Ampere 也开始造ARM芯片，冲击老东家Intel

日前，一则英特尔前总裁投身ARM服务器芯片领域，叫板老东家的新闻在业内掀起了轩然大波。报道中表示，前英特尔总裁雷尼·詹姆斯（Renee James）在凯雷集团（The Carlyle Group）的支持下，运营了一家叫做Ampere的公司，新公司已经推出了首款ARM服务器芯片。据了解，凯雷集团是一家上市的投资公司，投资过近300家净资产1700亿美元的公司，2017年通过投资获得约40亿美元的管理费用和收入。

其实两年前，在MACOM收购ARM服务型芯片供应商Applied Micro开发多年的X Gene伺服器处理器（X Gene server processor）没多久后，凯雷资本又涉足拿下相关业务。这一举动意味着凯雷资本认为ARM服务器可以很好地用于数据中心（datacenter）领域，由于该公司不会轻易投资任何技术，因此业界认为ARM服务器芯片的胜率大增。 

之前我们说过，凯雷资本旗下的Project Denver LLC公司收购了Applied Micro的服务器芯片设计，尽管此公司与英伟达长期搁置的「Project Denver」项目（这个项目旨在将ARM处理器用于GPU）的名称相同，但它从来没有收购过此项目。

英伟达的Project Denver是该公司七年前以未来特斯拉（Tesla）产品的形式推出的产品（意在实现游戏和其它嵌入系统Tegra系列的混合CPU-GPU），但却在几年后悄悄地被搁置了。我们曾就此公司名字「Project Denver」的由来问过曾任Applied Micro计算业务的软件和平台工程的副总裁Kumar Sankaran（如今他在Ampere从事同样的工作，但他告诉我们这只是一个巧合。

如果这不是巧合，英伟达的技术也在其中的话就非常有趣了。但现在也很有趣，现在Applied Micro技术有了凯雷资本的支持，并会用于未来Ampere的芯片中，这对高通（Qualcomm）和Cavium的ARM芯片造成了一定的威胁，也会让英特尔和AMD在数据中心领域的业务损失一部分市场。但奇怪的是，Applied Micro还拥有大量的网络技术，但却没有被凯雷资本收购。这是一个严格的合作协议，据Sankaran说，尽管Ampere可以创建自己的以25 Gb /秒、50 Gb /秒或100 Gb /秒速度运行的网络接口卡，将其嵌入未来的芯片单元系统中，但它并不想开发自己的交换ASIC（Sankaran并没有透露Ampere的计划）。

Ampere有超强的团队阵容：

首先，创始人是之前是英特尔副总裁的Renee James（之后将芯片巨头的首席执行官位置转交至Brian Krzanich），她在英特尔担任过多个职位，曾负责公司的McAfee安全软件部门。

然后是在英特尔工作多年的财务专家Chi Miller（前身为苹果公司财务总监）加入Ampere担任首席运营官兼首席财务官，我们相信他会严格地控制公司的财务状况。

Rohit Vidwans，在英特尔工作了26年，领导了许多代的Atom和Xeon处理器开发，现在是Ampere的硬件工程的执行副总裁。

之后是Atiq Bajwa，30年英特尔的老将，曾是X86架构的带头人，现在是Arm服务器芯片新贵的主架构师。

Greg favor，曾是AMD的研究员，K6和K7开发团队的一员，也是Applied Micro的X Gene处理器的首席架构师，现在是Ampere的高级研究员。

总的来说，这是一个很可怕的团队。

从以下图片，我们可以看到他们Ampere关注的市场：

与高通的「Amberwing」Centriq 2400处理器和Cavium的ThunderX和ThunderX2处理器的选定型号一样，Ampere专注于云服务器市场，也就是想打入超大规模和云市场。从上图你可以看到，服务器CPU市场增长缓慢，年复合增长率为3％，但其中的云计算部分（使用Ampere的定义，不是我们的）每年增长15％，到2021年将占服务器芯片出货量的50％左右。

我们可以预测到，IT厂商或许不会因为公共云而大量买入原始Arm服务器，但由于成本优势，Arm处理器可以（也将会）投入使用，运行各种数据和存储工作。

Ampere也知道这一点，因为Applied Micro先前已经将「Storm」X-Gene 1和「Shadowcat」X-Gene 2处理器在此方面进行了超过25,000次概念验证和机器测试。 X-Gene-1采用***半导体制造公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp）的40纳米工艺，提供8个强大和定制的2.4 GHz的Armv8内核；X-Gene 2理论上可以通过RoCE增强网络扩展到16个内核，但尽管使用了28纳米工艺（工艺上的很大进步），也只能在2.8 GHz运行8个内核。

2015年11月Applied Micro提出了「Skylark」X-Gene 3芯片项目的具体规划，之后在2016年10月推出，Applied Micro采用了台积电16纳米的FinFET工艺，内核数量增加，时钟频率略有增加，内存通道增加了一倍（达到八个），DDR4减速。 Applied Micro表示X-Gene 3将拥有32个内核，采用更传统的L2和L3高速缓存架构，并支持高达1 TB的2.67 GHz DDR4内存，这比英特尔「Skylake」Xeon SP Silver和Gold处理器的带宽和容量高出33%。X-Gene 3芯片还在8个控制器上集成了SATA I / O端口和42通道PCI-Express外设带宽。

不管怎么说，这是一个非常强大的服务器芯片，完全可以与Epyc或Centriq或ThunderX2等芯片竞争。然而它并不针对更强的Xeon SP Platinum和IBM的Power9。但没关系，来日方长。

X-Gene 3芯片在2017年3月开始试样，预计将于今年第一季度开始量产。 （Sankaran告诉The Next Platform ，已放弃X-Gene 1和X-Gene 2芯片）鉴于Applied Micro和MACOM过去六个月的变动，X-Gene 3芯片的交付已延迟至2018年下半年，但Sankaran说，Ampere不希望只是一个测试平台，我们期望客户投入生产。该芯片出现后，将不再被叫做X-Gene，而成为一个新的品牌，以此作为起点继续推进。而且，重要的是，它在原来设计的基础上有所调整——以比16纳米先进的工艺实现，并且时钟速度可以提升到3.3GHz。

下图展示了Ampere芯片的竞争优势：

上表中有趣的一点是，Ampere提供了SPECint_rate2006 CPU测试的整数性能（integer performance），list price和热设计功耗值(thermal design point)（我们认为是32个内核部分的最大值）。英特尔最高端的服务器（四个），28个内核的Xeon SP-8180M芯片（时钟频率为2.5 GHz），在同一测试中的额定值为5530，这意味着每个插槽（socket）的额定值约为1383。

英特尔芯片的list price是13,011美元，在同样的测试中，每SPEC性能达到9.40美元，每瓦特对应6.74单位性能。上图中的X-Gene 3 芯片在500个单位的性能上性能并不高，但每单位性能是1.90美元，每瓦特对应4.0单位性能。这比英特尔的每瓦性能提高了40％。

当然，这并不是真正的比较，因为Armv8内核不是Xeon SP内核，但也确实表示了最坏的情况。如果研究每机架（rack）的计算密度和成本，所有的加起来，与Xeon SP Gold和Silver比较，差距可能没有那么大。拿Xeon SP-6152 Gold来说，它有22个内核，时钟频率是2.1GHz。双socket机器的额定值为2120，即每socket的整数性能为1060，140瓦特，3655美元，或者说每单位性能3.45美元，每瓦7.6单位性能。后者又一次地比正在交付的Ampere X-Gene 3好。但你可以购买两个Ampere芯片来实现相同的性能，花费更少。

这一切都证明了Ampere更好，而且差距将会大到使它打入超大规模和云数据中心市场。记得要在系统层面看事物，而不仅仅在CPU层面。

Sankaran解释说：「大多数人的痛点在于降低总拥有成本（TCO），在我们想要的市场——网络层，数据分析，大数据和存储——我们的上市给客户提供了每rack相同性能下一个更低的TCO。TCO由三个向量组成：功耗，性能和价格。如果你以各种方式来调节这三个因素，就可以大大节省成本，这也是公司改变架构的原因。系统级别要实现的TCO取决于工作负载。在存储方面，任何大于5%的TCO都是一件大事，因为存储平台（storage platform）主要受到存储介质（storage media）的影响。这与大数据或Web基础设施不同，它们主要在于计算成本，这种情况下，任何节省大于15％TCO的情况下都要改变架构。」

这与Google告诉我们的结果是一致的，那就是因为20%的成本节省改变架构。

Ampere目前正在研发多于两代的X-Gene 3芯片，接下来是X-Gene 3的后续产品。下一个将会是刚成立的Ampere团队设计的第一个芯片，有相似的功率范围——所有大约125瓦，但性能更高，因此有更高的性能功耗比。在此之后，我们很难去预测。Ampere可能会继续与TSMC合作降低其工艺尺寸，但Sankaran说公司一直在寻找竞争者的工艺路线图。对于英特尔，它并没有做太多的晶圆厂工作；三星做一些；台积电（TSMC）则是完全的代工厂；而格罗方德（GlobalFoundries）也是完全的代工厂商，如果台积电不能一如既往地减小其工艺尺寸，那么格罗方德将有望赢得一些业务。