在2017年年底，专注于数据存储设备芯片的巨头Marvell宣布，以60亿美元的价格收购Cavium。后者作为通信和网络芯片专家，所提供的芯片和解决方案能够与Marvell的产品紧密结合，为随后几年到来网络和大数据时代提供覆盖广泛的基础设施支持。
其中，Arm服务器芯片绝 对是Marvell这单收购的一个不可忽视的重点。众所周知，过去多年里，服务器就 一直是Intel的“禁脔”，他们也凭借在这个市场近乎垄断的市场份额大挣特挣。有见于此，Arm在2008年就动了进军这个市场的心。并在当年投资了一家名为SmoothStone（后改名为Calxeda）的初创公司，自此开启了服务器芯片领域的十数年征程。按照行业专家WinnieShao在其题为《Arm服务器芯片编年史》的文章中介绍，Arm服务器芯片在过去多年里经历了三波潮流，Marvell则是第一波Arm服务器浪潮的“幸存者”。早在2013年，他们就推出了其基于Arm定制内核研发的ArmadaXP四核系列。Cavium则是第二波浪潮的参与者，他们在2016年推出了其第一个ARMv8服务器处理器ThunderX。现在，站在Cavium的肩膀上的Marvell推出了全新一代的Arm服务器芯片ThunderX3，力争成为第三波Arm服务器芯片潮流的胜利者。
可以肯定的是，在现在X86生态如此成熟，Intel市场号召力如此强大的现状下，Arm服务器芯片想在市场上站稳一席之地，绝不是一件轻而易举的事情。过去多年里那么多参与者来来去去就是一个强有力的证明。
但在Marvell半导体公司副总裁及服务器处理器部总经理GopalHegde看来，现在Arm服务器芯片迎来了新的机遇。首先从应用场景上看，GopalHegde指出，在十几年前，数据中心还不是很热门，很多应用的用户相对较少。但现在，每个应用都有庞大的用户，这就对服务器提出了更多的要求。“过去，因为技术不到位，只在一个线程上处理，并行的业务要求也不高。现在，除了强调单线程性能，还强调并行处理器能力，后者在今天尤其重要”，GopalHegde举例说到。他进一步指出，随着服务器规模做的越来越大，大家对成本、功耗非常敏感，所以很多数据中心都需要成本最 低的解决方案，这也是市场上推Arm这样低功耗、低成本设计处理器感兴趣的原因。其次从架构需求上看。GopalHegde告诉记者，随着GPU、异构计算架构不断涌现，大家对Arm架构的服务器处理器的兴趣也是越来越高。“之前传统的软件有很多都是由第三方提供的，比如Oracle提供数据库，但很多客户没有源代码。但是今天不一样，一些超大规模数据中心工作负载的应用都是有源代码的，能够很快的解决问题，而且还允许改变源代码来改变程序来加速创新能力。这就给ARM服务器的引入带来了方便，且能更轻松应对兼容的问题。”第三，X86两大巨头的的现状给Arm服务器芯片提供了一个机会。按照GopalHegde所说，英特尔之所以能雄霸服务器芯片巨头多年，其领 先的晶圆制造能力是很重要的一部分。但进入最 近几年，他们在制造工艺上落后了。反观Arm服务器芯片开发者的合作伙伴台积电，则勇猛向前。拉开了与Intel的差距，带给了Arm服务器机会。至于AMD，虽然凭借EPYC架构重返服务器市场，他们的ROME系列在推出以来，也受到了客户的高度认可。但在和当前的Arm服务器芯片玩家相比，他们的架构带来了延迟、带宽和功耗等方面的先天硬伤。“还有一点，X86架构拥有了数十年的历史，它的CPU核纪要解决服务器市场问题，也要解决电脑市场的问题，这就使得架构本身在平衡两边需求的时候，有了一些限制。但是Arm服务器芯片的内核是专为服务器市场所设计的，因此在集成度和性能上都优于X86。这就是为什么今天Arm服务器在这个市场上有很大优势的原因”，GopalHegde补充说。虽然Arm服务器有诸多的优势，但正如GopalHegde所说，并不是每个市场他们都会涉足。例如在企业级市场就是Marvell不会进入的。“Arm服务器并没有跟x86全线竞争”，GopalHegde强调。他继续指出，虽然未来很多企业会买很多服务器，但这个市场是战略性的，且在这个市场，Arm服务器的生态并不如X86成熟的。在这，这个市场的成长性是比较慢的。为此Marvell抓的是生态成熟、而且成长非常快的HPC、云和运和边缘端的Arm原生应用这三个市场。
为了迎接这个新时代的到来，Marvell已经做好了充分准备，而这一切都是基于他们前几年的积累。在前面我们讲到了Marvell（包括Cavium）在Arm服务器芯片的投入。这也帮助他们在其第二代Arm服务器芯片ThunderX2上取得了不错的成绩。
据GopalHegde介绍，Marvell现在已经在HPC和云计算市场取得了比较不错的成绩，也获得了包括包括MicrosoftAzure、惠普、CRAY、Atos、劳伦斯·利弗莫尔(LawrenceLivermore)国家实验室，桑迪亚(Sandia)国家实验室，和橡树岭(OakRidge)国家实验室等客户的认可。从GopalHegde的介绍我们得知，微软希望将40%-50%的量迁移到Arm服务器上，他们内部也正为MicrosoftAzure部署基于MarvellThunderX2服务器处理器的量产级服务器。但GopalHegde也指出，微软不一定会全全部选择Marvell的方案，不过微软公司MicrosoftAzure资深工程师LeendertvanDoorn博士曾表示：“微软ProjectOlympus云硬件与MarvellThunderX2服务器处理器的结合是一个里程碑。因为这提升了Azure云基础设施中Arm64产品的开发能力，这将有助于推动平台创新。而与Marvell和鸿佰科技的合作为我们的内部使用带来了最 完整、性能最 强的Arm服务器解决方案”。而为了推动Arm服务器芯片更好地应用，Marvell与超过100个合作伙伴建立打造生态，希望助力Arm服务器芯片快速成长。而新一代的ThunderX3则是他们为这个市场带来的新一代“动力”。据介绍，这是一颗使用台积电7nm工艺打造的芯片，拥有96个内核，每个核心拥有四个线程，那就意味着他们每个插槽的总计算能力达到了384线程。“这是我们与其他竞争对手非常不同的一个点”，GopalHegde强调。他指出，X86竞争对手的一个核只有两个线程，而其他Arm服务器芯片友商都只有一个线程，这就让他们无论是在云或者HPC应用上，都拥有其他竞争对手所不具备的优势。“在云计算应用中，ThunderX3目标工作负载（如大数据、数据库、流媒体、Web层、弹性搜索和云存储）的本质上都是高度并行。那么芯片本身每个核对4个超线程的支持，就能够为此应用带来显著的性能提高。”，GopalHegde举例说到。
而从GopalHegde提供的数据我们可以看到，ThunderX3的多线程也的确给他们带来了多方面的提升和领 先。
来到DDR存储方面，ThunderX还是延续了上一代的DDR4，内存接口支持8通道DDR4-3200，每个通道可搭载2个DIMM；在外部接口方面则升级到64个PCle4.0，并搭载了16个控制器，这就使得芯片拥有了更强的扩展能力；在浮点运算方面，ThunderX3每个核里面搭载四个128位SIMD(Neon)单元，比上一代提升一倍，这对超算、AI和机器学习来说非常重要；此外，ThunderX3还支持单节点和双节点配置，这都让这个处理器增色不少。据GopalHegde透露，ThunderX3中微架构的改进使得IPC的整体性能较ThunderX2提高25%。结合处理器频率和DDR频率的提升，单线程总体性能则较上一代提高了60%以上。在单颗处理器层面，相较于ThunderX2，ThunderX3的整数运算性能也提升3倍以上，浮点运算性能更是提升了5倍以上。在介绍的过程中，GopalHegde特别强调了MarvellThunderX3对Arm终端上原生Arm应用程序的支持。他指出，现在厂商开始逐渐把游戏和应用放到服务器上，考虑到现在的终端基本都是一样基于Arm芯片设计的，那就意味着X86在相关的支持上会有先天的缺陷，而这正是Arm服务器芯片所擅长的。为了更好地服务这个市场的客户，Marvell正在持续更新迭代产品，他表示，公司新一代的ThunderX处理器已经在研发当中，在差不多两年的时间内我们就能看到产品的更新。而在谈到下一代产品的发展的时候，他强调，公司会根据市场的发展需求提升芯片的规格。例如在chiplet方面，虽然现在Marvell没有采用，但他表示，按照现在的发展，芯片性能提升必然会碰到瓶颈，届时他们也会考虑转到这上面来。在沉寂了几年之后，Arm服务器芯片终于在今年又一次热闹起来，除了Marvell外，AmpereComputing、华为和亚马逊也都在近期推出了新产品，欧洲也有厂商开始进入这个市场。他们在相关市场的竞争也激烈了起来，再加上AMDRome系列和IntelCascade-Lake-SP的虎视眈眈。对于Marvell来说，这段征程并不会是坦途。但从GopalHegde的言语看来，他们充满了信心。
