（文章來源：半導體投資聯(lián)盟）

Ampere公司是一家專注于ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片的新生公司。在2019年，甲骨文公司向Ampere公司投資4000萬美元。此前，Ampere也獲得了ARM公司的注資。能接連得到科技巨頭的青睞，因為這家處理器新貴肩負一個重大使命，將代表ARM陣營繼續(xù)挑戰(zhàn)X86架構(gòu)在服務(wù)器芯片領(lǐng)域的霸權(quán)。

Ampere的前身是Applied Micro公司旗下的ARM處理器部門，在2017年由私募股權(quán)投資公司Carlyle Group從Macom中收購而得。而Ampere的CEO Renee James在2016年2月離開英特爾后便加入Carlyle Group，最后促成Carlyle Group投資及創(chuàng)立Ampere公司。

成立后的Ampere很快就推出了產(chǎn)品：基于ARM v8.0架構(gòu)的32核芯片eMAG 芯片，采用TSMC 臺積電16FF +工藝構(gòu)建，運行頻率為3.3 GHz。該芯片已經(jīng)交付了聯(lián)想等一批客戶。在一年半之后，2020年3月，Ampere的最新產(chǎn)品Altra誕生了，這款芯片被定義為世界上首款“云原生處理器”。

在介紹Altra的特性之前，要先談到大背景：云計算。這個已經(jīng)為人熟知的概念，是由企業(yè)級計算演進而來的。但是，云計算對處理器的需求已經(jīng)相比原來發(fā)生了翻天覆地的變化。用Ampere 產(chǎn)品高級副總裁Jeff Wittich的話來說，光是從軟件角度，現(xiàn)在的需求更多的是朝向云原生如容器、微服務(wù)這類的計算模型快速轉(zhuǎn)變，而不是面向以前那種企業(yè)級內(nèi)部的計算模型。

加之越來越多的邊緣數(shù)據(jù)中心加入，帶來了與以往不同的延時、散熱、功耗等需求?！俺笠?guī)模的云，包括邊緣的云計算的需求的增長，使得我們對于像CPU的部署密度和能耗的要求越來越高?！盝eff Wittich表示。還有兩個重要的變化：機器學習和AI功能增強以及基礎(chǔ)設(shè)施的定制化。前者使得算力的需求在各個地方都與日俱增，后者要求各種為客戶定制的異構(gòu)型基礎(chǔ)設(shè)施也有云計算的能力。

“所以我們需要一種新型的計算能力，專門針對云的。”Jeff Wittich總結(jié)道：“我們需要很多非常高效的CPU的內(nèi)核，需要整個基礎(chǔ)設(shè)施都非常低的功耗，而且需要非常好的擴展性?！盇ltra就是這種新型計算能力的代表。這款芯片是從一開始設(shè)計、制造就面向云，為滿足云計算需求而生的CPU。Jeff Wittich將當代云計算的要求歸結(jié)為三種：可預(yù)測性、跨平臺的可擴展性和高能效及部署密度。

Altra擁有80個64位ARM核，采用了Monolithic die（即單芯片設(shè)計）工藝，所有的核都在Mesh網(wǎng)絡(luò)下連接在一起，具備了非常高的內(nèi)存帶寬和內(nèi)存密度，能提供很高的可預(yù)測性?；谛袠I(yè)中最領(lǐng)先的每核功耗，Altra可以提供極大的可擴展性，在從邊緣到超大規(guī)模云的不同部署環(huán)境下可提供多種處理器配置。同時，Altra還提供多路的支持，非常靈活的I/O連接及高帶寬。

Jeff Wittich強調(diào)：“我們這個處理器最大一個優(yōu)點是功耗非常低，同時單核功耗更低或者說每瓦性能是業(yè)內(nèi)最高的?！薄拔覀冞@款CPU，特別適用于現(xiàn)在云計算所需要的計算模型，包括像容器、微服務(wù)，函數(shù)即服務(wù)等這些計算模型當中?！盝eff Wittich表示。

Altra的一大特色是采用了單核單線程的設(shè)計，通過消除單物理核多線程設(shè)計中，多用戶共享資源的爭奪引起的“相鄰干擾”問題，可以實現(xiàn)提供100％的可預(yù)測性能核心。Jeff Wittich認為，單核單線程的設(shè)計，能夠保證在運算或者執(zhí)行的時候有一個具備一致性的、可預(yù)測的性能。“從執(zhí)行角度來說，設(shè)計單核單線程，第一能夠降低延遲，第二能夠保持可預(yù)測的性能一致性?！?/p>

Altra還具有兩個128BT的SIMD單元用于浮點計算?，F(xiàn)在推理越來越重要，并且在所有基礎(chǔ)設(shè)施上都運行，所以Altra提供int8和FP16的支持，提高AI推理加速性能。緩存方面，Altra也“出手闊綽”。其具有單核64KB L1 I/D-cache，單核1MB L2 cache 和 32MB 系統(tǒng)級緩存。

內(nèi)存子系統(tǒng)也經(jīng)過精心設(shè)計。Altra擁有8個DDR4通道，頻率3200Hz，每一個通道能插兩個DIMM，運行的時候能夠提供單路200GB/s的傳輸速度?！按送猓覀冞€有非常好的I/O子系統(tǒng)，單路128條PCIe Gen4通道，兩路是192條PCIe Gen4，這個是行業(yè)里最高的。X16的控制器可分為x8或者x4或者x2不同的設(shè)計選擇。Altra可以連接高帶寬GPU，還可以連接高fan-out及NVME存儲設(shè)備。“Jeff Wittich補充道。

“我們的處理器除了擁有最多的80核以外，性能也是行業(yè)內(nèi)最好的。我們要比AMD的64核EPYC處理器，28核的Intel 至強（Xeon）處理器的性能好?！盝eff Wittich指出，對于一些基于云特別多的這些應(yīng)用，比如說像搜索、AI推理、解碼、數(shù)據(jù)庫等等，Altra不僅僅性能更高，功耗也更低，每瓦特的性能比AMD的EPYC和Intel至強要高。從Calxeda到Applied Micro再到高通，ARM體系沖擊服務(wù)器CPU的嘗試都折戟了，反而是Intel逐漸占據(jù)了90%的市場份額。

背后的原因是多方面的，主要一個就是過往的服務(wù)器生態(tài)對ARM不太友好。但是這個局面已經(jīng)發(fā)生改變了。Jeff Wittich指出，ARM架構(gòu)目前已經(jīng)具有領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心的性能和能效。此外，ARM軟件的生態(tài)現(xiàn)在基本上已經(jīng)成熟了，所有運行數(shù)據(jù)中心的這些軟件都是可以基于在ARM上進行運行的。更重要的一點，臺積電現(xiàn)在已經(jīng)有7納米的先進工藝制程技術(shù)。

據(jù)Jeff Wittich介紹，所有大型的操作系統(tǒng)，如Linux、BSD、windows都可以得到ARM架構(gòu)的支持。容器化，包括虛擬化工具如docker、VMware、KVM和Kubernetes都可以在ARM架構(gòu)運行。編程語言，包如CUDA和Java也都可以得到ARM的支持。

重要的一點，現(xiàn)在有大概有1200億左右ARM的設(shè)備在部署，主要分布在移動端、物聯(lián)網(wǎng)以及消費電子領(lǐng)域中。這樣的一個大規(guī)模的設(shè)備部署，使得ARM體系已經(jīng)成為最大的處理器生態(tài)系統(tǒng)。從TCO考量來說，同樣的總體應(yīng)用成本下所帶來的性能，Altra比AMD的EPYC高41%?！叭绻虸ntel至強相比，包括與2月24號公布最新的版本相比較，我們單位的總體應(yīng)用成本要比其高63%?！盝eff Wittich表示。

Ampere的團隊經(jīng)驗非常豐富，做服務(wù)器這塊已經(jīng)平均干了二十多年了。Jeff Wittich認為這也是Altra的優(yōu)勢所在?！拔覀冞@個團隊曾設(shè)計過很多代的服務(wù)器處理器，出貨量在市場上都是非常大的。我們這個團隊在整個行業(yè)當中有非常廣泛的合作伙伴生態(tài)環(huán)境，包括IP供應(yīng)商的，也包括軟件供應(yīng)商的?！?/p>

Jeff Wittich告訴記者，去年NVIDIA宣布完全支持ARM生態(tài)，這是一個大進展?！拔覀円苍谧约航ㄔO(shè)軟件生態(tài)，和所有的開源社區(qū)包括軟件開發(fā)商一起，進一步地完善我們的生態(tài)?！睋?jù)Jeff Wittich透露，Ampere在過去一年和最主要的云服務(wù)商一直在合作，像微軟、甲骨文（Oracle）等等，包括其他一些廠商，都在測試這款A(yù)ltra處理器。他預(yù)計2020年下半年會有廠商進行部署，規(guī)模量產(chǎn)則將在年中進行。

對于未來的規(guī)劃，Ampere已經(jīng)制定完畢。“我們計劃2021年推Mystique這個新的產(chǎn)品。Mystique核數(shù)更多，性能更好，和現(xiàn)在的Altra平臺能夠兼容。我們在2022年將推出叫做Siryn的新產(chǎn)品。Siryn要比之前的兩款產(chǎn)品核數(shù)更多，性能更好，功耗更低，而且還有更多基于云的設(shè)計的特點?！盝eff Wittich最后表示。
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