10月19日，阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥首款自研服務(wù)器芯片倚天710的亮相，成為2021云棲大會現(xiàn)場的“大事件”。
倚天不出誰與爭鋒！5nm制程、3.2GHz主頻，性能超過業(yè)界標(biāo)桿20%，能效比提升50%以上……這顆被視為“地表最強”的ARM服務(wù)器處理器，頗有劍鋒所指、所向披靡的氣勢。
倚天710的問世，意味著平頭哥已具備大型復(fù)雜芯片的研發(fā)設(shè)計能力，躋身世界一流芯片設(shè)計公司的行列，阿里“造芯”攻克關(guān)鍵一役。同時，進一步構(gòu)建和完善了阿里云“端云一體”的芯片生態(tài)，在這顆為云而生的“強U”加持下，阿里云“一云多芯”策略邁出關(guān)鍵一步。
首顆5nm服務(wù)器芯片 雙11率先部署應(yīng)用
倚天710是首款采用業(yè)界最先進5nm工藝的ARM服務(wù)器處理器，其單芯片容納高達600億晶體管；在芯片架構(gòu)上，基于最新的ARMv9架構(gòu)，內(nèi)含128核CPU，主頻最高達到3.2GHz，能同時兼顧性能和功耗。在內(nèi)存和接口方面，集成業(yè)界最領(lǐng)先的DDR5、PCIe5.0等技術(shù)，能有效提升芯片的傳輸速率，并且可適配云的不同應(yīng)用場景。
據(jù)集微網(wǎng)了解，為解決云計算高并發(fā)條件下的帶寬瓶頸，倚天710針對片上互聯(lián)進行了特殊優(yōu)化設(shè)計，通過全新的流控算法，有效緩解系統(tǒng)擁塞，從而提升了系統(tǒng)效率和擴展性。在標(biāo)準(zhǔn)測試集SPECint2017上，倚天710以440分登頂，性能超出超過業(yè)界標(biāo)桿20%，能效比提升50%以上。
作為通用芯片，CPU是半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)計門檻最高的芯片之一，全球范圍內(nèi)具備這一技術(shù)能力的企業(yè)本就屈指可數(shù)，而能設(shè)計出頂級性能的CPU公司更是鳳毛麟角。
目前，服務(wù)器芯片最先進的工藝仍為7nm，5nm工藝對能量密度、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布局有極高的要求，在研發(fā)過程中極具挑戰(zhàn)。
從這個角度而言，倚天710傍身的ARMv9、DDR5、PCIe5.0等，都是業(yè)界最為領(lǐng)先的技術(shù)架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，平頭哥對此進行了深度定制，同時也引入了許多自研技術(shù)，從而實現(xiàn)了在5nm通用芯片設(shè)計研發(fā)上的突破，研發(fā)實力凸顯。
據(jù)平頭哥方面介紹，倚天710從前端架構(gòu)設(shè)計到后端物理實現(xiàn)均為自研，其中既要克服工藝以及IP不成熟帶來的困難，又要針對云場景的獨特要求做定制化設(shè)計，技術(shù)上保障性能、功耗的均衡。
在前端設(shè)計方面，為解決核數(shù)眾多條件下的帶寬瓶頸，平頭哥對于片上互聯(lián)作出特殊優(yōu)化，采用新的流控算法，降低系統(tǒng)反壓，有效提升了系統(tǒng)效率和擴展性，使單核高性能有效地轉(zhuǎn)化為整個系統(tǒng)的高性能。此外，通過新的系統(tǒng)地址到DRAM地址的轉(zhuǎn)換機制，支持安全、非安全隔離、多NUMA、異常通道隔離多種特性，同時DRAM讀寫效率大幅度提升。
在后端物理實現(xiàn)方面，平頭哥靈活調(diào)度多達30種不同EDA軟件、深度定制時鐘網(wǎng)絡(luò)和定制IP技術(shù)，此外還采用了先進的多芯片堆疊技術(shù)，最后成功確保了芯片性能、功耗的優(yōu)化。
據(jù)集微網(wǎng)了解，倚天710即將在阿里云數(shù)據(jù)中心部署，將率先在今年雙11應(yīng)用，并逐步服務(wù)云上企業(yè)。
苦練內(nèi)功三年 平頭哥躋身世界一流
2018年，阿里巴巴全資收購大陸唯一擁有自主嵌入式CPU IP core的中天微，由此掌握了芯片底層技術(shù)的能力。2018年云棲大會，達摩院芯片研發(fā)團隊與中天微團隊合并成立平頭哥，平頭哥一躍成為全球為數(shù)不多同時擁有處理器IP及芯片設(shè)計能力的芯片公司。
在處理器IP方面，平頭哥核心團隊擁有十年以上的CPU IP和芯片研發(fā)經(jīng)驗，長期從事自研指令集架構(gòu)、CPU微體系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)芯片產(chǎn)品的研發(fā)。在云端芯片方面，背靠全球前三的云平臺阿里云，平頭哥能深刻理解數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)場景和需求，因此能夠更高效地研發(fā)業(yè)界一流的芯片。
在上述優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，成立三年來，平頭哥苦練內(nèi)功，積累起豐富的AI芯片及處理器IP設(shè)計經(jīng)驗，并快速推出多款創(chuàng)紀(jì)錄芯片類產(chǎn)品，不斷給業(yè)界帶來驚喜，持續(xù)的投入以及快速產(chǎn)品迭代，為其突破通用芯片研發(fā)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
2019年7月，平頭哥發(fā)布當(dāng)時業(yè)界最強性能RISC-V處理器玄鐵910，意味著基于RISC-V架構(gòu)的高性能芯片成為可能，也讓芯片設(shè)計的門檻進一步降低。目前，平頭哥累計開發(fā)了十多款玄鐵系列嵌入式CPU IP核，已得到大規(guī)模量產(chǎn)的驗證，累計出貨量超過25億顆，更引領(lǐng)了芯片行業(yè)的一股新趨勢，如今，國內(nèi)外科技企業(yè)紛紛涌進RISC-V技術(shù)的研發(fā)。
在2019年9月舉行的云棲大會上，平頭哥發(fā)布阿里首顆AI推理芯片含光800，針對場景深度定制，創(chuàng)造了性能和能效比的兩項第一，目前已應(yīng)用于搜索推薦、視頻直播等場景。
通用服務(wù)器CPU芯片是數(shù)據(jù)中心最復(fù)雜的芯片之一，其架構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，對性能、功耗要求極高，截至目前全球僅有少數(shù)企業(yè)具備這一技術(shù)實力，Intel、AMD、AWS以及阿里平頭哥等少數(shù)公司在此之列。 倚天710芯片的研制成功，并實現(xiàn)了性能上的極大突破，標(biāo)志著平頭哥已經(jīng)具備大型復(fù)雜芯片的研發(fā)設(shè)計能力，躋身世界一流芯片公司的行列。
同時，倚天710芯片的推出也意味著平頭哥產(chǎn)品家族的不斷完善。其中，玄鐵系列為AIoT終端芯片提供高性價比IP；AI芯片含光800通過阿里云為人工智能場景提供極致AI算力；通用服務(wù)器芯片倚天710則通過阿里云為云上客戶提供差異化的頂級算力。
阿里造芯有成 端云一體優(yōu)勢凸顯
2009年，阿里巴巴啟動了飛天云操作系統(tǒng)的研發(fā)，并成立阿里云。過去十二年，阿里云持續(xù)深耕自研技術(shù)，成功打造世界前三的云基礎(chǔ)設(shè)施，也為阿里研發(fā)基礎(chǔ)技術(shù)、前沿技術(shù)打下了堅實的基礎(chǔ)。
芯片是計算系統(tǒng)的核心，云是高性能服務(wù)器芯片最大的應(yīng)用場景。 阿里巴巴集團橫跨電商、物流、云計算、大數(shù)據(jù)、全球化等場景，擁有世界上最挑戰(zhàn)、最豐富的計算場景、網(wǎng)絡(luò)場景、機器學(xué)習(xí)場景，需要使用大量芯片，自研芯片能夠降低阿里巴巴集團內(nèi)部整體計算的成本。
而基于云的技術(shù)體系建設(shè)，需要從軟件到基礎(chǔ)硬件層面的不斷探索，“從芯到云”的自研能力打造，也有助于阿里云打造出差異化的競爭優(yōu)勢，滿足數(shù)據(jù)中心等市場日益多樣的客戶需求。
2017年，阿里成立的達摩院，向芯片等硬科技領(lǐng)域進軍，致力于實現(xiàn)芯片、服務(wù)器、交換機等全棧技術(shù)的自研。2018年平頭哥的成立，則成為阿里造芯的有力抓手。
和絕大多數(shù)芯片企業(yè)不同，平頭哥的目的并非售賣芯片，主要供阿里云自用，助力阿里構(gòu)建起端云一體的芯片生態(tài)，也顯著提升了阿里在云計算、數(shù)據(jù)中心市場的競爭力和服務(wù)能力。
此次倚天710的推出，進一步豐富了阿里云的底層技術(shù)體系，目前，阿里云已全面兼容x86、ARM、RISC-V等主流芯片架構(gòu)。同時，這也是阿里自研芯片和自研飛天操作系統(tǒng)的一次深度協(xié)同，從底層芯片、云操作系統(tǒng)到存儲、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，阿里云成為中國唯一實現(xiàn)全棧自研的云計算平臺。
這為阿里云向云上企業(yè)提供頂級云計算服務(wù)創(chuàng)造了絕佳條件，云上企業(yè)的成本將進一步降低。
據(jù)阿里云智能總裁、達摩院院長張建鋒介紹，基于阿里云“一云多芯”和“做深基礎(chǔ)”的商業(yè)策略，發(fā)布倚天710希望滿足客戶多樣性的計算需求。同時將繼續(xù)與英特爾、英偉達、AMD、ARM等合作伙伴保持密切合作，為客戶提供更多選擇。
更重要的是，倚天710的推出，也是中國芯片事業(yè)的一大突破。長期以來，中國芯片長期依賴于進口，僅2020年芯片進口額就達到2.4萬億元，盡管中國企業(yè)正在快馬加鞭努力補齊芯片設(shè)計的短板，但在高性能CPU市場幾乎沒有太多建樹，如今，以阿里為代表的企業(yè)正在試圖逐步扭轉(zhuǎn)高性能芯片長期落后于人的局面。
開源玄鐵 推動RISC-V生態(tài)創(chuàng)新
此次大會上，除了倚天710的發(fā)布之外，平頭哥還宣布玄鐵RISC-V系列處理器開源，并開放相關(guān)工具及系統(tǒng)軟件。
這是繼發(fā)布玄鐵910等處理器后，平頭哥在RISC-V生態(tài)上的又一重要舉措，也是全球首個商業(yè)處理器的開源，進一步拉近了RISC-V技術(shù)與開發(fā)者的距離，成為全球硬件開源的新里程碑。
得益于靈活、精簡及開源等特點，如今，RISC-V架構(gòu)已成為芯片產(chǎn)業(yè)鏈的主流選擇，但相比傳統(tǒng)芯片架構(gòu)，RISC-V生態(tài)的配套軟硬件及工具仍然較為稀缺，這極大地限制了開發(fā)者在RISC-V生態(tài)上的創(chuàng)新。
此次平頭哥宣布對玄鐵RISC-V處理器系列開源，并將持續(xù)提供技術(shù)和服務(wù)更新，有助于幫助企業(yè)和開發(fā)者從開源中真正落地，走向商業(yè)成功，共同繁榮“云端一體”的AIoT生態(tài)。
可以看到，在一方面堅持自研芯片的同時，平頭哥也在積極擁抱開源，特別是對于正在上升期的RISC-V架構(gòu)技術(shù)而言，只有更多的開發(fā)者和企業(yè)使用，才能共同推進生態(tài)進步，真正讓這一技術(shù)在芯片和操作系統(tǒng)等軟硬件層面實現(xiàn)繁榮，平頭哥也會從中受益。
服務(wù)器芯片發(fā)布、玄鐵系列處理器開源，阿里的軟硬一體化、端云一體化戰(zhàn)略逐漸清晰。作為構(gòu)筑這一戰(zhàn)略的核心，達摩院、平頭哥及阿里云，正在成為阿里巴巴三位一體的核心技術(shù)棧，未來將創(chuàng)造出更多的突破性成果。
在筆者看來，平頭哥苦練內(nèi)功三年多，目前取得了階段性的成果，這是阿里巴巴十年如一日堅持科技戰(zhàn)略、堅定科技投入的結(jié)果。從云、AI、自動駕駛到芯片，阿里在多個前沿技術(shù)領(lǐng)域深度布局，開花結(jié)果。
“阿里過去一直都是、未來也會一直把科技當(dāng)成核心驅(qū)動力，堅持技術(shù)自研，持續(xù)加大投入，解決前沿科技和基礎(chǔ)科研的重要難題，參與到國家社會的科技創(chuàng)新、技術(shù)攻關(guān)工作中。”阿里方面告訴集微網(wǎng)。
【來源：集微網(wǎng)】
