大芯片目前是我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向，現(xiàn)在的國產(chǎn)大芯片站在了新的起跑線，期盼國產(chǎn)大芯片進一步發(fā)展。

　　自2014年集成電路發(fā)展綱要發(fā)布以來，國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。

　　據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)過去幾年的快速、平穩(wěn)增長態(tài)勢，產(chǎn)業(yè)總營收在2021年更是首次突破萬億元達10458.3億元，同比增長18.2%。其中，設(shè)計業(yè)銷售額為4519億元，同比增長 19.6%;制造業(yè)銷售額為3176.3億元，同比增長24.1%;封裝測試業(yè)銷售額2763億元，同比增長10.1%。

　　從上圖可以看到，雖然國內(nèi)集成電路的增長速率稍有下滑，但都保持15%以上的同比增幅，整體市場都是在穩(wěn)步上升之中。然而，對于國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)來說，現(xiàn)在還遠沒有到慶祝的時候。

　　如不少專家所說，過去幾十年的國產(chǎn)芯片發(fā)展，大多以簡單芯片和直接“me too”的國產(chǎn)替代為主。然而，隨著全球需求的變化、上游技術(shù)的更新和國際格局的風(fēng)云變幻，這已經(jīng)不能滿足我們國內(nèi)龐大的需求，這就倒逼國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)進入深水區(qū)?！按笮酒本褪瞧渲幸粋€重要方向。

　　但和本世紀(jì)初的篳路藍縷不一樣，現(xiàn)在的國產(chǎn)大芯片站在了新的起跑線。

　　廿載耕耘：從手機走向數(shù)據(jù)中心

　　關(guān)于什么是“大芯片”，其實行業(yè)內(nèi)并沒有固定的定義，但大家都約定俗成地把類似手機和設(shè)備中類似CPU、GPU、DSP以及近些年來流行起來的DPU和AI芯片等都稱為大芯片。大家耳熟能詳?shù)挠⑻貭?、英偉達、AMD、高通、聯(lián)發(fā)科和Marvell等全球領(lǐng)先芯片公司都是典型的大芯片龍頭。

　　在芯片產(chǎn)業(yè)過去幾十年的發(fā)展中，這些不同領(lǐng)域的大芯片龍頭都是經(jīng)歷多輪搏殺而存活下來的。特別是在臺積電于1987年成立并推動Fabless產(chǎn)業(yè)的繁榮以后，芯片(包括大芯片)設(shè)計企業(yè)之間的競爭尤為激烈。

　　以2000年左右的網(wǎng)絡(luò)浪潮時期為例。在當(dāng)時，瘋漲的互聯(lián)網(wǎng)泡沫吸引美國風(fēng)險投資和高科技公司爭相建造下一代基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，而為應(yīng)對預(yù)期的互聯(lián)網(wǎng)流量爆炸，他們就就把目光投向了能夠處理更多網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和不斷增長數(shù)據(jù)速率的網(wǎng)絡(luò)處理器。據(jù)不完全估計，當(dāng)時圍繞著這類處理器，就誕生了數(shù)十家的初創(chuàng)公司。但截至2007年，只有Cisco Systems、Marvell、飛思卡爾(Freescale)、Cavium Networks、AMCC、英特爾和Ezchip等公司還在大量銷售網(wǎng)絡(luò)處理器。

　　這足以證明大芯片競爭的殘酷，但勝利者的豐厚回報率在過去幾十年的中一直驅(qū)動企業(yè)因應(yīng)市場需求前赴后繼地投入到大芯片的角逐中去。如在國內(nèi)，就在過去十幾年的移動設(shè)備浪潮中跑出了多家大芯片“贏家”。

　　2000年前后，中國信息產(chǎn)業(yè)部(工信部前身)發(fā)布了“18號文件”，鼓勵軟件與集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就吸引了一批海外人士準(zhǔn)備回國創(chuàng)業(yè)，中國手機芯片巨頭展訊(現(xiàn)在的展銳)就是在這個階段成立的，這也是國產(chǎn)大芯片發(fā)展上值得寫下濃厚一筆的成功嘗試。與此同期，瑞芯微和炬力相繼成立，他們和之后幾年成立的華為海思以及全志都成為移動時代的國產(chǎn)大芯片先驅(qū)。從某種意義上看，這也是國產(chǎn)大芯片首次在終端設(shè)備新浪潮中發(fā)出了“中國聲音”。

　　國產(chǎn)大芯片在移動端步步為營的同時，也同時在另一個龐大的電子終端市場——PC上萌芽。當(dāng)前幾個國產(chǎn)PC芯片廠商：龍芯最早可以追溯到2001年成立的“龍芯課題組”，他們是從MIPS切入處理器;飛騰團隊則是從 1999 年開始投身Arm CPU研發(fā)。

　　到了21世紀(jì)第二個十年，國內(nèi)又迎來了兆芯和海光這兩家X86處理器廠商。他們分別通過與威盛和AMD合作，拿到了X86的架構(gòu)授權(quán)，走上了國產(chǎn)CPU的不同新道路——前者以電腦為第一個落腳點，后者則首先聚焦數(shù)據(jù)中心。

　　也就是從海光成立的那一年開始，國產(chǎn)大芯片跨入了數(shù)據(jù)中心階段，而這一切要從2012年說起。

　　四波浪潮：從AI芯片走向CPU

　　在半導(dǎo)體行業(yè)觀察之前發(fā)表的文章《英偉達的AI芯片霸主之路》里有描述：“2012年，深度學(xué)習(xí)開山鼻祖之一的Geoff Hinton的學(xué)生Alex Krizhevsky成功訓(xùn)練出了深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AlexNet，并憑借該網(wǎng)絡(luò)在圖像分類識別領(lǐng)域大幅提升了性能(15%的錯誤率，比第二名真正高出了十個絕對百分點)，從而成為人工智能的標(biāo)志性事件。而這個創(chuàng)舉是他使用英偉達的GPU實現(xiàn)的。”

　　GPU及其生態(tài)CUDA是英偉達一家的天下，但市場卻無限大，因為看到專用AI芯片在訓(xùn)練斷和推理端的潛力，全球便掀起了一場轟轟烈烈的AI芯片創(chuàng)業(yè)潮，如Graphcore、Cerebras Systems、Habana Labs(已經(jīng)被intel收購)和Hailo等就是典型的代表。這也是國產(chǎn)近年來爆發(fā)的第一波大芯片浪潮，包括百度昆侖、燧原科技、地平線和寒武紀(jì)等一眾巨頭就是在這波熱潮中成長起來，更多新企業(yè)也在AI熱中百花齊放、百家爭鳴。

　　在此期間，還冒出了英偉達的另一類挑戰(zhàn)者——GPU初創(chuàng)公司，這也是筆者所看到的國產(chǎn)大芯片創(chuàng)業(yè)第二波。

　　熟悉英偉達的讀者應(yīng)該知道，這家GPU巨頭擁有兩系列的產(chǎn)品線，分別是瞄準(zhǔn)圖形應(yīng)用的圖形GPU和瞄準(zhǔn)AI應(yīng)用的GPU，這系列產(chǎn)品也是大家所說的GPGPU。在海外，英特爾和AMD正在從兩條產(chǎn)品線出發(fā)，進攻英偉達。

　　來到國內(nèi)，大多數(shù)GPU初創(chuàng)公司則選擇從GPGPU方向切入。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在國內(nèi)的GPU公司除了擁有景嘉微、龍芯、兆芯和飛騰這些老牌廠商外，天數(shù)智芯、壁仞、沐曦、摩爾線程、登臨和芯動等國產(chǎn)GPU新貴。

　　至于為什么還有GPU的機會，壁仞科技聯(lián)席CEO李新榮在接受鈦媒體采訪的時候表示：“數(shù)字經(jīng)濟時代，人工智能和高性能計算對算力的需求高速增長，通用GPU就是為快速迭代的人工智能算力需求而生，所以市場有這個需求，通用GPU規(guī)?；涞鼐鸵欢〞崿F(xiàn)?！?/p>

　　在AI芯片和GPU方興未艾之際，另一個“大芯片”DPU也突圍而起。

　　據(jù)專用數(shù)據(jù)處理器(DPU)技術(shù)白皮書所說，DPU(Data Processing Unit)是以數(shù)據(jù)為中心構(gòu)造的專用處理器，采用軟件定義技術(shù)路線支撐基礎(chǔ)設(shè)施層資源虛擬化，支持存儲、安全、服務(wù)質(zhì)量管理等基礎(chǔ)設(shè)施層服務(wù)。其最直接的作用是作為CPU的卸載引擎，接管網(wǎng)絡(luò)虛擬化、硬件資源池 化等基礎(chǔ)設(shè)施層服務(wù)，釋放CPU的算力到上層應(yīng)用。

　　過去幾年里，亞馬遜AWS、英偉達、英特爾和Marvell等國際芯片巨頭都在這個產(chǎn)品形態(tài)上發(fā)力。國內(nèi)華為、阿里巴巴、騰訊和百度也亦步亦趨。此外，包括中科馭數(shù)、云豹智能、云脈芯聯(lián)、芯啟源、大禹智芯、益思芯和上海炬向科技也成為了這個市場的新晉掘金者。

　　隨著上述三種芯片的持續(xù)發(fā)展，數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的變化，國際形勢的瞬息萬變，進入最近兩年，以PC芯片和服務(wù)器芯片新方向的Arm CPU走上了國產(chǎn)大芯片舞臺中央。其中前者以此芯為代表，看中的是PC市場的Arm機遇;后者則競爭激烈，瞄向了炙手可熱的數(shù)據(jù)中心市場。

　　十年浮沉：Arm服務(wù)器芯片終成主流

　　其實Arm服務(wù)器芯片其實并不是什么新鮮事。從2008年開始，從Arm到芯片公司都開始對這個市場有了想法。然后不少公司在過去幾年里做了不少的嘗試。但直到近年的華為鯤鵬和亞馬遜Graviton面世之前，整個Arm服務(wù)器芯片市場基本都是處于曲折中前進的階段。

　　但在華為、亞馬遜之后，微軟、騰訊、阿里、字節(jié)和谷歌等企業(yè)也都將目光瞄向了Arm服務(wù)器芯片，而這背后也有一些因素推動。首先就是以專注于基礎(chǔ)設(shè)施的Arm Neoverse在2018年10月發(fā)布為標(biāo)志，Arm服務(wù)器芯片跨入了新階段。據(jù)Arm所說，全球基礎(chǔ)建設(shè)的變化日新月異，為的就是因應(yīng)持續(xù)成長的工作負載和不斷增加的效能需求，而Arm Neoverse 就可針對云端、邊緣和5G 網(wǎng)路進行最佳化，提供出色的速度、節(jié)能、效能功耗比及效能成本比，因應(yīng)未來基礎(chǔ)建設(shè)及其客戶的需求。

　　此外，Arm轉(zhuǎn)向64bit、全新Armv9架構(gòu)的亮相。再加上Arm以絕對的份額統(tǒng)一了移動手機市場，在數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生了巨大的流量。且同時還在逐漸往PC市場滲透，這就給了Arm服務(wù)器芯片創(chuàng)造了一個天時、地利和人和的好環(huán)境。

　　自蘋果于2007年發(fā)表第一代iPhone以來，手機產(chǎn)業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，也成就了低功耗處理器技術(shù)專家Arm。因為其架構(gòu)的特性以及其獨特的經(jīng)營模式，基于Arm架構(gòu)打造的手機芯片壟斷了智能手機SoC市場。同期，網(wǎng)絡(luò)也從3G走向了5G，這也讓智能手機終端應(yīng)用有了無限可能。如游戲、短視頻等“云原生”應(yīng)用的崛起，就給數(shù)據(jù)中心提出了新難題。再疊加物聯(lián)網(wǎng)和云計算等應(yīng)用蓬勃發(fā)展的影響，暴增的數(shù)據(jù)中心帶來的成本和功耗壓力驟然上升。

　　上述種種因素驅(qū)動由X86架構(gòu)統(tǒng)治了十幾年的數(shù)據(jù)中心發(fā)生一些微妙的變化，這就給Arm帶來了機遇。

　　回看服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心過去幾十年的發(fā)展，是從各自為政走向了當(dāng)前寡頭屈指可數(shù)的局面。在芯片方面也同樣如是，從早期的百家爭鳴到最后英特爾X86架構(gòu)芯片一家獨大。造成這樣結(jié)果的背后因素有很多。但在國內(nèi)服務(wù)器芯片初創(chuàng)企業(yè)遇賢微CEO羅勇博士看來，X86處理器統(tǒng)治了PC 市場是其中一個關(guān)鍵要素。

　　羅勇博士指出，英特爾是在PC端證明了通用化策略成功以后，進而在效率、穩(wěn)定性、大批量出貨等方面證明了自己，也在網(wǎng)絡(luò)端芯片上取得了很大的成功，這就給了他們做CPU性能優(yōu)化的機會，成就了服務(wù)器。當(dāng)然，“系統(tǒng)公司+CPU公司”這個模式，也是在PC領(lǐng)域驗證了，所以才在服務(wù)器被認為可行。而英特爾在服務(wù)器市場替換的正是IBM這樣的軟硬芯片全一體化的公司，所以跟英特爾打配合的是軟件公司、系統(tǒng)公司，每個人都在這個變革中分到了一杯羹。

　　從羅博士的介紹我們得知，在過去這些年里，Arm協(xié)同芯片和生態(tài)公司解決了生態(tài)的問題，并在移動終端大批量出貨，這就讓他們走向服務(wù)器市場變得更順理成章，且輕裝上陣。在這種前提下，更多核的(正好適配云原生需求)、TCO更優(yōu)化的芯片方案，成為了云計算時代服務(wù)器芯片的選擇是自然而然的。

　　再加上華為和亞馬遜的成功經(jīng)驗驗證，Arm服務(wù)器芯片終于迎來了他們的關(guān)鍵時刻。這也就催生了不少Arm服務(wù)器芯片公司。

　　除了誕生Ampere Computing以外，華為和富士通還持續(xù)在上面深耕，英偉達也憑借其Grace系列在近年卷土重來，AWS和阿里巴巴這樣的云廠商也成為了Arm服務(wù)器芯片市場的重要參與者。

　　來到國內(nèi)市場，市場需求疊加國際競爭態(tài)勢的影響，發(fā)展本土的Arm服務(wù)器芯片就成為了迫切需求。這也驅(qū)動誕生了遇賢微、鴻芯微、啟靈芯等多家初創(chuàng)企業(yè)入局其中。再加上華為、中興、飛騰等原本就在這個市場深耕的企業(yè)。

　　由此可見，對于國內(nèi)乃至全球的Arm服務(wù)器CPU來說，全新的篇章正式開寫。