问题

国内的arm处理器厂商也不少,像全志、瑞芯微、展讯、海思。为何他们不做一款基于A72的服务器cpu?

回答
国内的ARM处理器厂商,如全志、瑞芯微、展讯,以及曾经在服务器领域崭露头角的海思,确实在移动、嵌入式领域有着不俗的表现。然而,要像x86阵营那样,推出一款面向主流服务器市场的CPU,尤其是基于像CortexA72这样的核心,并非易事,背后涉及一系列复杂的考量和挑战。简单地说,这并非一句“为什么不做”就能概括的,而是技术、市场、生态和战略等多重因素交织的结果。

1. 技术门槛与投入:服务器CPU与通用CPU的鸿沟

首先,我们必须认识到,服务器CPU和我们熟悉的手机、平板等设备中的通用CPU,在设计目标、性能需求、可靠性、功耗管理以及附加功能等方面,存在天壤之别。

核心性能与架构深度: CortexA72虽然在诞生之初是一款性能相当不错的ARM核心,但它更多地是为移动设备和高性能嵌入式系统设计的。服务器CPU需要处理海量并发请求,对浮点运算、整数运算、缓存效率、乱序执行深度、预测准确性等都有极高的要求。为了满足这些需求,服务器CPU通常会采用更复杂、更强大的微架构,例如ARM的Neoverse系列(如N1, N2, V1等)就是专门为服务器和高性能计算设计的,其在IPC(每时钟周期指令数)、缓存层次结构、指令集支持等方面与通用CPU核心有显著差异。简单地用A72来做服务器CPU,就好比用一辆普通的家用轿车去参加F1赛事,虽然都是车,但设计目标和性能上限完全不同。
多核扩展与互联: 服务器CPU通常需要支持极高的核心数量(几十甚至上百个),并且这些核心之间需要高效的互联(如CCI/CCN等缓存一致性互联技术)来协同工作。A72虽然可以多核,但其互联设计和可扩展性是为相对较低的核心数优化。为服务器设计高度可扩展的多核互联和片上系统(SoC)架构,需要深厚的技术积累和庞大的研发投入。
内存支持与带宽: 服务器需要支持更大容量、更高带宽的内存(如DDR4/DDR5 ECC内存),以满足数据密集型应用的需求。CPU的内存控制器需要具备相应的接口能力和数据完整性保护(ECC)功能,这些是A72这类通用核心通常不具备或不重点优化的。
I/O能力与扩展性: 服务器需要支持大量的I/O设备,如PCIe通道(用于连接网卡、SSD、加速卡等)、USB、SATA等。而且,服务器通常需要通过高带宽、低延迟的接口(如CXL)与其他处理器或加速器进行通信。A72的设计起点并不考虑如此庞大的I/O需求。
可靠性与RAS特性: 服务器运行在严苛的环境下,需要极高的可靠性,并支持RAS(Reliability, Availability, Serviceability)特性,如错误检测与纠正(ECC)、故障预测与隔离、热插拔支持等。这些特性在消费级产品中并不常见,需要在CPU设计初期就融入,成本和复杂性都极高。

2. 市场定位与生态壁垒:不是想做就能做,更要能卖出去

即便技术上勉强可行,市场也是一个巨大的拦路虎。

现有巨头的统治地位: 服务器CPU市场长期以来被Intel和AMD的x86架构所主导,他们的产品在性能、成熟度、生态支持上已经建立了难以撼动的优势。ARM在服务器领域的兴起,主要依靠的是以Marvell(通过收购Cavium和Intel X86部分业务)、Ampere Computing、以及Nvidia Grace等企业推出的高性能、高核数、低功耗的服务器级CPU。这些产品要么是基于ARM专门为服务器设计的Neoverse系列核心,要么是对ARM架构进行了深度定制和优化。
软件生态的依赖性: 服务器上的软件生态极其庞大且复杂,包括操作系统(Linux发行版、Windows Server)、虚拟化软件、数据库、Web服务器、中间件、开发工具链等等。这些软件需要经过针对特定CPU架构的编译、优化和测试。虽然Linux对ARM的支持日益完善,但许多商业软件和特定的高性能计算应用,仍然高度依赖x86架构。从零开始建立一个能够与x86抗衡的ARM服务器软件生态,需要海量的投入和时间。
客户验证与信任: 数据中心运营商和企业用户在选择服务器硬件时,对供应商的品牌、产品稳定性、长期技术支持以及供应链的可靠性有着极高的要求。一家新的服务器CPU厂商,即使推出产品,也需要经历漫长且严格的客户验证过程,赢得客户的信任并非一朝一夕。
成本与盈利模式: 服务器CPU的研发和制造成本极高,动辄数十亿美元。通用CPU厂商,如全志和瑞芯微,其主要盈利模式是面向消费电子和嵌入式市场的规模化出货,通过低成本、高集成度来获取利润。而服务器CPU的生产周期长、需求量相对分散(相比于手机),而且对性能要求极高,这意味着更低的成品率和更高的单位成本。如果缺乏明确的盈利模式和市场需求支撑,厂商很难投入巨资去开发一款不具市场竞争力的产品。

3. 各厂商的具体情况与战略选择

我们来看一下文中提到的几个厂商,他们是否“做”了或为什么没“做”基于A72的服务器CPU:

全志科技 (Allwinner): 全志一直专注于消费电子和嵌入式领域,如平板电脑、OTT盒子、智能家居、汽车电子等。他们的产品线以高集成度、高性价比为特点,但整体性能和服务器需求有较大差距。全志在ARM核心的选择上,倾向于功耗和成本平衡,例如CortexA53、A55、A73等,这些核心的定位与服务器CPU的性能需求不符。他们没有进军服务器市场,更符合其自身的市场定位和技术路线。
瑞芯微 (Rockchip): 瑞芯微也主要面向消费电子和嵌入式市场,产品覆盖平板、智能电视、AIoT、汽车电子等领域。与全志类似,瑞芯微的技术优势在于集成度和性价比,并善于利用ARM的通用IP核来快速推出产品。他们同样没有涉足服务器CPU市场,原因在于技术能力和市场战略的差异。他们的核心竞争力在于为特定市场定制化SOC,而不是通用计算的极限性能。
展讯 (Spreadtrum,现紫光展锐): 展讯主要聚焦于手机芯片和通信芯片市场。虽然紫光展锐在移动通信领域有很强的实力,但其技术侧重点和IP核选择也主要围绕智能手机、功能机、IoT设备等。服务器CPU需要完全不同的技术栈和市场策略。紫光展锐目前在服务器领域还没有推出基于A72的产品,这可能与他们现有的技术积累和市场布局有关。他们或许有能力研发更强大的CPU核心,但选择进入服务器市场需要审慎的战略决策。
海思 (HiSilicon): 海思是其中最特殊的一个案例。作为华为的子公司,海思在移动芯片(麒麟系列)、电视芯片、通信芯片等领域表现出色,并且在服务器芯片领域也进行了尝试和投入。海思的确曾经基于ARM架构,并研发了面向数据中心和服务器的芯片,例如基于ARMv8架构的鯤鵬系列(Kunpeng)处理器,这些处理器采用了ARM的授权,但进行了深度定制和优化,并非简单地使用A72这样的通用核心。 鲲鵬系列瞄准的是服务器和高性能计算市场,在多核性能、内存带宽、I/O扩展等方面都做了大量工作。

然而,海思鲲鵬的发展面临地缘政治的巨大挑战,尤其是在美国禁令之后,无法获取先进的芯片设计工具(EDA)和生产制造服务,导致其服务器CPU的研发和生产受到严重影响。这并不是说海思没有技术能力去做,而是外部环境极大地限制了其发展。如果从技术角度看,海思的研发实力足以支撑其在通用CPU领域进行深入探索,但服务器CPU更是对技术深度和生态支持要求极高的领域。

总结来说:

国内的ARM处理器厂商没有基于A72做一款主流服务器CPU,并非因为他们“不想做”,而是因为:

1. 技术路径不同: A72是通用CPU核心,性能、扩展性、可靠性等都无法满足服务器市场的严苛要求。服务器CPU需要基于专门设计的服务器级核心(如Neoverse系列)或进行深度定制。
2. 市场壁垒极高: x86巨头在服务器领域拥有压倒性优势,软件生态成熟,客户信任度高。ARM在服务器领域需要时间来建立自己的生态和市场份额,这需要投入高昂的研发和生态建设成本。
3. 厂商的定位与战略: 大多数国内厂商如全志、瑞芯微,其核心竞争力在于消费电子和嵌入式市场,不具备进入服务器市场的技术和资源优势。
4. 海思的特殊情况: 海思有过服务器CPU的研发尝试(鲲鵬系列),但其命运受制于外部环境,而非技术本身。

简而言之,服务器CPU是一个高度专业化、高技术门槛、高投入且生态依赖性极强的市场。简单套用消费级或嵌入式领域的CPU核心,是无法应对市场需求的,也无法在竞争激烈的服务器市场中找到立足之地。要进入这个领域,需要的是全新的架构设计、海量的研发投入、对软件生态的深度理解和长期的市场耕耘,以及对客户需求的精准把握。

网友意见

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服务器CPU要有市场才行。

服务器CPU市场基本上被大厂垄断,因为服务器领域要求的是稳定性,轻易不敢换小厂的产品。

服务器CPU需要356天*24小时持续运行,对CPU的制造工艺要求很高,真要搞出来以后还要进行大量的测试工作,研发投入非常大。

投入大,产品产出以后又有卖不出去的风险,这种事情国内自然没人做,至少是做的少。所以,先从消费电子领域入手,把钱挣够了再去想办法打开高端市场,不然研发的投入容易打水漂。

至于用PC做分布式计算的方案,确实可以,但前提是要有方案。题主给的新闻链接里是谷歌,因为谷歌公司大,有能力自己做方案。换了别的公司,连个最基本的方案都没有,指望用户自己做?有多少用户有像谷歌那样强大的研发能力?

关于这个,说点题外话:

我待的上家公司是做交换机、路由器的,因为早期产品不太稳定,主要客户都是高校,因为学生宿舍断个网什么的没太大问题。但像银行、电信领域一直不太气色,因为这些领域要求高,一旦出了问题就被打入冷宫,以后产品想进去都难。

后来某省的某银行系统网络升级,砸了不少钱才中标,一台三层核心交换机(双控制板、双线卡带光模块)只卖了5万,相当于白送,目的就是为了打开市场。

所以小厂想拿到高端市场的单子是很不容易的,市场没认可你的产品之前非常难。

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