進擊的Arm自研AI芯片，國產芯片能否重塑輝煌？

消息，日本軟銀集團旗下英國半導體IP巨頭Arm計劃開發(fā)AI芯片，將成立一個AI芯片部門，目標在2025年春季前構建一個原型，由晶圓代工廠進行的大規(guī)模生產預計將于2025年秋季開始。

該報道稱，Arm將承擔初期開發(fā)成本，預計將達到數(shù)千億日元，軟銀也將出資。軟銀持有Arm 90%的股份。一旦大規(guī)模生產系統(tǒng)建立起來，其AI芯片業(yè)務可能會被剝離并置于軟銀之下。軟銀已在與臺積電及其他公司就制造問題進行談判，以期確保產能。

此舉是軟銀集團CEO孫正義10萬億日元（折合約640億美元、4640億人民幣）投資計劃的一部分。該計劃旨在將軟銀集團轉變?yōu)橐患褹I巨頭，計劃投資AI芯片、機器人、數(shù)據(jù)中心等領域。

Arm服務器CPU初創(chuàng)公司們高考的成績，影響著自身的生死存亡，也關乎著國產CPU的未來，還將影響著全球CPU市場的格局。

在Arm服務器CPU的確定性明顯高于AI大芯片的情況下，Arm服務器CPU公司面對的是年出貨量5萬還是50萬顆才能發(fā)展壯大？


1、比GPU確定性更高，但錯過熱錢

Arm服務器CPU創(chuàng)業(yè)公司錯過熱錢，與Arm CPU在服務器領域的發(fā)展密切相關。十多年前，Arm推出了服務器CPU架構，歷經(jīng)多家公司嘗試，卻遲遲不見起色。見證了這段歷史的晨光認為，Arm服務器CPU經(jīng)歷了三個階段，才在2019年迎來了iPhone時刻。

最早是2010年左右，以Marvell和Annapurna Labs（2015年被AWS收購）為代表的公司推出了4核Arm 32位CPU試水服務器市場，那時候英特爾x86 CPU在服務器市場的占比高達95%，低功耗和低TCO（總體擁有成本）的Arm CPU沒在服務器市場掀起漣漪。

后來隨著云計算的興起，又出現(xiàn)了以Cavium，AMCC、高通為代表的公司推出了Armv8架構的30-60核的服務器CPU，再次挑戰(zhàn)英特爾在服務器CPU市場的霸主地位，找了包括云原生、云游戲在內的多種應用，突顯Arm服務器CPU多線程的優(yōu)勢，但單核性能依舊不如英特爾服務器CPU沒能成功。

直到2018年AWS推出第一代基于Arm架構的Graviton CPU，以及2019年推出第二代Graviton CPU，憑借著單核性能接近x86 CPU單核性能的突破，Graviton CPU在AWS的云服務中展現(xiàn)了多核、高性能、低功耗、低TCO的優(yōu)勢，Arm服務器CPU迎來了iPhone時刻。

此時國內也已經(jīng)有華為、飛騰、華芯通都在Arm服務器CPU的賽道。

隨著Graviton CPU在AWS云服務中的占比逐步提升，以及Arm在2019年推出面向服務器等市場的高性能Neoverse系列IP，Arm服務器CPU在x86統(tǒng)治的服務器CPU市場里打開了一條裂縫。

可為什么國內Arm服務器CPU初創(chuàng)公司創(chuàng)立的時間集中在2021年下半年？

“2019年美國對華為的禁令，華為一些Arm服務器CPU的人才到了阿里倚天710團隊，后來倚天團隊和華為的人離職創(chuàng)業(yè)，國內陸續(xù)出現(xiàn)了Arm服務器CPU創(chuàng)業(yè)公司。”熟悉Arm服務器CPU的俊杰認為，“除了人才的原因，投資人要選賽道，投完AI大芯片和DPU之后，2021年投資人才看向了資金需求更大以及系統(tǒng)級難度更高的服務器CPU。”

也正是因為CPU的創(chuàng)業(yè)熱潮是在AI大芯片和DPU之后，資本可以投的錢已經(jīng)減少，加之2021年也已經(jīng)過了大量資本涌入半導體賽道的時候，Arm服務器CPU初創(chuàng)公司的融資金額相比AI大芯片公司少了很多。

“疫情有一些影響，當時我本來準備去看一個Arm服務器CPU的項目，但因為疫情改成了線上，最終沒投。”芯片投資人明哲還是更想投AI大芯片，因為生成式AI的發(fā)展會讓AI大芯片爆發(fā)。

在高性能CPU行業(yè)十幾年的澤宇明白投資人的顧慮，“一方面，英偉達給所有人講述了一個AI芯片誘人的故事，投資AI芯片看起來更有吸引力；另一方面，服務器CPU市場很難出現(xiàn)爆發(fā)式的需求增長，市場的確定性已經(jīng)更高，投資兩種芯片的邏輯不一樣。”

Arm服務器芯片的老兵昊天粗略算了一筆賬，大芯片公司基本要做2-3代產品才能有造血能力，如果使用5nm設計芯片，一代產品至少要7-10億人民幣，三代產品至少需要20-30億，巨大的投資額會勸退不少投資人。

“華為鯤鵬花費近200億才實現(xiàn)了今天的成績，初創(chuàng)公司不花50億也很難做出有競爭力的產品。”錯過了熱錢確實讓一些想要做Arm服務器CPU創(chuàng)業(yè)的團隊沒能啟動，留下的團隊進入了“高考”階段。


2、搶下x86服務器CPU的蛋糕

要清楚，Arm服務器CPU最大的競爭對手不是同類的公司，而是x86服務器CPU。“所有的Arm服務器CPU首先對比的對象是x86服務器，如果相比x86沒有TCO優(yōu)勢，互聯(lián)網(wǎng)公司完全可以不選擇Arm服務器CPU。”澤宇非常明確。

“Arm服務器CPU相比x86服務器CPU有算力密度，核數(shù)多和性價比的優(yōu)勢，比如都需要3000個核，單個CPU的核數(shù)越多，需要的CPU的數(shù)量就少，需要的服務器和機架數(shù)量就少，TCO就有優(yōu)勢。”昊天指出。

只有TCO還不夠，對于已經(jīng)習慣了x86服務器CPU的用戶來說，即便是從英特爾的x86服務器，切換到AMD的x86服務器，都會給軟件團隊帶來一系列工作，所以就算有20%-30%的性價比，客戶選擇Arm服務器CPU也會有顧慮。

“雖然Arm服務器的生態(tài)現(xiàn)在對客戶來說是可用，但客戶總是挑剔的，總希望有更好用，且更穩(wěn)定的平臺。”俊杰說。

Arm服務器CPU一定要在提供足夠TCO優(yōu)勢的同時，滿足客戶差異化的需求，才能在云計算市場分英特爾x86服務器的一杯羹。

運營商和信創(chuàng)市場的邏輯有所不同，因為有自主可控的要求，如果Arm服務器CPU擁有架構授權，能夠滿足自主可控的要求，Arm服務器CPU在這兩個市場將更容易分走x86 CPU的蛋糕。

就國內進入高考階段的Arm服務器CPU的公司來說，博瑞晶芯融資較多且有架構授權可高靈活度自研，鴻鈞微有比較堅實的團隊，遇賢微說能用更少的成本設計出產品。

投資人也依舊在持續(xù)關注這個賽道，“包括服務器CPU在內的大芯片一定是國內要解決的問題，我一直在看大芯片公司，如果大芯片公司不只是做某一類芯片，而是規(guī)劃做幾種芯片像華為一樣有系統(tǒng)級能力，對我來說更有吸引力。”明哲說。

互聯(lián)網(wǎng)公司和運營商也是Arm服務器CPU發(fā)展的重要推動者，他們可能會采取自研+投資并舉的策略。

至于CPU領域另一個發(fā)展迅猛的RISC-V，無論是投資人還是Arm服務器CPU領域的人，短期都不看好RISC-V在高性能計算市場的競爭力。

除了整個行業(yè)沒有帶頭大哥在引領RISC-V的發(fā)展，在高性能計算市場的生態(tài)建設，以及碎片化的問題，都是需要面對的挑戰(zhàn)。

和全球市場一樣，服務器CPU市場正迎來x86和Arm陣營日益激烈的競爭，Arm服務器CPU的成功將會改變市場的格局。


3、國內芯片企業(yè)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

過去幾年，國內不少科技企業(yè)圍繞著服務器芯片技術展開了積極的研發(fā)工作，并取得了一些階段性的成果。例如，華為公司2019年自主研發(fā)的昆侖服務器芯片鯤鵬920已經(jīng)應用于華為云和一些政府機構。

國產服務器芯片在一些關鍵技術上仍存在差距。與國際領先廠商相比，國產服務器芯片在制程工藝、設計能力以及生態(tài)環(huán)境等方面還有待提升。關鍵核心技術仍需依賴國外供應商，這也制約了國產服務器芯片的自主可控性。

國內芯片設計公司與國際領先企業(yè)相比，在技術和市場經(jīng)驗方面仍有差距。國內芯片設計公司還面臨著供應鏈和產業(yè)基礎設施的挑戰(zhàn)，需要進一步加強與上下游合作，提升整體競爭力。

5G通信技術對芯片提出了更高的性能要求，包括更大的帶寬能力、增強的載波聚合能力和大規(guī)模MIMO等。高通、聯(lián)發(fā)科等芯片巨頭已推出多款5G芯片產品，以滿足5G通信的需求。

人工智能對算力的需求正在快速增長，傳統(tǒng)的CPU和GPU已難以滿足。谷歌、英偉達等公司紛紛推出專用的AI加速芯片，以提供更強的并行計算能力。AI芯片市場正在快速興起。