Arm服务器CPU将进一步扩大与x86 CPU的性能差距

经过近十年的生态建设之后，Arm高性能CPU终于在服务器市场崭露头角，亚马逊、Marvell都已经将Arm架构应用于云端，华为海思也推出了基于Neoverse N1设计的鲲鹏系列服务器，Ampere Computing在去年推出了首款云原生服务器CPU，已经展现出了性能和功耗的优势。

近日，Ampere在2022 年度战略和产品路线图更新的分享中透露，Ampere将在今年发布自研核心的5nm CPU AmpereOne。

Ampere Computing董事长Renee James

Ampere Computing 首席产品官Jeff Wittich说：“AmpereOne也是以ARM ISA为基础。客户每年都期待有性能更高、能效更好，扩展性更好的CPU，通过开发和推出自研核CPU，能够帮助我们把所有的注意力和重心都放在客户的需求方面，也能够去满足他们相应的要求。”

也就是说，在获得包括微软Azure、阿里云、腾讯云等全球七大超大规模的数据中心客户的认可之后，Ampere要将其CPU的性能和功耗表现进一步提升。作为Arm高性能服务器CPU提供商的代表，Ampere进一步提升的产品也意味着Arm服务器CPU与x86服务器CPU的差距将进一步扩大。

靠高性能、低功耗、云原生抢食x86服务器市场

Arm架构服务器CPU相比x86服务器CPU一个显著的特征就是更高性能和更低功耗。

根据Ampere给出的数据，其CPU的性能超越传统x86处理器3倍，性能功耗比领先近4倍。

与 x86 服务器CPU相比，Ampere Altra 系列可用50%的能耗，提供200%的性能。

Altra CPU能够实现高性能的关键是高核数。

Jeff Wittich解释，“我们128 核的产品目前在业内领先，是其它 CPU 的两倍。每个核上仅运行一个单线程，并保持以一致的高频率全核运行。同时，我们为每个核提供大容量低延迟的专用缓存，借助智能高带宽Mesh互联结构，将所有高性能核都连接在一起，打破了传统的 CPU 在需求增加时会产生递减回报的使用瓶颈。还采用先进的DDR和PCIe技术设计，可实现最大容量，扩展内存和 I/O 的带宽。能够有效避免用户之间的相互干扰，同时提供优秀的可扩展性能，最终达到最大利用率。”

还有非常关键的一点，Ampere Altra系列是为云计算而生，作为云原生CPU，Ampere为了优化功耗和面积，去除了传统架构不受云欢迎的特性，实现单核功耗比比传统 CPU 低 67% 以上。

“传统x86最大的一个劣势是，它们并不是专门为数据中心所设计，也不是专门为云端、云业务所设计，过去被用于数据中心，也是由于当时除了x86 CPU没有更好的选择。” Jeff Wittich。

云原生处理器的优势具体可以体现为，由于拥有高核心数量的优势，每一个核心仅运行一个单线程，可以表现出比较好的性能和安全性，不用担心工作负载数量、压力的增加而导致性能的下降，也可以抵御很多用户干扰。

Altra CPU也有比x86 CPU更好的可扩展性，对于云计算客户也十分有用。

进一步拉大与x86 CPU的性能差距

Ampere Computing董事长Renee James透露，“我们已经就产品的性能和功能申请了数百项专利，最新的产品AmpereOne采用Ampere Computing自研核， 基于5nm 工艺，支持 PCIgen5 和 DDR5。新产品已经开始送样，非常期待客户的反馈。”

“我们即将推出的自研核AmpereOne，也是以Arm ISA为基础，微架构与Arm提供的Neoverse有非常多区别，但目前还不能提供过多信息。”Jeff Wittich透露，“自研核AmpereOne能够完美地与我们现在的产品Altra和Altra Max云原生处理器互相兼容。从用户的角度，他们针对Ampere Altra/ Altra Max实现的优化，在我们的AmpereOne上也可以是完美适用的。除此之外，我们还与编译器，例如GCC和LLVM进行过相应的合作，进一步确保我们所有产品的适配性。”

虽然还没有更具体的信息，但Ampere的CPU会进一步提升性能和功耗，这无疑会进一步拉大与x86 CPU的差距。

不过，Arm高性能CPU还有一个明显的短板，那就是软件生态。

生态仍是Arm服务器CPU短板

要完善Arm高性能计算生态，软硬件都需要不断提升，Ampere除了与云平台以及硬件的ODM和OEM合作外，也和技嘉和凌华科技等合作伙伴的开发套件，用于人工智能和自动驾驶等多个场景，拓展应用场景。

Ampere强调，其高性能、低功耗的边缘云原生处理器，还可将功率降至超低的40W (32C) 或低于70W (64C)。意味着Ampere Computing 32核处理器的功耗比同等的 x86 CPU 低 4.6 倍，能够开辟其他竞争对手无法涉足的新领地，如 Cruise 的自动驾驶汽车。

当然，Ampere也在探索AI以及混合量子计算的方向。

另外，Ampere通过设立Ampere Developer Program 开发者计划，希望吸引更多开发者，在开发者社区提供130 多个应用程序，并且每天在网站上进行回归和更新，从数据库到 AI 推理的各种解决方案。

“通过回归测试，可以保证我们广泛的适配性，同时在适配性的基础上确保高性能的效果。” Jeff Wittich表示。

但无论如何，Ampere所选择的Arm高性能计算生态，还需要更多企业和开发者共同建设，才能真正与x86 CPU在服务器市场一较高下。

全球综合数据资料库Statista预测，到2028年，Arm架构处理器在数据中心和云的市场规模将达到580亿美元，是2019年的14倍多，市场份额也将从2019年的5%增长到25%。

Arm在数据中心的云市场仍然还有一段路要走。