在亞馬遜、英偉達和阿里巴巴等廠商紛紛圍繞Arm Neoverse架構打造服務器處理器之際，Ampere Computing選擇了一條與眾不同的路線，自研核心。近日，Ampere宣布推出全新的AmpereOne系列處理器，可配置多達192個核心，且這些都是基于Ampere自有IP打造的自研核心。

Ampere Altra到AmpereOne，Ampere的自研之路

Ampere Altra與AmpereOne對比 / Ampere Computing 憑借前兩代Ampere Altra系列產品80核Ampere Altra和128核Ampere Altra Max，Ampere成了在Arm服務器CPU領域的先行者之一。主流的大型云服務廠商（CSP）都已經推出了基于這兩款CPU的服務器，如京東云就在近日推出了其首款基于Arm架構的云主機，搭載的正是Ampere Altra Max CPU。 CSP廠商紛紛擁抱Arm的原因很簡單，高并發、高算力和更低的價格，為上云提供了極具性價比的選擇。但如何做好差異化，是每個Arm服務器CPU廠商都需要思考的問題，比如英偉達選擇了與自己的GPU結合打造Grace Hopper這樣的SuperChip。 而擁有Arm ISA架構授權的Ampere選擇了從微架構上進一步創新，打造自研的Arm云原生核，從絕對性能和可擴展性上超越同類產品。單個AmpereOne CPU的可配置核心已經達到192個，比上一代的Ampere Altra Max多出了50%，內核數為業界最高。 這意味著基于AmpereOne CPU的單機架性能將再創新高，為了匹配新CPU強大計算能力，AmpereOne還采用了8通道DDR5、128通道PCIe 5.0和更大私有緩存的設計，斷絕了內存帶寬和I/O性能上出現瓶頸的可能。針對高速增長的云原生應用，AmpereOne還集成了一系列新特性，包括網格擁塞管理、細粒度電源管理和內存標簽等。Ampere表示，AmpereOne將幫助該公司進一步擴大在每機架性能方面的優勢。 Ampere首席產品官Jeff Wittich：“192 核是一個非常大的數字，比英特爾和 AMD 要多很多。用一個具體的場景來說明，在云環境中運行虛擬機時，用192核的AmpereOne對比96核的AMD Genoa，或者60核的英特爾Sapphire Rapids，AmpereOne每機架運行的虛擬機數量是AMD Genoa的2.9倍，是英特爾Sapphire Rapids的4.3倍。”

AmpereOne發力Chiplet與AI推理

得益于工藝的進步和架構的創新，AmpereOne能做到如此規格似乎并不意外，但能在Ampere Altra Max面世后的短時間內推出這樣一個“性能怪獸”，其實也離不開在設計方法上的轉變。從AmpereOne的架構可以看出，與此前Ampere Altra系列不同的是，新的處理器轉為采用Chiplet設計。近來不少先進芯片設計中都采用了這一技術，電子發燒友網也就這一轉變詢問了Ampere，Chiplet究竟有何助力，是否加快了芯片設計周期？ Jeff Wittich指出：“綜合而言，我們在Ampere中轉為大量采用小芯片帶來了許多的優勢，其中第一點就是能夠有更高的靈活度，第二點就是如問題中提到的，幫助我們加快了整個芯片設計周期。在采用了Chiplet架構之后，產品的TTM也會隨之縮短，還可以提供更高的可擴展性，從而提供現代云原生CPU的最佳性能。第三，Chiplet拓撲的設計也可以使AmpereOne更輕易地實現內存到內核的訪問，而不需要為處理器引入額外的HOPs?！?另外值得注意的一點是，在早前的Ampere Altra系列CPU中，雖然也可以用于AI推理，但從CSP已發布服務器的定位來看，其主要還是用于Web服務、視頻編解碼以及云游戲等非AI應用上。而此次發布的AmpereOne，則在AI計算上加大了力度。

AI推理性能對比 / Ampere 從性能對比上，我們可以看出AmpereOne在AI推理負載上的領先，比如在生成式AI和推薦算法上，AmpereOne的單機架性能是AMD EYPC 9654 Genoa的兩倍或以上，但兩者卻有著近乎相同的系統功耗，AmpereOne的優勢在此展現得一覽無余。 這與Ampere自身的發展以及行業趨勢也緊密相關，AI負載已經成為云端最大的算力需求之一。而Ampere除了解決了AI硬件的問題外，也在布局AI軟件生態。比如2020年，Ampere收購了專注于打造AI軟件的OnSpecta，通過軟硬件協同優化，為AmpereOne提供卓越的AI性能，比如對BF16精度的支持等等。

解決性能與能效的矛盾

服務器CPU的能效象限 / Ampere Computing 在Ampere公布今年的路線圖時，創始人/董事長兼首席執行官Renée J. James表示：“Ampere已經向行業證明，擊破單核性能與能耗之間的矛盾正是行業所有人都在尋找的新象限。在能耗與性能的坐標軸之中，朝坐標軸的右下方移動是行業發展的新常態，目的是實現更低的能耗和更高的性能?！?針對云計算的需求，在設計產品的過程中，Ampere借助Arm架構的優勢，綜合考量從核、SoC到其他方面的因素，致力于實現每瓦性能、每機架性能的提升。對比x86架構的CPU，Ampere Altra系列的的云原生處理器可以實現每機架2.5倍的性能提升，降低能耗2.8倍，并僅占用1/3的空間。而新發布的AmpereOne將幫助Ampere進一步擴大領先優勢。 Jeff Wittich表示：“其實我們Ampere Altra系列處理器已經提供了行業領先的單機架性能，在能效方面已經是行業標桿性的產品。不僅是在性能方面，在能效方面我們也是領先AMD和英特爾所有的產品，即使是他們近期發布的低功耗產品?！?/p>

寫在最后

誠然，對于大部分服務器CPU而言，面向的客戶都是CSP和服務器OEM廠商，而他們提高競爭力的方式之一即提供差異化的高質量方案。不少Arm服務器CPU，雖然都在設計上做了差異化，但計算核心的性能并未拉開太大差距。Ampere選擇了自研云原生核的方式，既滿足了更高性能的需求，也解決了他們的另一大痛點，可擴展性與規?；?。 成立5年多來，Ampere，已經在x86壟斷的服務器市場占領了一席之地。在一切背后，是Ampere 認為云需要一種從本質上而言完全不同的方法。隨著所有的計算轉移到云端，整個平臺的云原生化趨勢不可避免，而Ampere正在做的就是為云原生進行徹底的CPU創新。