Arm 伺服器 CPU 將擴大與 x86 CPU 的性能差距

經過近十年生態建設後，Arm 高性能 CPU 終於在伺服器市場嶄露頭角，亞馬遜、Marvell 都將 Arm 架構用於雲端，華為海思也推出基於 Neoverse N1 設計的鯤鵬系列伺服器，Ampere Computing 去年推出首款雲端原生伺服器 CPU，展現性能和功耗優勢。

近日Ampere分享2022年度戰略和產品藍圖，Ampere將在今年發表自研核心的5奈米CPU AmpereOne。

▲ Ampere Computing董事長Renee James。（Source：Ampere Computing）

Ampere Computing首席產品長Jeff Wittich表示，「AmpereOne也是以ARM ISA為基礎。客戶每年都期待有性能更高、能效更好，擴展性更好的CPU，透過開發推出自研核心CPU，幫助我們所有注意力和重心都放在客戶需求，也能滿足要求。」

取得微軟Azure、阿里雲、騰訊雲等全球七大超大規模資料中心客戶認可後，Ampere要將CPU性能和功耗表現進一步提升。身為Arm高性能伺服器CPU供應商代表，Ampere提升產品也意味Arm伺服器CPU與x86伺服器CPU差距將進一步擴大。

靠高性能、低功耗、雲端原生搶食x86伺服器市場

Arm架構伺服器CPU相比x86伺服器CPU顯著特徵就是更高性能和更低功耗。據Ampere數據，CPU性能超越傳統x86處理器3倍，性能功耗比領先近4倍。與x86伺服器CPU相比，Ampere Altra系列可用50%能耗提供200%性能。

Altra CPU高性能關鍵是高核數。

Jeff Wittich解釋，「128核產品目前領先業界，是其他CPU的兩倍。每個核僅運行一個單線程，並保持一致高頻率全核運行。每個核提供大容量低延遲的專用緩存，借助智慧高頻寬Mesh網路結構，將所有高性能核連在一起，打破傳統CPU需求增加時會產生遞減回報的使用瓶頸。還採用先進DDR和PCIe技術設計，可實現最大容量，擴展內存和I/O頻寬。有效避免用戶干擾，同時提供優秀可擴展性，最終達最大利用率。」

關鍵點是Ampere Altra系列為雲端運算而生，做雲端原生CPU，Ampere為了最佳化功耗和面積，去除傳統架構不受雲端歡迎的特性，實現單核功耗比比傳統CPU低67%以上。

Jeff Wittich指出，「傳統x86最大劣勢是，並不是專為資料中心設計，也不是專為雲端、雲端業務設計，過去資料中心會用，是除了x86 CPU沒有更好選擇。」

雲端原生處理器優勢具體為擁有高核心數量，每個核心僅運行一個單線程，表現出較好性能和安全性，不用擔心工作負載數量、壓力增加導致性能下降，也可抵禦很多用戶干擾。

Altra CPU也有比x86 CPU更好的可擴展性，對雲端運算客戶十分有用。

進一步拉大與x86 CPU的性能差距

Ampere Computing董事長Renee James透露，「我們已就產品性能和功能申請數百項專利，最新產品AmpereOne採用Ampere Computing自研核心，基於5奈米製程，支援PCIgen5 和DDR5。新產品開始送樣，非常期待客戶的回饋。」

「自研核心AmpereOne也是以Arm ISA為基礎，微架構與Arm的Neoverse差非常多，但還不能提供太多資訊。」Jeff Wittich透露。「自研核心AmpereOne能完美與現有產品Altra和Altra Max雲端原生處理器相容。從用戶角度，針對Ampere Altra / Altra Max的最佳化，在AmpereOne也能完美適用。除此之外，我們還與編譯器如GCC和LLVM合作，確保所有產品的相容性。」

雖然還沒有更多資訊，但Ampere CPU會再提升性能和功耗，無疑拉大與x86 CPU的差距。不過Arm高性能CPU還有明顯缺點，就是軟體生態。