數(shù)據中心群雄爭奪 國產芯悄然覺醒

  ICC訊 在信息化的時代，數(shù)據中心是像水廠、電廠一樣的重要基礎設施，是數(shù)字經濟的動力引擎。而數(shù)據中心的發(fā)展帶動以服務器、存儲為代表的IT算力設備的快速增長。伴隨著人工智能、自動駕駛、智能制造等行業(yè)的快速興起，數(shù)據中心這個“大蛋糕”成了香餑餑。業(yè)內普遍認為，數(shù)據中心是未來十年最值得關注的賽道之一。

  四大因素驅動，數(shù)據中心成科技巨頭兵家必爭之地

  云計算、AI對算力需求的快速增長是驅動數(shù)據中心增長的第一要素。

  云計算的快速發(fā)展將成為未來算力的主要供給。全球云數(shù)據中心資本開支目前在以年復合20%以上速度增長，全球Top5的云廠商每年資本開支的絕大部分都投入在數(shù)據中心，并期望以自研服務器、創(chuàng)新網絡結構、代建數(shù)據中心等降低投資和運營成本。另外，AI算法對算力需求的增長遠超摩爾定律演進速度。OpenAI的模型顯示，2010年以來業(yè)內最復雜的AI模型算力需求漲了100億倍，人工智能訓練模型算力需求水漲船高。

  此外，大型云數(shù)據中心對提高效能提出了更高的要求。

  業(yè)內分析指出，全球能源產量和碳中和預期將對算力消耗的增長造成制約，全球碳達峰將對算力能效比提出更高要求。提高計算效能的多種手段包括半導體制造工藝的進步;3D封裝、晶圓級封裝“化整為零”;存儲介質的革命——存內運算;算力池概念的進化需要更高的芯片級互聯(lián)帶寬。

  另外，迅速增長的數(shù)據應用需求也是促進數(shù)據中心發(fā)展的重要因素。

  算力網絡是新基建的下一個重心。在數(shù)據安全需要和算力打通的背景下，運營商發(fā)力具有算力感知和泛在計算能力的算力網絡。算力網絡以SDN和NFV為基礎，目標實現(xiàn)應用部署匹配計算、網絡轉發(fā)感知計算、芯片能力增強計算。

  最后，流量和應用不斷向數(shù)據中心匯集。

  近十年來移動流量的驅動因素從PC到移動互聯(lián)網到云計算再到AIoT，全球流量仍在持續(xù)增長，且連接更廣泛、數(shù)據類型更加非結構化、算力需求更多元化。

  在以上四大因素的驅動下，數(shù)據中心市場不斷增長。在中國信通院發(fā)布的《數(shù)據中心白皮書(2022年)》顯示，全球數(shù)據中心市場保持平穩(wěn)增長，2022年總收入將達到746億美元。如此巨大的市場及未來更廣闊的發(fā)展前景，誰不“眼紅”呢?

全球數(shù)據中心市場規(guī)模

  國外巨頭“廣撒網”

  英特爾、英偉達和AMD作為數(shù)據中心領域的頭部玩家，已經將他們的計劃擺在桌面上，三巨頭不再專注于某一領域，開啟“廣撒網”模式。

  英特爾加碼數(shù)據中心GPU

  CPU時代的英特爾獨占鰲頭，近年來，確立“以數(shù)據為中心”轉型目標的英特爾，持續(xù)通過并購等舉措豐富自身在數(shù)據中心領域的布局，包括收購優(yōu)質的FPGA、ASIC公司，再加上研發(fā)獨立GPU、IPU、神經擬態(tài)芯片、量子計算芯片，以及研發(fā)統(tǒng)一編程軟件工具oneAPI，實現(xiàn)了覆蓋多重架構的產品組合。

  今年2月，英特爾調整組織架構，正式成立加速計算系統(tǒng)與圖形事業(yè)部(AXG);同時公布獨立顯卡Arc系列出貨時間表，并宣稱今年要賣上400萬張;緊接著，5月的英特爾On產業(yè)創(chuàng)新峰會上，此前高調宣布回歸顯卡市場的英特爾，全新推出了一款面向數(shù)據中心的多用途獨立GPU ——Arctic Sound-M(ATS-M);11月份，英特爾預告2024年將推出專為大型數(shù)據及AI訓練而打造的全新XPU(CPU + GPU)處理器，表示在性能、計算密度、存儲容量及頻寬皆提升高達5倍，快速布局CPU+GPU領域。

  英偉達：數(shù)據中心取代游戲業(yè)務成為新主角

  在GPU圖像處理器方面，英偉達是獨立顯卡GPU的長期霸主。隨著近年來人工智能的發(fā)展，英偉達GPU也主導著AI芯片，在深度學習、自動駕駛等垂直領域成為無可爭議的領導者，高性能的AI服務器幾乎都采用了英偉達P100/V100/A100系列顯卡。英偉達憑借GPU積累的算力優(yōu)勢，針對AI領域推出“GPU+CPU+DPU”三芯戰(zhàn)略，布局游戲、數(shù)據中心、汽車三大業(yè)務。針對數(shù)據中心，英偉達推出了基于Arm架構的CPU Grace，Ampere架構GPU和BlueField架構DPU，以及整合算力和互聯(lián)能力的融合加速卡進一步拉近算力和數(shù)據的距離。雖然英偉達數(shù)據中心業(yè)務2019年剛起步，但在CPU和DPU及融合方向新業(yè)務方面已不斷成長。

  近日英偉達發(fā)布的財報顯示，Q3收入為59.3億美元，同比下降17%，其中游戲部門銷售額同比下滑了51%。但數(shù)據中心業(yè)務拯救了英偉達，該部分業(yè)務的銷售額較上年同期增長了31%，達到38.3億美元，已成新主角。

  AMD：并購打造完整產品線

  2022年AMD通過收購Xilinx完成了半導體行業(yè)歷史上最大的一筆收購，因而擁有了最強大的領先計算、圖形和自適應SoC產品組合，補齊FPGA短板。同年，AMD還以約19億美元收購了DPU芯片廠商Pensando。DPU是數(shù)據中心繼CPU和GPU之后第三顆重要的算力芯片，可幫助使用者獲得超高性價比的算力，有效克服通信延遲，提升數(shù)據安全水平。

  依托于自身原有的CPU、GPU及兩起收購，AMD打造高性能CPU、GPU、FPGA及DPU芯片組合，擁有了完整產品線，為未來新型架構和應用布局。

  對于三巨頭在數(shù)據中心方面的布局，深存科技創(chuàng)始人&CEO袁靜豐說：“各家芯片巨頭在傳統(tǒng)賽道上發(fā)展的同時也在進入新的領域。數(shù)據中心會變得越來越復雜，跨領域的異構體系會越來越多，企業(yè)不會在某一個單獨的領域發(fā)展。通過系統(tǒng)性革新，多樣化的架構也會越來越豐富，計算需要離數(shù)據越來越近，而不是傳統(tǒng)的馮氏架構下計算與數(shù)據完全分離?！?

  中國企業(yè)擇機突圍

  國外三巨頭已然形成了鼎足而立的局面，不過近年來國內企業(yè)也在擇機而動，奮起直追，試圖突圍。

  然而，在這過程中，中國數(shù)據中心企業(yè)也面臨著起步較晚、相對經驗不足、人力資源較匱乏等問題。那么，國內數(shù)據中心的發(fā)展狀況如何呢?袁靜豐表示，國內的數(shù)據中心芯片，發(fā)力最早的是CPU領域，如申威、龍芯等，但是基本都集中在信創(chuàng)領域。2017-2018年開始發(fā)力GPU，誕生了很多初創(chuàng)公司，有些發(fā)展快的已進入量產階段，有些還在設計和流片階段。另外近幾年國內DPU公司不斷，應用以網絡任務卸載為主, 芯片的量產部署還在比較早期，也基本追隨著國際產業(yè)的發(fā)展之路。這些年隨著數(shù)據量的增加，存儲容量和帶寬的升級，圍繞數(shù)據核心的計算存儲變得越來越重要，以解決數(shù)據引力的問題，同時達到效率的倍增。

  據悉，國產CPU企業(yè)以華為為代表，另外還包含申威、龍芯、飛騰、海光、宏芯、兆芯等。GPU領域主要有景嘉微、航錦科技、芯瞳半導體、壁仞科技、天數(shù)智芯等企業(yè)。在DPU方面，國內新興企業(yè)以中科馭數(shù)、芯啟源、云豹智能、星云智聯(lián)、益思芯、邊緣智芯等為代表。

  企業(yè)的起步晚及資源缺少注定了與國外巨頭的差距存在。

  “差距還是比較大。”在被問到國產數(shù)據中心與國外巨頭的差距時，袁靜豐告訴集微網，“在互聯(lián)網應用層面，國內外的差距相對少一些，比如電商、社交媒體、短視頻、媒體播放應用等等，國內已經很成熟。但在PaaS和IaaS層面，還又是不少差距，目前在數(shù)據中心核心產業(yè)鏈上真正能夠完成國產替代的還鳳毛麟角。由于技術上缺乏數(shù)據中心底層核心器件開發(fā)的歷史和經驗，計算和加速領域基本被英偉達、英特爾及AMD、博通等國際巨頭壟斷。數(shù)據中心存儲也是基本被三星、美光、西部數(shù)據、海力士、鎧俠這樣的企業(yè)壟斷?！?

  但國內企業(yè)若一直追隨國外巨頭，技術上很難真正突破，隨著新的趨勢和迭代，我們去參與和部署一些新的賽道，才會有突破機會。國內企業(yè)應該向哪個方向發(fā)展以實現(xiàn)突圍呢?

  袁靜豐表示，國產數(shù)據中心芯片除了解決傳統(tǒng)賽道上的短板之外，需要切入新型賽道。比如國際上熱門的計算存儲，近數(shù)據計算和加速芯片，再比如新型封裝Chiplet，新型材料的應用等等，都是重要的賽道。未來隨著數(shù)據在數(shù)量、通量、響應時間要求上快速增長，綜合在一起就是數(shù)據引力在指數(shù)級增加，計算資源需要離數(shù)據越來越近，以數(shù)據為核心的計算存儲是關鍵，國外的大廠也在部署，但是我們的起點并不太晚。

  對于未來國產數(shù)據中心的發(fā)展預期，袁靜豐表示：“發(fā)展?jié)摿薮?，中國會是全球最大的?shù)據市場。從視頻、智能化城市、數(shù)字產線、電商、自動駕駛等領域來看，市場機會巨大。此前十年中國打造了電商時代的商業(yè)模式，未來十年豐富的應用場景是國內核心基礎產業(yè)發(fā)展的機會。在數(shù)據繁重場景下，需要重新思考架構、硬件、核心芯片等布局。”

  不過袁靜豐也表示，挑戰(zhàn)是存在的，特別是底層芯片技術和人才的短缺。但他也相信在業(yè)內的共同努力和大力投入下，“中國芯”會迎來行業(yè)蓬勃發(fā)展的一天。