(yù)測(cè)，到2025 年，云原生平臺(tái)將成為95%以上新數(shù)字應(yīng)用的基礎(chǔ)，而在2021 年這一比例只有不到40%。熱潮之下，越來(lái)越多的企業(yè)和開(kāi)發(fā)者開(kāi)始推動(dòng)業(yè)務(wù)與技術(shù)的創(chuàng)新向云原生演進(jìn)。

Ampere Computing日前就公開(kāi)了自研內(nèi)核的部分細(xì)節(jié)。這款被命名為AmpereOne的處理器基于5nm工藝制造，支持PCIe 5.0和DDR5，新產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始送樣。

之所以選擇自研，Ampere方面給出的解釋是因?yàn)?a target="_blank">公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品是專(zhuān)門(mén)針對(duì)于云，而不是其他數(shù)據(jù)中心或者其他客戶(hù)的應(yīng)用，因此只能從微架構(gòu)開(kāi)始一直向上自己研發(fā)產(chǎn)品，才能給客戶(hù)提供專(zhuān)門(mén)的定制化服務(wù)，才能滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)性能、能效、可擴(kuò)展性提出的日趨嚴(yán)苛的需求。

圖2、Ampere產(chǎn)品規(guī)劃圖（圖源：Ampere Computing）

“從性能角度考慮，Ampere希望能夠進(jìn)一步地優(yōu)化微架構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更高層級(jí)的性能。” Ampere Computing首席產(chǎn)品官Jeff Wittich說(shuō)目前可供選擇的方法，包括持續(xù)增加內(nèi)核數(shù)量；確保內(nèi)核之間相互隔離，不會(huì)相互干擾；提供更低功耗，能夠滿(mǎn)足客戶(hù)創(chuàng)新需求的云服務(wù)器性能；通過(guò)使用自研內(nèi)核，加快處理速度，提高效率等等。

盡管沒(méi)有透露更多新一代5nm處理器的細(xì)節(jié)，也沒(méi)有與Arm Neoverse內(nèi)核性能進(jìn)行公開(kāi)比較，但已知的消息顯示，AmpereOne自研核不是基于Arm Neoverse V1或N2而研發(fā)的，不過(guò)仍以Arm ISA為基礎(chǔ)，并與Altra和Altra Max處理器互相兼容。未來(lái)五年內(nèi)，產(chǎn)品路線圖會(huì)更富創(chuàng)新性，性能更高、功耗更低，并且為云端賦予更多獨(dú)特的功能。

四、AMD 3納米Zen 5在路上

AMD在其2022年金融分析師日上分享了新的核心路線圖，概述了其到2024年的預(yù)計(jì)架構(gòu)和工藝節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)。該路線圖包括基于Zen 4架構(gòu)的5nm和4nm CPU，以及基于Zen 5架構(gòu)的4nm和3nm處理器。

圖3、AMD產(chǎn)品規(guī)劃圖（圖源：AMD）

如上圖所示，Zen 4和Zen 5內(nèi)核芯片都被分為三種類(lèi)型：“Zen 4/ Zen 5”標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核、配備3D V-Cache的內(nèi)核、以及“Zen 4c/Zen 5c”密度優(yōu)化內(nèi)核。但AMD沒(méi)有詳細(xì)標(biāo)注出CPU核心路線圖的具體年份，只是給出了從2019年到2024年底的一條時(shí)間軸線。

新的第四代AMD Infinity架構(gòu)也特別值得關(guān)注。這種互連架構(gòu)支持CXL 2.0、UCIe互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，可以將小芯片(Chiplet)、內(nèi)存和I/O芯片、甚至是GPU連接在一起，AMD正計(jì)劃將收購(gòu)來(lái)的Xilinx IP以及來(lái)自第三方供應(yīng)商的IP也納入其中。

除了不斷研發(fā)高性能產(chǎn)品之外，AMD也正在通過(guò)收并購(gòu)來(lái)增強(qiáng)自身在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的實(shí)力。繼大手筆收購(gòu)Xilinx之后，日前，AMD還以約19億美元的價(jià)格收購(gòu)了DPU芯片廠商Pensando，使得AMD在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域也擁有了“高性能CPU+GPU+FPGA+DPU”的完整布局，進(jìn)一步增強(qiáng)了與英偉達(dá)和英特爾競(jìng)爭(zhēng)的底氣。

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五、用液冷GPU打造綠色數(shù)據(jù)中心

將這一理念落地的，是英偉達(dá)。

日前，英偉達(dá)發(fā)布了率先采用直接芯片(Direct-to-Chip)冷卻技術(shù)的數(shù)據(jù)中心PCIe GPU，這在主流服務(wù)器GPU中尚屬首例。從目前的市場(chǎng)進(jìn)展來(lái)看，一些系統(tǒng)制造商已經(jīng)先行啟動(dòng)使用計(jì)劃，下一步有望快速在更大規(guī)模的應(yīng)用中落地。

圖4、液冷N(xiāo)VIDIA A100 PCIe GPU(圖源：NVIDIA)

Equinix是一家全球服務(wù)提供商，旗下管理的數(shù)據(jù)中心超過(guò)240個(gè)，他們正在驗(yàn)證A100 80GB PCIe液冷GPU在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用表現(xiàn)。在單獨(dú)的測(cè)試中，Equinix和英偉達(dá)均發(fā)現(xiàn)：采用液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載可與風(fēng)冷設(shè)施持平，同時(shí)消耗的能源減少了約 30%。英偉達(dá)估計(jì)，液冷數(shù)據(jù)中心的電源使用效率(PUE)可能達(dá)到1.15，遠(yuǎn)低于風(fēng)冷的PUE 1.6。據(jù)報(bào)道，2023年正式推出的HGX Grace和HGX Grace Hopper，也將推出風(fēng)冷和液冷兩種版本。

從Data Bridge Market Research數(shù)據(jù)來(lái)看，預(yù)測(cè)到2026年，液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至1205億美元，與2018年14.3億美元相比翻了數(shù)十倍，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)30.45%。

英偉達(dá)2023財(cái)年第一季度財(cái)務(wù)報(bào)告顯示，其數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入創(chuàng)下37.5億美元的紀(jì)錄，同比增長(zhǎng)83%，環(huán)比增長(zhǎng)15%，超過(guò)游戲成為英偉達(dá)增速最快的業(yè)務(wù)。這其中，Hopper GPU、Grace CPU和BlueField DPU構(gòu)成的“組合體”，扮演著關(guān)鍵角色。

今年3月，英偉達(dá)發(fā)布了Hopper GPU架構(gòu)，以及首款基于Hopper架構(gòu)的GPU—NVIDIA H100；而在5月的COMPUTEX 2022上，NVIDIA則宣布從2023年上半年開(kāi)始，將出現(xiàn)第一波由NVIDIA Grace CPU超級(jí)芯片和Grace Hopper超級(jí)芯片驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。

六、英特爾強(qiáng)化數(shù)據(jù)中心GPU

同樣是在5月，英特爾在“On產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新峰會(huì)”上公布了在芯片、軟件和服務(wù)方面取得的多項(xiàng)進(jìn)展。其中一項(xiàng)就包括用于訓(xùn)練數(shù)據(jù)中心負(fù)載的英特爾Habana Gaudi2 AI處理器，據(jù)英特爾介紹，Gaudi2處理器的工作負(fù)載量幾乎是英偉達(dá)A100 80GB處理器的2倍。

此外，英特爾還公布了延續(xù)到2026年的IPU產(chǎn)品路線圖，其中包括基于全新FPGA和英特爾架構(gòu)平臺(tái)的代號(hào)為Hot Springs Canyon的產(chǎn)品，Mount Morga（MMG）ASIC，以及下一代800GB產(chǎn)品。希望通過(guò)專(zhuān)用的IPU強(qiáng)化加速功能，滿(mǎn)足基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)算需求，加碼未來(lái)數(shù)據(jù)中心。

向高性能數(shù)據(jù)中心GPU領(lǐng)域進(jìn)軍，拓展獨(dú)立GPU的優(yōu)勢(shì)，以此來(lái)滿(mǎn)足新興行業(yè)對(duì)于算力的需求，一直是英特爾的目標(biāo)。為此，英特爾公布了代號(hào)為Arctic Sound-M(ATS-M)的GPU，這是英特爾在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域創(chuàng)新配備AV1硬件編碼器的獨(dú)立GPU，支持高質(zhì)量轉(zhuǎn)碼并提供每秒150萬(wàn)億次的運(yùn)算性能。據(jù)悉，將于2022年第三季度發(fā)布的ATS-M已經(jīng)獲得超過(guò)15款來(lái)自戴爾、Supermicro、思科、HPE、浪潮和新華三等合作伙伴的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

圖5、英特爾Arctic Sound-M數(shù)據(jù)中心GPU(圖源：英特爾)

在此次峰會(huì)上，英特爾還展示了基于內(nèi)置高帶寬內(nèi)存的代號(hào)為Sapphire Rapids英特爾處理器，以及代號(hào)為Ponte Vecchio的英特爾數(shù)據(jù)中心顯卡，該處理器與顯卡已經(jīng)在為阿貢實(shí)驗(yàn)室的極光超級(jí)計(jì)算機(jī)提供每秒超過(guò)兩百億億次的雙精度峰值計(jì)算性能。

七、結(jié)語(yǔ)

群雄逐鹿數(shù)據(jù)中心行業(yè)，說(shuō)明以數(shù)字技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)的第四次工業(yè)革命正在給人類(lèi)生產(chǎn)生活帶來(lái)深刻變革，數(shù)據(jù)中心作為承載各類(lèi)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的物理底座，其產(chǎn)業(yè)賦能價(jià)值逐步凸顯，并正成為全球戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。

審核編輯：符乾江