芯耀
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在今年阿里的云棲大會上，芯片是焦點。阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥發(fā)布了自研的5nm服務器芯片倚天710，這是平頭哥發(fā)布的第三顆芯片；同時平頭哥還宣布開源自研的四款玄鐵RISC-V系列處理器，并開放系列工具及系統(tǒng)軟件；緊接著螞蟻鏈發(fā)布首款自研區(qū)塊鏈安全芯片，該芯片搭載平頭哥玄鐵高性能處理器核心。三年時間，平頭哥完成了從處理器IP、AI芯片到通用服務器芯片的“三級跳”，阿里的“芯路”與“芯途”、互聯(lián)網企業(yè)的“芯路”，再受關注。
不賣芯為何要做倚天710？
與前兩次發(fā)布的處理器IP、AI芯片不同，此次平頭哥新發(fā)布的倚天710是通用服務器芯片，其亮點在于它是業(yè)界第一顆采用5nm工藝的服務器芯片，也是目前業(yè)界性能最強的ARM服務器芯片。
具體來看，倚天710基于最新的ARMv9架構，內含128核CPU，主頻最高達到3.2GHz，單芯片容納高達600億個晶體管。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(yè)界標桿20%，能效比優(yōu)于業(yè)界標桿50%以上。
眾所周知，通用服務器處理器是整個半導體行業(yè)皇冠上的明珠，是最復雜的芯片之一，其技術之難、架構之復雜，使得能夠擁有該領域技術的企業(yè)寥寥。所以當阿里做出業(yè)界性能最強的5nm服務器芯片，而且是基于ARM架構時，必然會引發(fā)諸多疑問與猜測。
疑問一：阿里為何選擇ARM，是要挑戰(zhàn)x86與英特爾鬧掰的節(jié)奏嗎？
目前，數據中心服務器處理器指令集以x86為主流，按照IDC的數據，今年第二季度，x86占據整個服務器市場超過90%，其中英特爾又是x86服務器芯片的絕對主宰者，其市場占比超過90%，阿里云也是英特爾服務器芯片的大客戶。
最近服務器市場的指令集江湖有了一些微妙變化，三年前ARM推出了專為超大規(guī)模云數據中心而生的新CPU架構Neoverse，因為更優(yōu)的性能與功耗優(yōu)勢，吸引了越來越多的實力玩家包括亞馬遜、華為、英偉達等加入ARM陣營，紛紛研發(fā)基于ARM架構的服務器芯片，在這樣的背景下，阿里平頭哥也啟動了ARM通用服務器芯片的研發(fā)。
阿里云智能總裁、達摩院院長張建鋒在接受媒體采訪時表示：“目前主流服務器廠商均采用了x86架構芯片，x86芯片在阿里云的數據中心也是主流。自研ARM架構芯片，和亞馬遜類似，有長期的戰(zhàn)略考量。”張建鋒同時也喊話，阿里自研服務器芯片，并不打算向第三方供貨，只是自用，倚天710只是阿里云“一云多芯”戰(zhàn)略的一部分，阿里會繼續(xù)與英特爾、英偉達、AMD、ARM等合作伙伴保持密切合作。
疑問二：自研芯片是一件費錢費力的事，僅靠阿里云自用，芯片研發(fā)的收支能平衡嗎？有必要一開始就上工藝制程的“頂配”5nm嗎？
市場研究機構International Business Strategies （IBS）的數據顯示， 28nm芯片的工藝成本為0.629億美元， 5nm芯片的工藝成本將增至4.76億美元，芯片的工藝成本是隨著工藝節(jié)點往前推進而不斷暴漲。
據業(yè)內知情人士透露，阿里平頭哥立項倚天710之時，是邊招團隊邊上項目的。其他廠商皆選擇7nm工藝進行設計，因7nm制造工藝成熟且已量產。但平頭哥團隊還是選擇了充滿不確定性、挑戰(zhàn)更大的5nm“頂配”入手，而且ARM新核也未發(fā)布，平頭哥是拿著新核與ARM一起聯(lián)手“摸著石頭過河”。而一旦趟過這條河，就可以用2~3年的時間站到全球芯片的第一陣營，這樣冒險上“頂配”，值得。
張建鋒坦言，今年7月，倚天710進行了首次流片。初期測試相關指標超預期，但還需進一步測試、驗證，才可量產使用。“倚天710服務器芯片從立項、流片過程到未來量產，阿里云要解決的問題不少，這也是之后的重點。”張建鋒說。
阿里有必要自研云服務器芯片嗎？答案是當然必要。“自研服務器芯片與阿里云后續(xù)發(fā)展?jié)摿τ心箨P系。”張建鋒說。眼下，云計算頭部廠商包括亞馬遜AWS、微軟Azure都自研云服務器芯片，通過自研芯片軟硬緊密優(yōu)化獲得更高效能已是云計算業(yè)內共識。而且這些云巨頭的超大規(guī)模的數據中心每家都有著超過百萬臺的服務器，業(yè)內資深人士給出的采購數字是“以100萬臺服務器的體量計算，CPU芯片成本是十億美元到幾十億美元”。
中科院計算所副所長包云崗認為，阿里此舉標志著國內互聯(lián)網企業(yè)開始步入自研數據中心服務器芯片的時代，未來將會有越來越多的互聯(lián)網企業(yè)推出自己的芯片，這種趨勢將會給CPU芯片產業(yè)帶來新變革。事實上，英特爾新CEO也早就意識到這一點，推出IDM 2.0計劃，就是基于未來芯片將越來越定制化的判斷，某種程度上IDM 2.0也是英特爾的自我革命。
玄鐵開源之后錢從哪里賺？
這次阿里云棲大會的另一個焦點是玄鐵RISC-V系列處理器開源。10月19日，張建鋒宣布旗下平頭哥半導體自研的四款玄鐵RISC-V系列處理器開源，并開放系列工具及系統(tǒng)軟件。
RISC-V被認為在未來將與x86、ARM三足鼎立，相比x86和ARM的封閉架構，RISC-V架構的開放、指令精簡、模塊化、可擴展、開源等優(yōu)點正贏得越來越多的產業(yè)支持者。根據Semico Research預測，到2025年，RISC-V CPU內核的出貨量將達到624億個，2018—2025年復合年增長率高達146.2%。
RISC-V前景看好，但距離真正商業(yè)成功仍然需要產業(yè)界更多努力。前英特爾全球副總裁、中國研究院院長方之熙認為，只有基于RISC-V架構的半導體公司收入能夠進入全球半導體公司排行榜前20名，才能稱RISC-V取得了商業(yè)上的成功，現(xiàn)在還沒有。
有人說，這兩天關于RISC-V，業(yè)界有不少利好消息。一方面英特爾對于RISC-V創(chuàng)業(yè)公司siFive的收購談崩，原因有說財務沒有談妥，也有稱如何將SiFive集成到英特爾的技術路線上沒有達成一致等。無論什么原因，這對于中國發(fā)展RISC-V應該是利好。而阿里宣布開源玄鐵RISC-V系列處理器，對于RISC-V產業(yè)是又一大利好。
眼下RISC-V的發(fā)展進入瓶頸期，生態(tài)未成熟，是很多存量市場的企業(yè)選擇ARM架構的關鍵原因，而生態(tài)的生長需要時間，需要更有力的產業(yè)加持。
平頭哥半導體副總裁孟建熠在接受媒體采訪時坦言：“對于RISC-V這種開放型的架構，需要新的相比傳統(tǒng)授權更加開放的模式，才能更好地支持創(chuàng)新。通過過去幾年的發(fā)展，我們也感覺到，自己來推動RISC-V這個架構的力量還是遠遠不夠的。所以我們希望今天把它開放出來之后，讓大家能夠在這個上面做自己軟硬件的適配，這有助于RISC-V架構往更深層次的創(chuàng)新演進，給整個產業(yè)帶來更大的收益。”
事實上平頭哥對于RISC-V的開源并非從今天開始，在2019年阿里平頭哥正式發(fā)布首款RISC-V處理器玄鐵910之時，阿里就宣布了“普惠芯片”計劃，即平頭哥將全面開放玄鐵910的IP Core，全球開發(fā)者可以免費下載該處理器的代碼，在其基礎上快速開展芯片原型設計和架構創(chuàng)新?，F(xiàn)在，平頭哥用三年多的時間，完成了從玄鐵RISC-V CPU IP核，到基于玄鐵的MCU設計平臺，到基于玄鐵CPU的開發(fā)板，再到開源EDA工具及系統(tǒng)軟件的全棧式開源。
包云崗認為，平頭哥開源四款玄鐵RISC-V處理器，是一件意義重大的事。玄鐵系列開源處理器與香山在開發(fā)模式和性能上存在很好的互補，未來將會一起推動RISC-V開源處理器的生態(tài)建設，而且未來還會有越來越多企業(yè)參與到開源芯片生態(tài)建設中。
RISC-V的生態(tài)生長仍需時日。“RISC-V要進入其他市場，目前最大的問題是，沒有構建出一個上層的軟件生態(tài)，這個是必須補的課，補完課之后還要創(chuàng)新，才能夠有機會。”孟建熠說。今年1月，平頭哥成功在玄鐵RISC-V硬件上運行了安卓系統(tǒng)，并將相關代碼進行了開源，這意味著RISC-V有望進入移動市場。
平頭哥把RISC-V的工具、開發(fā)板、系統(tǒng)軟件開源很好理解，現(xiàn)在平頭哥把RISC-V CPU IP核也開放了，以后靠什么賺錢呢？孟建熠認為：“對于一家普通的IP公司來說，所有的回報都需要從IP授權來。但對于整個阿里體系來說，我們則需要從整個云端一體的大生態(tài)來看。我們認為開源玄鐵處理器有利于這個大生態(tài)，我們就會開源。投入不是問題，我們現(xiàn)在投入那么大，所以也不會以傳統(tǒng)IP廠商的思維來考慮。阿里有著強大的生態(tài)基因，很多事情是從塑造和影響生態(tài)作為出發(fā)點考慮的。我們的生態(tài)就需要更多定制化的、普惠的芯片，進一步推動云端一體的生態(tài)繁榮。”
從倚天710問世到玄鐵RISC-V系列處理器開源，阿里平頭哥此舉釋放出諸多信息。一是國內互聯(lián)網公司正在不斷向硬核科技、向“芯”進行推進。事實上不僅僅是阿里在強“芯”，包括百度、騰訊、字節(jié)跳動等都在強“芯”，成立芯片公司、組建芯片團隊。今天的通用芯片越來越難以滿足互聯(lián)網公司巨大而豐富的應用場景需求，需要更定制化的芯片來進一步滿足其個性化的需求。定制化正在成為芯片發(fā)展的一個新趨勢。
二是關于如何造芯。從技術的維度看，要敢于“問鼎”。阿里倚天710選擇“頂配”立項，按照頂配組建技術團隊，與合作伙伴從未來“新核”切入，最后的結果是通過2~3年，能夠快速進入能力第一梯隊。從產業(yè)與商業(yè)的維度看，要敢于“放棄”短期利益，從生態(tài)與平臺的思維來重新思考芯片發(fā)展邏輯。阿里開源玄鐵RISC-V系列IP核，意味著最后靠芯片IP賺錢的底線也放棄了，但此舉能夠加速RISC-V生態(tài)的發(fā)展和成熟，而對于一家云計算廠商、一家互聯(lián)網平臺廠商來說，還有更大賺錢機會在后面。就像前幾天螞蟻鏈發(fā)布的首款自研區(qū)塊鏈安全芯片，就是在玄鐵基礎上的“衍生品”，玄鐵的價值通過區(qū)塊鏈服務釋放了，而這僅僅是玄鐵釋放價值的一個維度。在一起皆服務的未來時代，有很多模式需要將來給出答案。
作者丨李佳師
編輯丨連曉東
美編丨馬利亞
