電子發燒友網報道（文/張慧娟）在Arm服務器處理器陣營中，鮮少有從開始一直挺立到現在的，Marvell算其中一個。
現在仍然可以查到Marvell發表於2010年的媒體簡報，“Marvell今天發佈新款ARM架構嵌入式處理器ARMADA XP，將主要用於雲計算等企業應用領域，諸如高性能網絡設備、網頁服務器，以及家用NAS、媒體服務器等。運算內核包括四核心，頻率最高1.6GHz，擁有2MB二級緩存，其運算性能可達16600DMIPS，而功耗低於10W。”
今天看來，當時的配置和願景都過於樸素。
時間就這樣過去了十年。
這期間，Marvell對旗下業務大刀闊斧地進行了整並，移動芯片和多媒體芯片業務對外出售，基礎設施領域實力不斷強化，直到現在成為一家專注於基礎設施市場的半導體廠商，提供存儲、處理、網絡、無線連接和安全產品組合，服務器芯片地位越來越重。
今天，Marvell的服務器芯片主要聚焦三大應用市場：超算、雲端、邊緣，保持著兩年一代的上新節奏。
一次咄咄逼人的上新
近日，Marvell基於第三代Arm的服務器處理器ThunderX3取得突破性進展。它專為當今雲計算和HPC市場上較嚴苛的工作負載而設計，可提供高性能、低功耗、高內存帶寬和低內存延遲，將於今年年中向客戶提供樣片。
Marvell半導體公司副總裁及服務器處理器部總經理Gopal Hegde指出，如今數據中心已從對單線程性能的關注轉向對機架級別性能的關注，其中性能功耗比、性能成本比和TCO（總擁有成本）是部署考慮的三大關鍵因素。因此，數據中心開始採用專為特定工作負載而定製的服務器。
相比上一代ThunderX2，ThunderX3實現了性能上的全面提升。據介紹，ThunderX3處理器採用臺積電7P製程工藝製造，擁有高達96個核，4線程/核心，每個插槽的總計算能力達到384線程。內存接口支持8通道DDR4-3200，每個通道可搭載2個DIMM。I/O擴展提供了64個PCIe Gen 4.0通道，搭載16個控制器。該處理器支持單節點和雙節點配置。在浮點運算方面，ThunderX3的每個核心搭載四個128位SIMD (Neon)單元。該設備完全符合SBSA/SBBR，並提供了企業級的RAS和虛擬化功能。
ThunderX3的性能改進如何實現？Marvell半導體公司服務器處理器部產品營銷高級總監周立新告訴，主要來自於微架構的改進，使得IPC的整體性能較ThunderX2提高25%。結合處理器頻率和DDR頻率的提升，單線程總體性能較上一代提高了60%以上。在單顆處理器層面，相較於ThunderX2，ThunderX3的整數運算性能提升3倍以上，浮點運算性能提升5倍以上。
那麼，對於HPC市場來說，需要什麼樣的性能？周立新表示，HPC需要很多並行處理，ThunderX3每一個核有4個線程，最多96個核，可以支持384個線程。他強調，單核支持四線程，不論是x86架構還是其它Arm處理器，目前都沒有實現，ThunderX3在這方面實現了“數量級的差異”。
四線程跟單線程比，究竟有什麼好處？可以主要從三方面來看，一是SPECCPU，這是最標準的衡量服務器的指標；二是MySQL數據庫；三是Web搜索。根據測算，四線程比單線程有顯著的性能提升，特別是MySQL，可以提高80%的性能。
當然，CPU不僅僅是計算指標，還涉及先進的DDR、PCIe。ThunderX3採用了PCIe 4.0，當年在ThunderX2，每個核裡面有2個128bit SIMD (Neon) Units，而ThunderX3提升到4個，這對超算、AI和機器學習來說非常重要。
談及對比於x86架構處理器的主要優勢，Gopal Hegde表示，x86架構面向服務器、桌面等眾多市場，而Armv8-A是專門面向服務器應用開發的核，在面積、性能、功耗層面更加優化。x86架構兩大廠商：英特爾在工藝上相比臺積電已落後一兩代，這對其x86服務器CPU性能有一定的影響；AMD在架構上採用封裝集成，64核有9個DIE，相應地在延時、帶寬方面存在不足，同時功耗偏高。
未來可能考慮Chiplet
各家由於情況不同，也有各自的實現路徑。比如AMD，其EYPC系列的成功與Chiplet技術的採用密不可分，它作為一種解決物理瓶頸的方法，Marvell是否會予以考慮？
Gopal Hegde談到，當時AMD的EYPC，如果把32核放在同一芯片中，物理上首先難以量產，就算生產出良率會比較差，所以不得不用4個Die來做32核。Marvell每個核的尺寸比AMD的約小30%左右，所以在ThunderX3中還可以集成這麼多核。他談到了一些不採用chiplet的優勢，比如內存帶寬，而且延遲也比較短。不過，未來再往下走，就算核再小早晚也會碰到物理瓶頸，那時可能也會考慮Chiplet方案。
盤點Arm服務器陣營的底氣
從Arm進入服務器市場的第一天起，整個業界就充滿了懷疑的論調，這種唱衰一路貫穿，甚至在高通正式取消其服務器芯片項目時達到頂峰。
不過，後面的故事越來越精彩，2017年，英特爾前高管離職創辦了從事Arm 服務器芯片研發的Ampere公司；2018年，富士通公開介紹了業界首款支持基於ArmV8指令集擴展SVE(Scalable Vector Extension)的A64FX芯片，據稱性能強悍到無需與GPU組合；2019年AWS推出的Graviton 2堪稱驚豔……
事實上，也正是從去年開始，業界推出Arm服務器處理器的節奏明顯加快，性能PK也更為激烈。國產陣營的代表有飛騰和華為，作為國內最早獲得ARMv8指令集架構授權的設計廠商，飛騰的CPU產品近年來不論是性能還是生態都成果頗豐；還有華為鯤鵬，正在通過全生態體系和產業鏈的整合能力高歌猛進。
為什麼Arm服務器生態開始呈現出前所未有的繁榮景象？Gopal Hegde認為，最顯著的原因是最終用戶發現Arm加速應用的時機已經成熟，才會有越來越多的人投入。
Arm框架的核心優勢在於低能耗、移動市場的高佔比。但是，服務器是一個跟生態密切相關的業務，現在整個市場x86架構還是佔據了90%以上的份額。本文發佈之時，英特爾剛剛公佈了2020年第一季度財報，其中數據中心業務同比增長43%，箇中原因這裡不去深究，但足以見得Marvell等面臨的是怎樣的對手。
那麼，Marvell競爭的底氣來自哪裡？
Gopal Hegde表示，生態層面其實是一種“滾雪球”效應，滾到一定地步就會自己越滾越大。自前兩年推出ThunderX2之後，部署進度在不斷加速，得到了諸多OEM廠商和平臺、IHV硬件廠商、操作系統和固件、中間件、應用和工具的支持，目前生態系統覆蓋已超過100家合作伙伴企業。微軟正為Azure部署基於ThunderX2的量產級服務器，也公開表態未來可能有40%-50%的量遷移到Arm平臺上。此外，ThunderX2系列服務器處理器已實現對NVIDIA GPU的支持，將進一步滿足HPC 和遊戲應用的需求。
比較聰明的一點是，正如Gopal Hegde在採訪中所澄清的，Marvell並非全線與x86競爭，只主抓生態成熟、且成長非常快的領域，就是超算和雲這兩塊，企業級的市場不會進入。
Arm架構在服務器市場進入了關鍵時期。諸多創新場景帶來的海量數據計算、存儲需求將孕育龐大的雲服務市場，對基礎計算架構產生了真正的多元化的需求。而先進算力的提升也確實需要多元化的構建，眼下這種繁榮的生態景象正是行業所需要的。
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