华为自主研发ARM服务器芯片什么优势

     在麒麟950的发布会上，华为宣布用于服务器的自主芯片正在紧锣密鼓的研发中。其实，正在开发ARM服务器芯片的远远不止华为，国防科大、高通、AMD等IC设计单位或公司都已经设计出或正在设计ARM服务器芯片。

 

     相对于ARM的32位指令集授权上的谨慎，ARM对其的64位指令集授权则显得非常大方，除了拉拢ARM阵营IC设计公司冲击服务器芯片市场外，也有ARM的64位指令集自身的原因。

 

    ARM 为什么会放松64位指令集授权?

 

    其实，当初的ARM的64位指令和32位指令不是一回事，两者无法像MIPS64 和MIPS32，X86 64和X86 32那样完全兼容。ARM的64位指令某种程度上是重新定义过的，在软件上与ARM 32位指令无法兼容，只有在系统状态切换时才能在32和64位指令间切换，如果内核是ARM 64位的，应用是ARM 32位的，或者内核是ARM 32位的，应用是ARM 64位的，就会出问题。

 

   最初的ARM的64位指令和32位指令有点类似于Intel当年IA-32和IA-64的关系，IA-64是超长指令集(VLIW)，与是CISC的IA-32不兼容。

 

   因此，ARM之所以热衷于推销64位指令，根本原因就在于此，当年Intel正是因为IA-32和IA-64的不兼容，在IA-64的生态建设上力所不逮，被AMD抓住机会做出了64位的X86服务器芯片，迫使Intel不得不推出了64位的X86芯片，并放弃了安腾，才重新占据上风。

 

   ARM可能是吸取了Intel当年的教训——为了更快速的推广64位指令集和建立相应的软件生态，必然要一改过去对ARM 32位指令集授权的谨慎，选择了向诸多颇有实力的厂商授权64位指令集，加速生态建设，防止被竞争对手抓住机遇。同时，用虚拟化的办法混跑32位和64 位。在ARM 32位指令集时代，华为、国防科大等一大批原本公司或单位是不具备ARM指令集授权的，但也借着ARM推广64位指令集的东风拿到了授权。

 

   不过，即便如此，指令集授权费用依旧价格不菲，据小道消息称，国防科大拿到的授权费为每5年1亿美元，而且5年后是否延续授权，以什么价格都必须重新和ARM谈判，虽然没有关于华为的小道消息，但对照国防科大的条件，很有可能也是类似的价格，也是5年期的授权。

 

    华为在ARM芯片方面有什么成就?

 

    华为的ARM芯片最广为人所知的就是海思麒麟了。6年前，初出茅庐的K3因为成品不够成熟以及营销、铺货策略失误导致最终连在山寨机市场都无法立足，但第一次大胆尝试给海思公司积累了宝贵的经验。两年后的K3V2则是全球首个发布的集成了4核ARM cortex A9的手机芯片方案，虽然存在兼容性差、功耗大等问题，但之后的麒麟910，用Mali450MP4替换掉GC4000，并使用28nm HPM制程工艺后一举脱胎换骨，成为海思麒麟第一款能用的SOC，荣耀3C LTE版、P7、Mate2、荣耀X1等机型在搭载麒麟910后，其性能和功耗的完美平衡倍受好评，并逐步被市场接受。

 

    2014年5月发布的麒麟920堪称惊艳，麒麟920采用大小核架构，集成了4核ARM cortex A7和四核ARM cortex A15，在GPU方面选择了 Mali T628MP4。客观地说，麒麟920在性能方面相对于麒麟910是一个质的飞跃。良好的功耗控制和多核调度使麒麟920在保障性能满足绝大多数应用的同时，功耗控制得非常好，相对于处于同一档次，并被媒体报道存在漏电瑕疵的联发科MT6595，麒麟920在多核调度、性能和功耗的平衡方面做得更好。搭载麒麟920系列SOC的荣耀6、荣耀6plus、Mate7等机型无一例外获得成功，其中Mate7还成为国家领导人用于赠送外宾的礼品。

 

    2015年的麒麟930集成了8核ARM cortex A53，在GPU方面和麒麟920一样选择了 Mali T628MP4，在性能方面相对于麒麟920提升有限，但其基带使用了华为自主研发的4G MSA技术，在信号的稳定性和通话质量方面有一定提升。

 

    最新发布的麒麟950集成了4核ARM cortex A53和4核ARM cortex A72，得益于16nm FF+工艺，麒麟950在功耗和性能的平衡上做得非常好，ARM cortex A72 在2.3G主频下，单核功耗为1.25W，加上智能感知处理器、LPDDR4、新系统总线等新特性，麒麟950完全能续写自麒麟920以来开创的辉煌历史。

 

    但华为的ARM芯片不仅仅只有麒麟。在2015年初，华为发布了集成32核ARM cortex A57的芯片，该款芯片采用台积电16nm制程，是用于高性能、低能耗设备的网络处理器。此外，在麒麟950发布会上，华为还宣布正在设计自主微结构的服务器芯片，该款芯片一旦上市，将彻底结束华为使用ARM公版微结构的历史。

 

    其实，海思的芯片是服务于华为的发展战略的，并有云、管、端三个方向，“端”指的就是终端，就是大家最常见的手机芯片，也最为人所知。而“管”则广泛用于通信领域，比如大家打电话，十有八九要经过这些芯片处理。“云”的CPU市场普及，最大障碍并非技术，而是软件生态。

 

   华为的ARM服务器能卖得好吗?

 

   相对于使用ARM公版微结构的手机芯片，华为自主设计的服务器芯片才是笔者更关心的话题。不过，在短时间内，笔者并不看好ARM服务器芯片。

 

   正如同Intel在打入手机芯片市场时，受制于软件生态，导致事倍功半的结果，在向PC和服务器芯片市场进军时，ARM也遭遇到了同样的难题。加上 Intel已经上市的低功耗服务器芯片彻底堵死了ARM通过低功耗服务器芯片侵蚀市场的可能性，导致ARM很难在服务器芯片市场于Intel竞争，只能靠走差异化或，政策保护的路子。

 

    具体来说，国防科大的64核ARM服务器芯片“火星”性能不可谓不强，根据SPEC2006模拟器成绩，在多核性能方面能与Intel E5比肩，但受制于相对较弱的单核性能和软件生态，将来即便和银河麒麟操作系统联手出击，在相当一段时间里，也只能在党政军市场中混口饭吃。

 

    而高通也是看到了凭借纯粹的市场竞争，ARM服务器芯片很难撼动X86服务器芯片的地位，而美国政府显然不会为高通拉偏架打压Intel。于是高通找到贵州省政府，成立合资公司贵州华芯通半导体技术有限公司，依靠中国地方政府的保护和投资获取ARM服务器芯片的生存空间。(该公司首期注册资本为18.5亿人民币，贵州省政府的投资机构占股55%，美国高通公司的一家子公司占股45%。笔者认为该项合资，有可能演变为合资公司拿高通的芯片穿个马甲，摇身一变成为具有“中国自主知识产权”的芯片，再由地方政府买单，借助政府的力量向党政军推广，和兆芯基本一个性质)

 

    而AMD做ARM芯片则是出于急病乱投医——在X86芯片上被Intel多年压着打，股价早已是低的不可思议后的无奈之举，而且还有很强的试试水，捞一票的性质，虽然AMD的ARM宣称能够运行Windows。

 

    华为的ARM芯片哪怕在1-2年后成功研发，即便拥有不弱于国防科大“火星”的性能，其市场前景依旧不乐观——很有可能要华为自产自销，或者借助华为和政府、运营商之间良好的关系来打市场，非党政军市场的数据中心很有可能依旧以X86服务器为主流。

 

    华为自主设计高性能服务器芯片，其最大的意义并非在于该服务器芯片能在商业上从Intel手中抢走市场份额，而在于服务华为的“云、管、端”发展战略，以及培养人才、锻炼队伍、积累经验和技术!

 

    目前，国内成功研发出安全可控高性能芯片的单位仅仅有龙芯、申威和飞腾，三者都是有着深厚的技术积累和渊源——龙芯源自中科大的技术力量，龙芯的董事长和总裁都是夏培肃院士的学生;飞腾则与哈军工一脉相承;申威则和建国初期就存在的科研院所有很深的渊源......

 

    相对于其他合资ARM阵营IC设计公司拿国外芯片穿马甲，或拿ARM公版微结构“设计”SOC的厂商来说，华为自主研发之举显然更具雄心，也更有在技术上开拓创新的勇气。