对话Ampere产品高级副总裁Jeff Wittich

云计算市场渴求新算力，服务器端CPU应尽快变革

图 | Ampere产品高级副总裁 Jeff Wittich

市场需求的变化要求云计算产业链变革，Ampere抓住的正是这样的机会。

策划&撰写：Lynn

云计算市场越来越大。

2019年开始，随着全球各大传统企业，包括商业银行的全面上云，云计算开启了高速发展时代。从人类历史上的第一张黑洞照片到疫情期间的全民网课、线上会议与药物研发，它在科研探索、教育等场景中扮演的角色越来越重要。

然而在应用需求猛增的情况下，产业底层厂商需要面临的问题也随之而来：算力无止境加持下，如何顺应市场需求，搭建新型大规模数据中心？以及如何最大程度控制成本？

作为业内资深工程师，Ampere产品高级副总裁Jeff Wittich对此也是感触颇多，“如今的数据中心对延时、散热、功耗等性能的需求已大不相同，机器学习、边缘计算等需求日益强烈，市场需要一种新型的算力了。”

大势所趋，云计算与传统计算差异化愈加明显

提起云计算，从互联网时代到如今AI时代，它的发展历程就是共享经济在计算领域的演进史。如今因为各类场景数字化升级的推进，其应用领域和应用层次也一直在不断扩大。

如Jeff提到，因近两年深度学习、机器视觉等技术的大规模应用，云计算产业的发展也来到了历史的拐点。与过去传统计算相比，如今云计算需要支撑的应用已然千变万化，相应地，其软硬件（数据中心及相关平台）构造复杂度也必须要有所颠覆。

“具体到性能上，与过去相比，如今云计算有着容器和微服务快速转变、部署密度高、能效低、高度支持AI和机器学习等要求，这给既有的解决方案提出了很大挑战。”

以能效为例，有统计数据显示，2019年数据中心电力消耗占据全球能耗的3%，而预计到2030年，其电力消耗占比将会持续增长至11%。

类比来看，该消耗量已经可以与电力消耗巨大的行业（如航空）比肩了，而因电力消耗，数据中心运营成本居高不下，这极大地妨碍全球算力的发展进度。

接下来，5G商用、AI应用市场的扩大呈必然趋势，云计算平台技术的变革也因此迫在眉睫。

重新设计CPU，“80内核、单核单线程”高度匹配云计算

放眼市场，受需求变化影响，谷歌Kubernetes阵营已越来越强大，谷歌、亚马逊均开启了自研服务器芯片模式，而Arm也终于找到了x86市场的突破口，华为等厂商纷纷基于ARM架构重建数据中心。

对于初创公司Ampere来说，市场机会也出现了。

Jeff指出，“因为需要满足不同场景的需求，客户对服务器芯片的要求也开始多样化，而它具体可以归结为三类：一是超高性能；二是全平台可扩展；三是高密度和高能效。但目前市场上并没有一款能够解决这些问题的芯片。”

因此，在瞄准了市场的需求之后，Ampere团队打破既有桎梏，基于Armv8.2+架构，操刀设计了新一代服务器CPU，也是首款满足这三类需求的处理器芯片——Ampere Altra。

“Ampere Altra可以满足上述三类要求，非常适合现在的云环境，因此我们说它是世界首款云原生处理器。”

具体去看，Ampere Altra处理器能够提供可预测高性能，单路具备80核，支持两路平台；同时利用monolithic die（即单芯片设计）工艺，其所有的核在Mesh网络互连下相互连结，保证了高带宽和一致性互联Mesh网络；此外，它还能提供非常高的内存带宽和内存密度。

除了高性能，在可扩展性上，Altra处理器可以根据不同环境适配边缘到超大规模云需求，尤其在支持包括像容器、微服务等计算模型上，该芯片非常好用。

而为了实现高能效，除了高密度设计，设计团队还专门为电源管理、散热等相关服务配备了控制服务器，使其在云环境中有最佳的功耗表现。

当然，不仅仅是以满足三类需求为核心设计逻辑，在具体细节上，Ampere团队也做了非常缜密的考量和布局。

Jeff举例说，“Ampere Altra处理器的80个64位ARM的CPU内核，每一个核最高的频率是3.0G赫兹，所有内核都能在turbo模式下持续运行，可实现满负荷的云计算工作流；同时除了每一个核专属的L1和L2缓存之外，我们在系统级别还配备了一个32MB大缓存，可以显著减少延时、隔离干扰；另外，该芯片的整数运算和浮点运算性能都非常强大。而通过单核单线程的设计，我们消除了单物理核多线程设计中多用户共享资源的争夺引起的 “相邻干扰” 问题，实现提供100％的可预测性能核心。”

如此种种，作为首款面向云计算的CPU，Ampere Altra处理器还是足够让人印象深刻。

市场需求激增，新型服务器前景可观

但是，出自初创公司团队的手笔，这款新芯型片到底能不能够开辟属于自己的市场？

Jeff认为完全不用担心，“因为云计算的多样性需求，我们发现客户在部署大规模数据中心时，对硬件模块多样性的需求也十分强烈。如微软和甲骨文，他们已经在尝试使用我们的芯片，我们收到的反馈也很好。”

事实上，如Jeff所言，随着云服务市场需求的增长，数据中心规模愈趋于大规模，各类硬件模块也进入了百家争鸣时代，留给新型芯片的机会越来越多。而且全球云服务市场规模在不断扩大，Ampere可以抢占的细分市场规模也很可观。统计数据显示，2019年云服务整体市场规模为1071亿美元（7500亿元），同比增长37.6%，2020年预计达到1410亿美元，依然能够实现32%的增速，前景可期。

“此外，Altra处理器是基于ARM架构设计的，Arm强大的生态会降低我们进入市场的门槛。我们都知道，Arm在终端上已经形成了生态，但是除了终端，Arm在服务器端也有了大幅增长。尤其是考虑市场对低功耗的需求和Arm自身技术的成熟，ARM架构在云计算市场其实已经极具竞争力。”

确实，因ARM架构的技术趋于成熟，近两年以华为、微软为代表的巨头已经纷纷转向了Arm。目前ARM架构也已经可以支持包括Linux、BSD、Windows在内的所有大型操作系统、容器和虚拟化工具如Docker、VMware、KVM和Kubernetes等，以及CUDA、Java等语言。

最后

当然，产品售出后，客户所忧心的初创公司的持续性升级能力和服务问题，Jeff也认为完全没有担心的必要，“对于云提供商来说，Altra处理器的性能表现很重要，但我们认为更重要的是，Ampere有能力以一个固定的节奏持续升级处理器。”

值得一提的是，由于团队强大的实力和背景，即便作为初创公司，一直以来Ampere在业内的受关注度丝毫不低。同时由凯雷集团（Carlyle Group）资助，在2019年4月，它还曾获得Arm的二轮融资。