「芯視野」服務器架構“風水要輪流轉”？

正所謂三十年河東，三十年河西。

1996年時，RISC架構服務器和大型機在服務器市場上的佔有率高達70%左右，當時剛剛興起不久的x86架構服務器市場份額僅有三成。而當時間走到2018年時，僅x86架構服務器就已佔據了近90%的市場份額，RISC架構成了“偏安一隅”的小眾市場，三大主流只有Power架構還在堅持發展，Oracle的SPARC在苦苦支撐，而新軍——ARM架構前仆後繼仍有擁躉加入戰團。服務器架構市場再度硝煙瀰漫？

架構的“長河”

如果細數目前服務器架構的陣營，或只以x86和非x86架構（包括基於RISC的系統如Power和Oracle的SPARC以及基於ARM的服務器）涇渭分明地來劃分，從前風雲際會的RISC“天下”已然易主。

顯然x86架構遙遙領先。不過，雖然有著從專有架構走向開放架構的大勢，也有英特爾積數年之功，在技術研發和生態建立上投入的巨大資源，PK掉諸多明星技術企業的苦戰，但局面並非固若金湯。受雲服務器、超融合技術影響，服務器從結構到生態均將發生改變，而不同陣營也在竭力發起新的衝鋒。

從x86架構服務器來看，英特爾雖然一家獨大，但AMD攜帶EPYC霄龍處理器重返服務器市場以來，則日益受到來自AMD的衝擊，份額或重新“分割”。親歷50年中國半導體產業發展歷程的著名學者、行業評論家莫大康表示，AMD在臺積電7nm工藝支持下，對英特爾14nm服務器芯片形成衝擊，在服務器市場已呈上升趨勢。

一時風光無兩的三大主流小型機(RISC系統或稱UNIX系統)已不再擔當“主角”。他們分別是IBM的Power System、Sun的SPARC系統和惠普的Alpha系統。到如今，

卻走上了不同的“歸宿”——Sun如今已經嫁入Oracle豪門，而惠普的Alpha則已成絕唱，唯獨Power仍在奮力一博。

特別是IBM在2014年賣掉x86業務後，已把全部精力投在Power層面。不僅將開源模式引入其旗艦級基於Power架構的服務器家族，還於2013年啟動了OpenPOWER聯盟計劃，開放IBM Power微處理器軟硬件架構，促進Power處理器的定製化與開放化。如今，其生態已有300多位成員，特別是在中國市場獲得了越來越多的認可。在前兩年推出全新PowerR9處理器以來，其陣線正在全力進擊，包括去年浪潮與IBM合資成立的浪潮商用機器有限公司推出的K1 Power服務器，以及OpenPOWER的10萬+應用等，而谷歌、阿里巴巴、騰訊等也列入到Power9服務器的合作伙伴名單中。

ARM陣營是另一個“角本”。作為新攪局者，雖然出師不利，已有諸多先烈在歷史的洪流中退卻，包括Calxeda、Applied Micro以及三星、英偉達、博通、Marvell等巨頭以及中國曾寄予厚望的華芯通，但後繼者仍在奮戰，涉及國內的華為海思、天津飛騰、瑞芯微，國外也有Ampere等。2019年，眾多廠商大力使用基於ARM的服務器，其中包括亞馬遜，其自行研製了定製的ARM服務器芯片Graviton，而華為亦是ARM陣營上的悍將。

這一場針對服務器的絕地反攻，究竟會如何演變？

Power的反擊

在Power架構的隊伍中，主力選手無疑非浪潮商用機器有限公司莫屬。

作為有幾十年歷史的產品，Power一直是企業IT基礎設施的核心繫統。而在全新Power9處理器發佈之後，加上國內服務器主力浪潮的背書，浪潮商用機器有限公司沿襲其研發、人才、生態優勢，招式凌厲地推出了K1 Power服務器，在2019年上半年UNIX服務器中取得超64%的佳績。

K1 Power服務器的諸多“光環”，源於浪潮多年征戰的深厚“積累”。浪潮商用機器副總經理黃家明介紹，在核心技術突破層面，包括雙翼可擴展緊耦合體系架構、高速互連芯片，尤其是浪潮突破技術限制，成功研製處理器協同芯片，解決了緩存一致性“難關”，使得中國成為繼美、日之後全球第三個掌握此核心技術的國家。此外，還開發了K-UX操作系統，成為全球第五款、國內首款通過UNIX03標準認證的操作系統，也是國內唯一通過國家信息系統安全等級保護三級認證的 Unix系統。

從具體指標來看，K1 Power服務器也夠得上“實力”擔當。浪潮商用機器產品營銷部總經理江豫京表示，從高性能入手，結合POWER9 處理器性能優勢、內存與I/O 帶寬優勢、數據庫核心業務優勢、開源數據庫優勢，通過分區可高度整合核心業務負載，並靈活部署創新應用。因POWER9處理器採用了內核微架構，每核性能較POWER8可提升40%，單核線程數提升4倍，L3高速緩存提升3.3倍等等。同時，還具備NVLink 2.0、CAPI 2.0和New CAPI三位一體的領先硬件加速優勢，可大幅提升加速效率，深度學習框架性能超X86近4倍。

同時，在RAS層面既有傳承又有突破。在高可靠性層面，在系統設計、工藝、質量、測試層面層層把關，獨立的服務處理器FSP可偵測及診斷任何潛在錯誤的發生；通過硬件設計保證系統持續運行提升可用性；在冗餘、錯誤捕獲、校驗與重試、隔離與修復、全棧式可靠保障層面創新突破，實現高可靠性。高品質通過在核心部件的設計、製造及測試達到高水準來得以保證，40層高複雜主板解決了工藝和信號干擾等挑戰，各項設計參數達到業界最高水準。高效散熱設計選用低功耗器件，提升系統局部及整體可靠性。採用嚴格的元器件和部件選型標準，保證長壽命。藉助高精度仿真技術，降低設計風險。採用高標準檢測和全面的認證和檢測確保質量和性能達到業界高水準。

安全性方面則全面在硬件設計、系統加固、固件加固、軟件增強安全攻關，打造安全可信的系統及安全加固模塊，力保整個系統的安全穩定。

在軟硬層面的突破，使得Power服務器整體性能比傳統x86服務器有近1.7到2倍以上的提升。而在諸多應用中也得到了傳統用戶的“加持”，特別是政府和金融客戶，以及互聯網廠商。江豫京指出，在產業鏈和供應鏈整合方面，Power架構有成熟的模式：一方面K1 Power服務器與以往Power服務器資源可平滑地遷移；另一方面基於客戶關鍵業務雲上的數據庫平臺，其RAS特性可承載大量業務的併發，並可根據需求動態調整。Power技術將為客戶在關鍵場景和新應用場景下創造更多的價值。

未來的版圖

雖然目前服務器市場還是x86的天下，但是隨著Power9架構的開發，ARM陣營的逐鹿，以及互聯網廠商的各懷“芯”事，Power架構有望成為不可忽視的力量。

正所謂因勢制權。從大勢來看，在雲計算、人工智能、物聯網及邊緣計算的推動下，多雲的世界以及多元的場景正為服務器架構帶來新的機會，應用場景的遷移變革了體系結構及支撐平臺。從技術走向看，持久內存、下一代互聯等等都在提出新的挑戰。特別是在當前的大環境下，國產服務器需要也必將大有作為。

曾經業界矚目MIPS架構的龍芯由於沒有體系化的生態支撐，難以在服務器領域打開局面，而擁有成熟軟硬件生態的Power能否讓中國企業一改之前的尷尬？

莫大康分析，從產業安全角度，萬一微軟不讓出口，Power架構可能是個替代途徑。而ARM架構的問題在於其儘管功耗低，但服務器的主要矛盾是算力第一、功耗第二，還需要著力攻克。

而江豫京從Power9的立場出發說，x86應用場景主要側重於前置應用，而大量最核心的數據庫應用基本仍是小型機。x86服務器看上去相對成本低，但它帶來的隱含成本綜合算起來比現有用傳統架構做平滑升級的成本高。K1 Power定位於高端市場，還有諸多支持開放接口、指令精簡高效、高RAS指標等優勢，可為客戶最關鍵的數據保駕護航，未來會做得更深、更透，就像法拉利一樣有自己的“舞臺”。

將ARM形容從山腳往上衝的黃家明則剖析說，ARM架構可能還有諸多未明的問題。即便說功耗低，但實際上要看單核、單線程、單一指令的耗能。而且這涉及工作負載，輕量級負載可能功耗低，但重量級並不見得。

當然，未來應用模式有望轉向輕量級、微服務，ARM將有可能彎道超車，找到一方天地。但彼時高端Power也可橫向擴展，實現一定的經濟性，前景依然可期。

對於這“三國演義”，Gartner研究副總裁盛陵海的判斷是未來格局難言三分天下。Power可成為國內的backup，主要面向政企。而ARM架構也有機會，因為開發者更多，生態更成形，但可能還是x86架構為主，其他為輔。

畢竟，一方是捲土重來，另一方在圍城攻伐。而這些陣營需要突破的不僅僅是RAS壁壘，還要開放生態，要在操作系統、數據庫、開源軟件等方面做大量適配，並創新更多的行業應用、尋求AIoT新興應用場景、贏得更多的系統夥伴，從而推動更多雲服務商採用，前進的路上道阻且長。（校對/範蓉）