2015年1月，在業(yè)界一片議論紛紛卻又摸不著頭腦的猜疑聲中，亞馬遜公司以3.7億美元的驚人價(jià)格買下了一家以色列芯片設(shè)計(jì)公司——Annapurna Labs。

當(dāng)時(shí)，Annapurna Labs成立僅4年，尚未對(duì)外發(fā)布任何一款芯片產(chǎn)品，甚至對(duì)自己的研發(fā)進(jìn)程也一直諱莫如深。業(yè)界只知道它們正在試圖研發(fā)一種新型芯片，試圖讓低功率的計(jì)算服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器快速地運(yùn)行數(shù)據(jù)。

沒人知道這家公司究竟要干什么，也沒人知道亞馬遜為什么要買它。

兩年之后的亞馬遜年度大會(huì)re:invent 2017上，當(dāng)亞馬遜首次正式向世界推出自研云服務(wù)器芯片項(xiàng)目Nitro、當(dāng)那片印有Annapurna logo的芯片出現(xiàn)在世人面前時(shí)，人們才恍然大悟。

把視野拉回到國內(nèi)，中國云計(jì)算公司在自研芯片這條路上已走進(jìn)世界前列。在2022云棲大會(huì)上，阿里云宣布自研芯片倚天710已大規(guī)模應(yīng)用，算力性價(jià)比大幅提升超30%，未來兩年阿里云20%的新增算力將使用自研CPU。

自研芯片，已是云廠商的必由之路。

一、從價(jià)格戰(zhàn)到技術(shù)戰(zhàn)

2015年，海外云計(jì)算市場(chǎng)的“價(jià)格戰(zhàn)”已經(jīng)近白熱狀態(tài)。

在云計(jì)算發(fā)展初期，各家所能提供的大多都是基于上游硬件資源的IaaS服務(wù)，不同云廠商之間的產(chǎn)品差別不大。

管理經(jīng)濟(jì)學(xué)告訴我們，當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)同質(zhì)化，價(jià)格戰(zhàn)無可避免。

在海外，亞馬遜（AWS）、谷歌、微軟紛紛入局，以價(jià)格戰(zhàn)跑馬圈地，搶奪更高的市場(chǎng)份額。AWS更是一度以每年降價(jià)12次的驚人節(jié)奏迅速擴(kuò)張，市場(chǎng)競爭日益激烈。

國內(nèi)也不例外，自2015年起，阿里、騰訊等國內(nèi)巨頭紛紛加速擴(kuò)張，市場(chǎng)多番鏖戰(zhàn)。

但企業(yè)想要健康發(fā)展，最終只能回歸技術(shù)，回歸研發(fā)，以性能更強(qiáng)，體驗(yàn)更好的差異化產(chǎn)品打動(dòng)用戶。

2018年，阿里宣布全資收購中國大陸唯一的自主嵌入式CPU IP Core公司——中天微，并在隨后宣布將達(dá)摩院芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)與中天微團(tuán)隊(duì)合并，成立平頭哥半導(dǎo)體。

2019年，阿里云首款自研服務(wù)器AI芯片含光800正式面世。

歷史總是相似的。

近年間，以AI機(jī)器學(xué)習(xí)、大規(guī)模視頻處理、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理等為首的高負(fù)載云計(jì)算應(yīng)用日益增多，其場(chǎng)景運(yùn)算強(qiáng)度大、高并發(fā)、應(yīng)用復(fù)雜，對(duì)云計(jì)算廠商的服務(wù)質(zhì)量提出了前所未有的極高要求，并倒逼服務(wù)器芯片加速發(fā)展。

尤其是在“云原生”的概念提出后——傳統(tǒng)IT時(shí)代的云計(jì)算更多是為了適配當(dāng)前的IT架構(gòu)，進(jìn)而適配各類應(yīng)用?？稍谠圃鷷r(shí)代里，多款應(yīng)用本身就是“長在云上”的——如何根據(jù)這些云原生應(yīng)用的需求打造更適宜其生長的土壤，成了云廠商技術(shù)變革的頭等大事。

“云土壤”的改造既涉及軟件、架構(gòu)、操作系統(tǒng)，又涉及網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、計(jì)算板卡，更會(huì)涉及最為核心的算力來源——芯片。

第三方芯片公司固然也在跟隨技術(shù)進(jìn)步不斷推出新產(chǎn)品，然而，作為最熟悉自身業(yè)務(wù)的人，云計(jì)算廠商最知道自己的業(yè)務(wù)有什么差異化的需求，什么樣的芯片才能做到特定性能效率的最大化。

正如阿里云彈性計(jì)算產(chǎn)品線負(fù)責(zé)人張獻(xiàn)濤所言，“云計(jì)算做到一定規(guī)模的時(shí)候，你發(fā)現(xiàn)（自研芯片）非做不可?！?/span>

當(dāng)然，云計(jì)算中涉及的芯片種類繁多，各家側(cè)重點(diǎn)也有所不同。

比如，阿里的含光800、谷歌的TPU、以及芯片廠商英特爾的Habana Gaudi 2、英偉達(dá)的H100等，都是側(cè)重于人工智能應(yīng)用的計(jì)算芯片。此外，近年間還有DPU、IPU、CIPU等新型數(shù)據(jù)中心處理器。

云計(jì)算芯片市場(chǎng)的老玩家——CPU自然也不會(huì)缺席。

近20年來，云服務(wù)器CPU市場(chǎng)長年被英特爾的x86架構(gòu)統(tǒng)治，其市場(chǎng)份額甚至一度超過90%。

CPU架構(gòu)設(shè)計(jì)難度大、生態(tài)壁壘高，一直是芯片產(chǎn)業(yè)的集大成之作。

然而，哪里有壟斷，哪里就有挑戰(zhàn)者。從2008年開始，ARM就持續(xù)對(duì)服務(wù)器芯片市場(chǎng)發(fā)動(dòng)了進(jìn)攻，惠普、AMD、博通、高通等芯片設(shè)計(jì)公司都曾陸續(xù)推出相關(guān)產(chǎn)品，可惜大多折戟。 

然而，市場(chǎng)并未因一時(shí)的失利而失去信心。2018年，ARM發(fā)布ARM Neoverse計(jì)算平臺(tái)，瞄準(zhǔn)了云計(jì)算服務(wù)器、HPC、AI與機(jī)器學(xué)習(xí)加速這幾大場(chǎng)景。

隨后幾年里，AWS推出Graviton系列服務(wù)器CPU；Ampere Computing推出80核Ampere Altra和128核Ampere Altra Max服務(wù)器CPU；國內(nèi)廠商飛騰推出多款服務(wù)器CPU。 

作為國內(nèi)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭玩家，阿里云也在2021年的云棲大會(huì)上推出了首款自研云原生處理器CPU——倚天710。

這是阿里第一顆“為云而生”的CPU，容納了高達(dá)600億個(gè)晶體管。它基于ARM v9架構(gòu)打造，擁有128核，并在全球權(quán)威CPU基準(zhǔn)測(cè)試集SPECint 2017上拿到了440分的超高成績，超出業(yè)界標(biāo)桿20%。

而在今年的2022云棲大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，阿里云智能總裁張建鋒更是進(jìn)一步宣布，經(jīng)過一年的業(yè)務(wù)驗(yàn)證后，倚天710已經(jīng)完成大規(guī)模部署，不僅支撐了阿里巴巴內(nèi)部核心電商業(yè)務(wù)，還開始對(duì)匯量科技等科學(xué)研究、智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等多家企業(yè)提供服務(wù)。

據(jù)張建鋒介紹，基于倚天710的云計(jì)算實(shí)例在數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、視頻編解碼、AI推理等核心場(chǎng)景中的性價(jià)比提升30%以上，單位算力功耗（耗電量）降低了60%以上。

二、拿雙11“練手”：“奢侈”的成長史

倚天710去年完成流片，今年就已完成大規(guī)模部署，并能夠?qū)ν馓峁┓?wù)，其速度之快，在動(dòng)輒以3-5年為迭代周期的芯片行業(yè)可謂驚人。

這是所有云廠商自研芯片都具備的優(yōu)勢(shì)——不用等待漫長的反饋周期。 

據(jù)張獻(xiàn)濤介紹，在傳統(tǒng)的云計(jì)算廠商與第三方芯片供應(yīng)商合作的過程中，一個(gè)新的性能需求不僅要經(jīng)過雙方的多番溝通驗(yàn)證，還要少則三四年、多則六七年才能變成現(xiàn)實(shí)。

“高端領(lǐng)域的技術(shù)日新月異，四年可能已經(jīng)天翻地覆了?！睆埆I(xiàn)濤感嘆道。

由于英特爾等第三方芯片供應(yīng)商的產(chǎn)品往往是通用的，需要適用于不同的用戶的不同場(chǎng)景，其因此需要在不同的條件下反復(fù)測(cè)試。

但對(duì)于云廠商自研的芯片來說，只要確保這塊芯片在自家數(shù)據(jù)中心里穩(wěn)定運(yùn)行即可，無須讓它適配市面上的其他企業(yè)。

而且，自家研發(fā)的芯片還有一項(xiàng)令人艷羨不已的“奢侈”享受。

據(jù)張獻(xiàn)濤回憶，倚天710在去年流片回來后不久，就迎來了阿里一年一度的“雙11”大促。

“雙11”這場(chǎng)全民購物狂歡，也是阿里IT一年一度的攻堅(jiān)之戰(zhàn)，其流量、強(qiáng)度、并發(fā)度都是全球頂尖級(jí)別的難度。

剛剛從襁褓中誕生的倚天710，就這樣被硬生生地推到了“雙11”前線，由芯片工程師團(tuán)隊(duì)利用“雙11”豐富的數(shù)據(jù)庫、存儲(chǔ)、AI計(jì)算等高強(qiáng)度場(chǎng)景進(jìn)行全面“地獄級(jí)”壓力測(cè)試，有如武俠小說里七八個(gè)不世出的絕頂高手將畢生所學(xué)全部傳授給一個(gè)剛剛會(huì)走路的小孩，這小孩的成長速度絕不可與常人同日而語。

傳統(tǒng)來說，客戶對(duì)芯片樣片進(jìn)行部署、測(cè)試、收集、反饋的周期長達(dá)半年甚至一年，芯片廠需要再根據(jù)客戶反饋進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)與改版。

而對(duì)于既是客戶，又是供應(yīng)商的云計(jì)算廠商而言，這往往就是發(fā)起一個(gè)跨部門會(huì)議的事情。

當(dāng)前，阿里云上已經(jīng)有百萬臺(tái)服務(wù)器，支撐了各行各業(yè)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，其復(fù)雜、豐富程度成為倚天710的絕佳養(yǎng)料，能夠讓芯片團(tuán)隊(duì)在最短時(shí)間內(nèi)得到最全面的反饋數(shù)據(jù)。

“我們?cè)诮衲甏汗?jié)前就已經(jīng)知道這顆芯片是靠譜的。前期的場(chǎng)景壓測(cè)給了我們很大的信心?！睆埆I(xiàn)濤說。

三、從1到100，生態(tài)破局之戰(zhàn)

正如上文所言，CPU設(shè)計(jì)難度大、生態(tài)壁壘高，一直是芯片產(chǎn)業(yè)的集大成之作。

“設(shè)計(jì)難度大”比較好理解，但實(shí)際上，“生態(tài)壁壘高”才是困住CPU的真正阻礙。

通俗來講，就是做一個(gè)CPU出來，沒有那么難；讓大家都能用好這個(gè)CPU，很難。

就像安卓的軟件不能在iOS平臺(tái)運(yùn)行，一直以來，應(yīng)用、操作系統(tǒng)、芯片架構(gòu)都是高度綁定的。在電腦、手機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域，更換芯片架構(gòu)是“傷筋動(dòng)骨”的大手術(shù)，需要芯片廠商、系統(tǒng)廠商、應(yīng)用開發(fā)者的多方面緊密協(xié)作，難度很高。

然而在云計(jì)算領(lǐng)域，自研芯片讓問題變得簡單了一些。

早在2007年，阿里就開始啟動(dòng)了“飛天”云操作系統(tǒng)的自研。隨后，阿里云又陸續(xù)推出了解決虛擬化性能損耗問題的“神龍”架構(gòu)服務(wù)器、“盤古”分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)、基于軟硬一體的“洛神”云網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、“磐久”液冷集裝箱、開源服務(wù)器操作系統(tǒng)“龍蜥”、云原生數(shù)據(jù)庫PolarDB、AI統(tǒng)一平臺(tái)靈杰…… 

而在芯片領(lǐng)域，阿里云也陸續(xù)推出了云基礎(chǔ)設(shè)施處理器CIPU、云計(jì)算AI推理芯片“含光”系列、RISC-V處理器“玄鐵”系列、RFID芯片“羽陣”系列、服務(wù)器CPU“倚天”系列……

這些阿里的自研技術(shù)產(chǎn)品，從軟件到硬件，幾乎覆蓋了云計(jì)算的整個(gè)鏈路環(huán)節(jié)，讓阿里將改換芯片架構(gòu)的“傷筋動(dòng)骨”環(huán)節(jié)所遇到的阻力盡可能最小化。

對(duì)于用戶而言，從普通實(shí)例遷移到倚天710云實(shí)例上的應(yīng)用，則更是做到了“零代碼”遷移。用戶僅需要做簡單的重新部署/編譯，便能輕松實(shí)現(xiàn)近乎無感的平滑遷移。

但是，用戶為什么要花費(fèi)這些時(shí)間和精力去遷移到一個(gè)全新的架構(gòu)里呢？

因?yàn)樽匝行酒鶐淼男阅芴嵘c成本下降極其顯著。

張建鋒透露，當(dāng)前，倚天710云實(shí)例已在多家互聯(lián)網(wǎng)科技公司大規(guī)模應(yīng)用，覆蓋了材料研發(fā)、廣告推理、語音推理、電商交易等多個(gè)領(lǐng)域。

其視頻編碼應(yīng)用性能提升80%、數(shù)據(jù)庫性能提升30%、AI推理性能提高了70%。最可貴的是，其算力性價(jià)比提升了超過超30%，單位算力功耗降低了60%——真可謂“加量不加價(jià)”了。

比如，匯量科技的廣告推理精排業(yè)務(wù)性能和內(nèi)網(wǎng)帶寬上均實(shí)現(xiàn)了提升，綜合性價(jià)比提升40%以上。

匯量科技首席人工智能官朱小強(qiáng)就曾表示，隨著在線推理模型的不斷升級(jí)，匯量科技對(duì)CPU性能和內(nèi)網(wǎng)帶寬要求更高，倚天710實(shí)例很好地滿足了公司業(yè)務(wù)升級(jí)的新需求，做到了降本增效。 

在2022云棲大會(huì)上，張建鋒進(jìn)一步宣布，未來兩年，阿里云有20%的新增算力將來自阿里云的自研芯片。

四、一云多芯，重塑云計(jì)算產(chǎn)業(yè)

早在去年，阿里云就宣布了其“一云多芯”的核心戰(zhàn)略——以飛天操作系統(tǒng)為核心，全面向下兼容x86、ARM、RISC-V等多種芯片架構(gòu)，以及倚天、AMD、Ampere等多種CPU，并將其封裝成直接面向用戶的標(biāo)準(zhǔn)算力，既解決了CPU不兼容導(dǎo)致的云和軟件開發(fā)問題，又讓更多種類的芯片進(jìn)入云計(jì)算生態(tài)。

今年6月，阿里云正式發(fā)布了CIPU（Cloud infrastructure Processing Units）。這是一套阿里云歷時(shí)7年所打造的云數(shù)據(jù)中心專用處理器，未來將替代CPU成為云計(jì)算的管理、加速計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源中心。

在本次云棲大會(huì)上，阿里云首次展現(xiàn)了“飛天+CIPU+CPU”的組合成果。據(jù)阿里透露，這一組合性能表現(xiàn)普遍優(yōu)于業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品，性價(jià)比可提升30%以上。

這不僅是阿里在CIPU、倚天710等芯片上取得的成果，更是過去十幾年間年，阿里云在自研操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和芯片等軟硬件技術(shù)上取得的協(xié)同成果。

冰凍三尺，非一日之寒。阿里巴巴集團(tuán)CFO武衛(wèi)曾在全球投資者大會(huì)上透露，這幾年，阿里在技術(shù)和研發(fā)上的投入每年都超過1000億人民幣。 

當(dāng)前，從軟件到硬件，從操作系統(tǒng)到計(jì)算架構(gòu)，從上層應(yīng)用到底層架構(gòu)，以人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等為代表的新興行業(yè)應(yīng)用正倒逼云計(jì)算廠商不斷加大技術(shù)自研力度，力圖在如今的重要節(jié)點(diǎn)，抓住新一代云計(jì)算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義，得到重塑云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的話語權(quán)。

如今，阿里云的野心已不僅僅是推出一款芯片、一個(gè)架構(gòu)，更是秉承著“一云多芯”的戰(zhàn)略指導(dǎo)，徹底改革傳統(tǒng)的以CPU為中心的云計(jì)算體系，憑借著“飛天+CIPU+豐富算力來源”的新架構(gòu)，將云計(jì)算產(chǎn)業(yè)推向新時(shí)代，從云效率最大化出發(fā)，重構(gòu)數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建軟硬一體的“新一代云計(jì)算體系”。

張建鋒在云棲大會(huì)上表示，當(dāng)前以云計(jì)算為核心的新型計(jì)算體系，正在帶來三大變革： 

1、云重構(gòu)了整個(gè)IT硬件體系，數(shù)據(jù)中心、芯片、服務(wù)器等產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生深刻變化；

2、軟件研發(fā)范式發(fā)生深刻變革，Serverless、低代碼、AI大模型開源等趨勢(shì)，大幅提升軟件生產(chǎn)效率；

3、云和端加速融合，算力從端轉(zhuǎn)移上云，未來萬物皆是計(jì)算機(jī)。

在這個(gè)全新的云計(jì)算時(shí)代里，芯片、操作系統(tǒng)、上層應(yīng)用的原生融合已是大勢(shì)所趨。倚天710的推出與成功大規(guī)模部署應(yīng)用，既是這條技術(shù)變革道路之上的里程碑，又僅僅只是萬里長征的一個(gè)開始。

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