英特爾服務(wù)器芯片紅利不再 慘遭微軟谷歌科技巨頭圍剿

　　作為芯片巨頭英特爾的核心支柱產(chǎn)業(yè)，服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)一直以來(lái)的亮眼表現，都讓該公司的財務(wù)業(yè)績(jì)充滿(mǎn)著(zhù)增長(cháng)活力。據英特爾最近一季度的財報業(yè)績(jì)數據顯示，依靠銷(xiāo)售服務(wù)器和AI芯片的英特爾數據中心集團營(yíng)收達到了61億美元，相比去年同期增長(cháng)了26%，而該集團目前占據英特爾總營(yíng)收的30%以上，在全球服務(wù)器芯片市場(chǎng)份額占比為98.6%。

　　不過(guò)，如今的英特爾正面臨來(lái)自友商和其大客戶(hù)們的“前后夾擊”。這不，就在上月月底的AWS re：Invent 2018用戶(hù)大會(huì )上，亞馬遜就帶頭給了英特爾一記重擊，因為該公司正式對外宣布推出了自研的機器學(xué)習芯片Inferentia、基于A(yíng)RM架構的云服務(wù)器芯片Graviton以及基于該芯片提供的EC2 A1虛擬服務(wù)器，進(jìn)軍服務(wù)器和AI芯片戰場(chǎng)。而除了亞馬遜以外，如今谷歌、微軟、Facebook以及中國的百度、阿里等英特爾大客戶(hù)們現在也都開(kāi)始采用自主開(kāi)發(fā)服務(wù)器和AI芯片，或者尋求替代方案的路線(xiàn)，來(lái)慢慢擺脫對英特爾芯片的單向依賴(lài)。那么，這些“志同道合”的戰友們目前的進(jìn)展情況究竟如何了?

　　谷歌

　　作為很早就意識到數據中心重要性的谷歌，在六年前就開(kāi)始自主研發(fā)芯片，最早源于Google為其Android系統加入的語(yǔ)音識別技術(shù)，也就是我們熟悉的Google Now和 Google Assistant。但由于考慮到語(yǔ)音識別、圖像識別、機器翻譯以及互聯(lián)網(wǎng)搜索等越來(lái)越多云服務(wù)使用率會(huì )大幅增加，而憑借現有的數據中心規模難以支撐如此龐大的數據量處理和運轉，因此在綜合考量下谷歌最終選擇了自研TPU芯片的這條路。

　　如今，經(jīng)過(guò)多次的技術(shù)迭代，谷歌的TPU項目已經(jīng)到了第三代，并廣泛應用到了谷歌圖像搜索、谷歌照片、谷歌翻譯以及AlphaGo等諸多項目中，有“一顆芯片頂一座數據中心”的稱(chēng)譽(yù)。據目前谷歌披露的消息，相比類(lèi)似的服務(wù)器級Intel Haswell CPU和NVIDIA K80 GPU，TPU在A(yíng)I運算測試中的平均速度要快15-30倍，更重要的是，TPU的每瓦性能要比普通的GPU高出25-80倍。最新的TPU3 pod的總處理能力要高于100 PFLOPS，是TPU2 pod的8倍，其中芯片換代的貢獻只有2倍，大部分歸功于系統層面的各種改進(jìn)。但眾所周知，芯片開(kāi)發(fā)也離不開(kāi)相關(guān)軟件工具，Google的軟件能力和生態(tài)也是其能夠實(shí)現芯片快速迭代的一個(gè)重要因素，比如谷歌專(zhuān)為T(mén)PU開(kāi)發(fā)的CNN1軟件，就可以讓TPU的運行速度比普通CPU高出70多倍。

　　微軟

　　與其他幾家云服務(wù)巨頭不同，微軟在自研芯片的行動(dòng)上一直都謹小慎微，鮮有消息對外披露，更多的還是通過(guò)選擇合作第二或更多芯片供應商的方式來(lái)減少對英特爾獨家供應芯片的依賴(lài)。今年9月，市場(chǎng)傳出微軟正尋求與中國華為公司洽談AI芯片采購的計劃，想要用華為的AI芯片來(lái)部署到微軟位于中國本土的數據中心服務(wù)器上;10月底，FPGA供應商Xilinx獲得了微軟公司Azure云計算部門(mén)的訂單，在超過(guò)一半的Azure服務(wù)器上微軟會(huì )采用Xilinx的芯片來(lái)取代英特爾的產(chǎn)品。

　　在服務(wù)器芯片的自研方面，微軟其實(shí)也沒(méi)閑著(zhù)。相信不少人還記得高通之前成立的數據中心項目部，而今年6月該項目部開(kāi)始大幅裁員，從1000名員工迅速縮減到300位，借此機會(huì )微軟也陸續從高通挖走了不少服務(wù)器芯片設計工程師和高管，包括工程領(lǐng)導團隊中的Muntaquim Chowdhury、Thomas Speier、Michael McIlvaine、Wayne Smith以及設計經(jīng)理Ketan Patel和Michael Underkoffler，微軟官方給出的答復是主要為了擴增研發(fā)團隊規模來(lái)開(kāi)發(fā)微軟的量子計算芯片，但在量子芯片之后，微軟要開(kāi)發(fā)自主服務(wù)器芯片也是水到渠成的事情。

　　亞馬遜

　　對于英特爾而言，亞馬遜的正式入場(chǎng)可謂是一個(gè)巨大的打擊，同時(shí)也將對以X86架構為主導的英特爾未來(lái)的業(yè)務(wù)增長(cháng)構成長(cháng)期的影響。事實(shí)上，早在2015年，亞馬遜就以3.5億美元的架構收購了以色列芯片開(kāi)發(fā)商Annapurna實(shí)驗室，可見(jiàn)當時(shí)就已經(jīng)進(jìn)入了研發(fā)正軌。而今，在A(yíng)RM架構的推動(dòng)下，亞馬遜一并推出了多款用于云端服務(wù)器領(lǐng)域的芯片，即機器學(xué)習芯片Inferentia以及云服務(wù)器芯片Graviton。

　　編者獲悉，Inferentia是一款兼具高吞吐量、低延遲、持續性能且極具成本效益的AI處理器，Inferentia支持流行的框架包括TensorFlow、Caffe2和ONNX，同時(shí)支持INT8、FP16和混合精度。在亞馬遜高管看來(lái)，該芯片旨在提高能效，有助于降低數據中心的電力成本，且現在亞馬遜也正在提供一項允許商業(yè)客戶(hù)使用其新芯片的云計算服務(wù)，這項服務(wù)的成本可以比其他云服務(wù)低45%。

　　而關(guān)于云服務(wù)器芯片Graviton，亞馬遜也基于該芯片打造了EC2 A1虛擬服務(wù)器。AWS全球基礎設施和客戶(hù)支持副總裁Peter DeSantis表示，Graviton支持多達16個(gè)虛擬CPU(vCPU)和高達32 GB的主內存，其服務(wù)器適配器網(wǎng)絡(luò )帶寬高達每秒10 Gb，其Elastic Block Store(EBS)帶寬高達每秒3.5 Gb，且擁有8到18個(gè)核心，運算頻率在1.6 GHz到2.3 GHz之間，足以與英特爾的“Skylake”Xeon-D-2100 v2相匹敵。而基于該芯片打造的EC2 A1計算服務(wù)，能夠對部分工作負載能耗可降低45%，為亞馬遜省去大量的電力和芯片采購等額外成本開(kāi)支。

　　Facebook

　　經(jīng)過(guò)多年的積累和發(fā)展，以社交網(wǎng)站為主營(yíng)業(yè)務(wù)的Facebook如今已成為了一家國際互聯(lián)網(wǎng)巨頭企業(yè)。而今，越來(lái)越多的競爭對手都開(kāi)始大力發(fā)展AI及云計算等業(yè)務(wù)，Facebook也不可能坐得住;而且，在服務(wù)器芯片上長(cháng)期以來(lái)都依賴(lài)英特爾供應也著(zhù)實(shí)不是長(cháng)久之計。因此，Facebook選擇自主開(kāi)發(fā)芯片也確實(shí)是合情合理。

　　今年4月份，Facebook對外公布了一則招聘信息，顯示該公司正在招募一個(gè)半導體芯片專(zhuān)業(yè)研發(fā)團隊，研發(fā)團隊將打造“端對端的 SoC/ASIC、固件和驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)組織” (見(jiàn)圖)。此處的SoC是指系統級芯片，后者ASIC(專(zhuān)用集成電路)則表明，Facebook計劃研發(fā)的這款芯片擁有更加特殊的應用場(chǎng)景。該自主芯片將被用在Facebook自家的服務(wù)器及AI平臺上，能幫助Facebook降低對諸如英特爾和英偉達等傳統芯片廠(chǎng)商的依賴(lài)，實(shí)現量身定制的同時(shí)還能開(kāi)發(fā)差異化的產(chǎn)品。目前，Facebook的芯片研發(fā)最新進(jìn)展和細節并未對外披露。

　　百度

　　在云服務(wù)領(lǐng)域，百度也是一家十分具有影響力的公司，同時(shí)也是英特爾服務(wù)器芯片的大客戶(hù)之一。但顯然，隨著(zhù)該公司在A(yíng)I之路上越走越遠，其擺脫英特爾自主開(kāi)發(fā)云服務(wù)器芯片的野心也是越來(lái)越大。

　　其實(shí)，從去年開(kāi)始，百度就已經(jīng)走上了自研的軌跡。在去年8月的加州Hot Chips大會(huì )上，百度就已經(jīng)發(fā)布了AI云計算的芯片XPU，這是一款256核、基于FPGA的云計算加速芯片。該芯片架構突出多樣性，著(zhù)重于計算密集型、基于規則的任務(wù)，同時(shí)確保效率、性能和靈活性的最大化。據百度官方透露，XPU的目標是在性能和效率之間實(shí)現平衡，并處理多樣化的計算任務(wù)，因為FPGA加速器本身很擅長(cháng)處理某些計算任務(wù)，但隨著(zhù)許多小內核交織在一起，多樣性程度將會(huì )上升。

　　雖然XPU目前仍然沒(méi)有做到量產(chǎn)，但百度并沒(méi)有因此止步。今年7月，在2018百度AI開(kāi)發(fā)者大會(huì )上，該公司又推出了一款云端全功能AI芯片“昆侖”，其中包含訓練芯片昆侖818-300，推理芯片昆侖818-100。據悉，該芯片主要基于三星14nm工藝，由幾萬(wàn)個(gè)小核心構成，內存帶寬高達512GB/s，算力高達260Tops，功耗100+瓦特，可高效地同時(shí)滿(mǎn)足訓練和推斷的需求，除了常用深度學(xué)習算法等云端需求，還能適配諸如自然語(yǔ)言處理，大規模語(yǔ)音識別，自動(dòng)駕駛，大規模推薦等具體終端場(chǎng)景的計算需求，預計量產(chǎn)之日也不遠了。

　　阿里

　　作為中國“芯戰隊”的號召者和主力軍之一，阿里今年在A(yíng)I和云端芯片領(lǐng)域的步伐走的很快。通過(guò)收購、成立新公司以及自主開(kāi)發(fā)等多重模式，阿里如今也正以自己的切實(shí)行動(dòng)來(lái)擺脫對國際芯片大廠(chǎng)英特爾等公司的過(guò)度依賴(lài)。

　　今年四月，阿里巴巴正式宣布收購杭州中天微系統有限公司，布局芯片領(lǐng)域。在收購中天微的前一天，阿里巴巴達摩院也披露了正在研發(fā)一款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )芯片——Ali-NPU的消息，該芯片將運用于云端圖像視頻分析、機器學(xué)習等AI推理計算。性能是市面上主流CPU、GPU架構AI芯片的10倍，而制造成本和功耗僅為一半，性?xún)r(jià)比超過(guò)40倍。而今年9月，為進(jìn)一步推進(jìn)阿里芯片自主化的進(jìn)程，阿里巴巴宣布將中天微和達摩院自研芯片業(yè)務(wù)進(jìn)行整合，成為一家獨立的芯片設計公司，馬云賜名為“平頭哥”，研發(fā)團隊接近300人，推進(jìn)阿里云端一體化的芯片布局。

　　結語(yǔ)

　　大客戶(hù)們的集體“背叛”，對于極度依賴(lài)服務(wù)器業(yè)務(wù)增長(cháng)的英特爾來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一場(chǎng)“噩夢(mèng)”。因為正如研究公司IDC的芯片分析師Shane Rau所說(shuō)，“全球約35%的服務(wù)器芯片銷(xiāo)往這些大型云服務(wù)巨頭公司，就算只有其中一家廠(chǎng)商改變其業(yè)務(wù)布局，對英特爾來(lái)說(shuō)都是一個(gè)非?？膳碌南?。因為這些公司中的每一家都是如此之大，它們本身就是一個(gè)市場(chǎng)?！?/p>

　　而在這些大市場(chǎng)中“日漸消瘦”的英特爾，未來(lái)的業(yè)務(wù)發(fā)展前景令人堪憂(yōu)，因為一方面，越來(lái)越多的大型和超大型客戶(hù)擁有了自主研發(fā)定制化芯片的能力，雖然短期內難以對英特爾帶來(lái)致命的影響，但這些客戶(hù)從此具備了更多的議價(jià)能力，未來(lái)隨著(zhù)他們芯片的陸續量產(chǎn)，英特爾在服務(wù)器芯片的錢(qián)無(wú)疑是越來(lái)越不好賺;另一方面，如今也有AMD、英偉達等越來(lái)越多競爭對手開(kāi)始花大力氣布局AI和云端計算芯片領(lǐng)域，英特爾在小份額上未來(lái)必定會(huì )遭到這些公司的“圍毆”，分食一定的市場(chǎng)份額也是難以避免的事情。所以說(shuō)如今的英特爾，可能不會(huì )再是過(guò)去的英特爾，如果不在關(guān)鍵領(lǐng)域做出抉擇勇于轉型和改變，未來(lái)必定會(huì )逐步淪陷。