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在近五年的CPU创业潮中，Ampere Computing无疑是最为风生水起的创业公司之一。这家由英特尔前总裁詹睿妮在2018年创办、全球最大数据库巨头甲骨文和最大半导体IP供应商Arm参投的芯片创企，正凭借基于Arm的云原生服务器CPU，在云端数据中心市场跑马圈地。
今年4月11日，Ampere Computing（以下简称“Ampere”）宣布已秘密申请在美国IPO，就在即将奔赴上市路的关卡，它又对外公布了最新战略及产品路线图：其80核和128核服务器CPU已交付客户，今年即将推出的AmpereOne新品采用5nm工艺，基于自研核心，支持PCIe 5.0和DDR5，已处于向客户送样阶段。
▲詹睿妮展示AmpereOne芯片
尽管过去一年全球性事件频发、供应链面临挑战、疫情影响反复，Ampere在顺利实现产品交付的同时，还将团队规模扩大了1倍。 如今，其客户阵容囊括微软Azure、甲骨文、百度、腾讯云、字节跳动、阿里云、京东云、金山云、美团、网易、优刻得等知名互联网企业及云计算大厂，已有40多个服务器平台支持其Altra系列处理器，全球7大超大规模数据中心均在部署Ampere的产品。这家年仅4岁的创企，如何做到在巨头把守的服务器CPU领域异军突起，成为与英特尔在数据中心市场对决的Arm生态阵营核心玩家？复盘其发展之路，或许能为我国方兴未艾的Arm CPU创业潮带来些许启示。
01.前英特尔最具权势的女高管创办核心研发团队大牛辈出
如果盘点全球芯片界女中豪杰，必然少不了詹睿妮（Renee James）的名字。詹睿妮本硕毕业于美国俄勒冈大学，在VMware做过7年独立总监兼审计委员会成员，随后于1987年加入英特尔，并为其效力长达28年。她曾是硅谷传奇领导者、英特尔前CEO安迪·格鲁夫（Andy Grove）的技术助理，被称作“将软件放在英特尔地图上的人”，在她的带领下，英特尔完成了两宗重要的软件公司收购：2009年以8.84亿美元收购嵌入式软件供应商风河，2010年以76亿美元收购安全软件公司McAfee。
2013年中到2016年初，詹睿妮成为英特尔史上第一位女总裁，是当时的英特尔“二号人物”。在辞去英特尔总裁职务后，她转而加入知名资产管理公司凯雷集团（Garlyle Group）。她的芯片创业旅程，亦是从凯雷集团开始萌芽。这就要提到另一家美国老牌芯片公司Applied Micro Circuits，它成立于1979年，是最早做64位Arm服务器处理器的公司之一。该公司在2017年初被美国模拟射频、微波和光学半导体产品供应商MACOM收购。随后在同年10月，MACOM同意将其“X-Gene”ARMv8 64位芯片服务器技术出售给凯雷集团支持的初创公司Project Denver Holdings。
▲Appied Micro历史产品路线图
这个业务后来便以Ampere Computing的身份重启，由詹睿妮担任新公司的董事长兼CEO。据说，Applied Micro的300人开发团队基本上都加入了这家新公司。2018年创立后，Ampere快速启航，运营头一年，团队就扩张至400人，并发布了其第一款16nm服务器CPU芯片。
除了有詹睿妮坐镇外，Ampere还吸引了许多声名赫赫的芯片大牛加盟。比如，其首席架构师是在英特尔工作超30年、曾任英特尔产品架构总经理和副总裁的Atiq Bajwa；其硬件工程执行副总裁是在英特尔工作26年、领导多代处理器开发的Rohit Vidwans；其首席产品官是在英特尔工作15年、领导研发第5代至强的Jeff Wittich；还有前AMD芯片架构师Greg Favor任其高级研究员……
此外，据说詹睿妮与甲骨文联合创始人兼CEO拉里·埃里森（Larry Ellison）是数十年的挚交，她从2015年起开始任甲骨文董事。后来甲骨文入股Ampere，并在过去几年投资了4.26亿美元。甲骨文今年春季发布的第三财季报告显示，它已持有Ampere约20%~50%的股份。Applied Micro的技术积累，凯雷集团和甲骨文的资金支持，成为托着Ampere快速冲进服务器芯片核心战场的最初底气。不过，Ampere能在强手如林的CPU赛道快速闯出声名，靠得远不仅仅是这些。
02.极度专注，为云而生
“正如安迪·格鲁夫常说的，如果你不喜欢赌，你就不该参与这个行业。”在接受外媒专访时，詹睿妮对自己选择的服务器CPU创业方向态度坚定。
据悉，格鲁夫去世前，曾鼓励詹睿妮追寻芯片创业的梦想，并告诫她：“这是一项非常艰巨的工作。”詹睿妮选择冒险的赛道，直面与老东家英特尔的竞争。在数据中心领域，英特尔x86处理器独领风骚，占据了超过90%的服务器芯片市场，就连英特尔的老对手AMD都很难从中分走多少杯羹。
而在智能终端领域呼风唤雨的Arm架构，却在数据中心市场长期碰壁。大约十年前，高通、SeaMicro、Calxeda、AMD、Applied Micro等公司均曾试图基于Arm架构设计芯片，向数据中心市场发起进攻。但结果几乎是惨败：后来高通数据中心业务被边缘化，SeaMicro被AMD以3.34亿美元收购，AMD放弃Arm项目，Applied Micro被MACOM收购，Calxeda耗尽现金流破产……
有这些令人多少有些沮丧的案例在前，詹睿妮和Ampere团队的信心究竟来自何处？答案是：为云而生。英特尔曾凭PC处理器登上全球芯片圈顶峰，此后业务愈发多元化，近年来其转型的焦点，也一直放在如何增强多个不同市场的能力。但Ampere只想做好一件事——推出专为云设计的处理器级解决方案。
在Ampere Computing首席产品官Jeff Wittich看来，传统x86处理器的设计初衷并非面向云端业务，这成为其一大劣势，过去数十年，尽管x86处理器被广泛用在数据中心，但这是因为彼时除了x86没有更好的选择。
相比之下，Ampere云原生处理器有更多优势，比如极强的抗干扰性，同时其高核数支持较高的可扩展性，无论从安全性还是性能的角度，客户都可以放心地进行扩展，无需担心随着工作负载数量、压力的增加而导致性能的下降。
高性能、高能效、高可扩展性、高性价比、软件兼容性、以云为中心的安全性，是Ampere冲向云端的杀手锏。过去两年，Ampere先后推出80核云原生处理器Ampere Altra及128核Ampere Altra Max。这些处理器的高性能单线程内核，加上最大核心数和最低功耗，实现了在整个云环境下可运行所有通用工作负载的领先性能。
作为一家无晶圆厂芯片设计公司，Arm和台积电可以说是Ampere的左膀右臂，前者为其历代处理器提供专为数据中心设计的Arm Neoverse系列IP核，后者则为其提供先进的芯片制造工艺。
同时，Ampere为其云原生处理器的每个核心提供大容量低延迟的专用缓存，并借助智能高带宽Mesh互联结构，将所有高性能核连在一起；还采用先进的DDR和PCIe技术设计，以实现最大容量、扩展内存和I/O带宽。
为了保证广泛的适配性和高性能，Jeff Wittich说：“我们每天有超过130种应用在网站上进行回归测试，包括一些开源的软件和应用，并会针对测试相关情况进行及时的代码更新。”根据其测试结果，Ampere Altra Max在原始性能和能效上已经超过当时市场上最优的x86处理器英特尔Ice Lake和AMD Milan。
此外，据Jeff Wittich介绍，从Web服务、数据库、缓存解决方案，再到视频编码乃至AI推理，Ampere处理器在性能上超越传统x86处理器3倍之多，在性能功耗比上领先近4倍。就可持续发展而言，Ampere的解决方案也更加绿色环保，能做到以传统x86处理器大约50%的能耗，实现其200%的性能。
其设计优化了能耗和面积，据悉单核功耗比传统CPU低67%以上。基于高能效的特征，Ampere云原生处理器也得以开拓一些新兴领域，如进入通用集团旗下Cruise的自动驾驶汽车。
接下来，Ampere即将推出基于自研核的新一代5nm服务器处理器AmpereOne，这款新品已经送样。它同样以Arm指令集架构为基础的，能够完美地与其现有云原生处理器互相兼容。除了AmpereOne外，Ampere还有三款具有内部代号和定义的产品已在筹备中，它们大概率将内置更多的核心，预计将在未来三年陆续亮相。
▲外媒The Next Platform根据Ampere此前公布信息所绘制的产品路线图预测
03.战火重燃，Arm在数据中心野蛮生长
尽管曾遭遇惨重的滑铁卢，但如今，蓬勃生长的云端数据中心和高性能计算业务，再度成为Arm及其生态伙伴眼馋的蛋糕。有英特尔x86处理器珠玉在前，Arm多年来始终难以在数据中心和PC市场有所突围，但近年来随着Arm推出更有竞争力的服务器CPU核产品，以及一些头部终端企业陆续引入基于Arm架构的芯片，Arm生态阵营风头渐盛。
当前，Arm面向服务器领域的Neoverse平台已有V、N、E三大产品线，分别主打高性能、高可扩展性、高能效。这些IP核已经随着其生态伙伴的芯片产品进入各大云端数据中心集群。
▲Arm Neoverse平台路线图
市场调研机构TrendForce今年3月发布的研究显示，预计到2025年，Arm架构在数据中心服务器渗透率将达到22%。据其分析，基于Arm的处理器有三个主要优势：
1）支持多样化和快速变化的工作负载，更具可扩展性和成本效益；
2）为不同的利基市场提供更高的定制，生态系统更灵活；
3）物理足迹相对较小，满足了当今微数据中心的需求。
基于Arm架构，AWS、华为、阿里等国内外云计算巨头已经陆续打造了自研Arm服务器CPU，据传微软Azure也在推进Arm服务器芯片研发工作。这些巨头企业更多是出于自用的目的。目前采用Arm处理器的云服务提供商中，以AWS为首的Graviton处理器最具市场规模。2022年4月，AWS在一次直播中透露，AWS的虚机实例中约有1/4运行于其Arm架构服务器上。
但可以看到，即便是已经推出三代服务器CPU的AWS，也没有因此不再采购英特尔等独立芯片商的处理器。放眼望去，还有很多不具备自研芯片能力的云服务提供商及运营商正在积极建设数据中心，这将进一步推动Arm处理器的渗透。
此外，全球GPU和AI计算霸主英伟达正在大力推进其自研Arm服务器芯片Grace在AI及高性能计算领域的落地。对于Ampere来说，这个险些收购Arm并拥有庞大数据中心生态资源的芯片巨头，或许将是更加难缠的对手。
▲英伟达面向AI和高性能计算打造的CPU超级芯片
在国内，2014年8月成立的国产通用CPU企业天津飞腾，经过近8年产业化征途，其基于Arm架构的CPU产品已进入高性能服务器。
与此同时，新一波Arm创业潮正在涌现。过去两年，国内出现多家基于Arm架构的CPU创企，其中遇贤微电子、启灵芯、鸿钧微电子等都在研发服务器CPU。深圳遇贤微电子成立于2020年10月，创始人罗勇是前兆芯副总经理，拥有30年芯片从业经验，其4nm高端服务器CPU集成了160个Armv9 N2内核，主频超过3.6GHz。去年10月，该公司获得超亿元天使轮投资，由创新工场领投。杭州鸿钧微电子成立于2021年8月，其CEO沈荣曾在英特尔工作20年，后任浪潮信息副总裁、服务器产品线总经理；其CTO Daniel Chen曾任海思首席CPU架构师、阿里平头哥SoC研发总监。今年5月31日，这家创企宣布完成近8亿元天使轮与Pre-A轮融资，由华登国际、高瓴创投、鼎晖VGC（创新与成长基金）联合领投。珠海启灵芯在2021年下半年成立，其核心技术人员林葳来自阿里平头哥美研，曾参与英特尔安腾处理器、华为海思麒麟CPU的开发。今年5月，该公司获6亿元A轮融资，光速中国参投。据全球综合数据资料库Statista预测，到2028年，Arm处理器在数据中心/云的市场规模预计将达到580亿美元，是2019年的14倍之多，市场份额也将从2019年的5%增长到25%。
▲面向各细分市场，Arm在2019年所占市场份额与其2028年预计获得的市场份额（来源：Statista）
总体来看，服务器芯片市场正愈发热闹。
04.结语：两大生态阵营激烈对决数据中心芯片战事升温
Ampere已经成长为商用Arm服务器处理器供应商赛道的佼佼者，但如果它想与英特尔、AMD进一步较量，必然需要引入更多资源投资，以确保永无止境的研发创新。2021年，英特尔数据中心业务实现了158亿美元的销售额，AMD企业、嵌入式和半定制部门带来了近71亿美元的营收。
相比之下，Ampere等新兴Arm服务器芯片供应商的收入，还不够撑起他们长远争夺地盘的雄心，因此Ampere选择走向上市也是情理之中。从Ampere近期的一些足迹来看，它还通过收购、合作等形式快速补强自身的能力，包括去年8月收购AI创企OnSpecta以优化自家产品的AI推理加速功能，今年2月与Rigetti Computing公司合作基于Ampere Altra Max处理器和Rigetti量子处理单元研发混合量子经典计算机等等。该公司也在推进Ampere Developer Program开发者计划，以持续扩张其生态系统，并向软件开发者和优化者提供更好的服务支持。
考虑到x86处理器体系强大的生态壁垒，在云端数据中心市场，以Ampere为代表的Arm服务器芯片设计公司们，仍有较长的一段路要走。无论如何，更多Arm芯片创业者的涌入，正令围绕云端数据中心计算平台的竞争变得更加有趣。
作者 | ZeR0
编辑 | 漠影
