伺服器晶片行業的浪潮，充滿了曲折和颠覆，一代又一代的企業跟風而來，在命運和機遇的安排下，最終能沖出晨星的公司一點點。
随着物聯網、人工智能、雲計算等行業的發展，資料中心作為其基礎設施的作用越來越重要。各力也在孜孜不倦地工作，繼續推動自己在資料中心的發展，作為計算和資料的機關，伺服器是資料中心的核心硬體。
RISC架構的衰落，X86架構和Arm架構的競争，AMD、NVIDA和英特爾的競争，美國、歐洲、日本和中國都在不斷展開，核心晶片的競争越來越激烈，伺服器晶片成為競争的焦點。
照片：Net.com
在早期的伺服器領域，RISC架構處理器遍布全球，代表性産品有IBM Power、Sun的SPARC、DEC的Alpha、MIPS和HP的PA-RISC處理器，這樣的處理器性能高、穩定性好，但成本太高，是以早期的伺服器比較高端，難以普及，這也在一定程度上制約了伺服器市場的發展。
此後，随着英特爾IA架構D X86處理器的推出，這一切都發生了變化，随着X86處理器性能的不斷提高，risC處理器的生存空間仍然受到擠壓。
與專門從事CPU生産的英特爾不同，這些精簡指令集CPU研發公司不僅生産CPU，還生産自己的伺服器和工作站。但從目前的發展來看，擁有開放戰略的英特爾笑到了最後。
今天，我們回顧了伺服器晶片行業的演變，以了解行業格局及其背後的曲折。
英特爾的統治之路
毫無疑問，英特爾是當今當之無愧的伺服器晶片行業。
現代伺服器起源于網際網路的興起浪潮，網際網路的發展需要大量的伺服器來支撐。在 20 世紀 90 年代初，當網際網路剛剛開始發展時，現在主導資料中心市場的英特爾在伺服器 CPU 領域是一個不斷增長的市場，并且僅對其 PC 作為伺服器 CPU 進行了略微修改的奔騰處理器。
1995年，英特爾推出了第一款用于伺服器和工作站的處理器産品Pentium Pro，标志着英特爾正式進入伺服器晶片領域。英特爾随後将奔騰 Pro 的設計和制造過程提升到了新的高度，揭示了其對伺服器市場的願景。1996年，英特爾的潛力開始顯現，盡管RISC架構伺服器占伺服器市場的78%。
随後，英特爾推出了幾個系列的創新産品，如奔騰至強處理器，在前幾代的基礎上，不斷提高其産品性能和市場定位。直到 2001 年，英特爾才推出了至強系列處理器，其目标是高性能、平衡負載、高強度科學計算和多重對稱處理等功能，以通過架構創新和工藝進步繼續占領市場佔有率。
2018年底，英特爾宣布從之前的"以PC為中心"轉向"以資料為中心"，這意味着"資料中心"業務将成為英特爾的主導力量，英特爾在過渡期間一度占英特爾總收入的一半以上，其資料中心收入在上半年同比增長42%，因為疫情導緻對線上辦公室的強勁需求。
圖檔：數字科技大爆炸
根據IDC的全球伺服器季度跟蹤報告，2021年第二季度X86伺服器的收入達到214億美元，非X86伺服器收入約為23億美元，X86市場占比超過90%。在X86市場，英特爾作為X86陣營的上司者，擁有近90%的伺服器晶片。
英特爾能夠擊敗大型RISC處理器供應商，主導資料中心市場，這主要是因為X86伺服器的價格優勢。X86伺服器的興起大大降低了伺服器産品的價格，使伺服器對小型企業甚至個人使用者來說更加實惠，侵蝕了RISC廠商的市場佔有率，隻有IBM才能依靠大型機市場來維持電源架構。
此外，Wintel聯盟成立40多年，X86軟體生态完善，專注于晶片架構研發，不觸及裝置生态，以及從成本、性能、生态三個方面來看，X86是早期資料中心的最佳選擇，也是X86在計算市場獲勝的原因。
伺服器晶片的發展
然而，早在英特爾推出甚至推出伺服器晶片之前，這個行業就已經充滿了競争。在對伺服器曆史的簡要回顧中，部落客Yvonne描述了DEC，Sun和IBM等公司在伺服器市場上的第一個和最壞的結果。
DEC和Sun是一樣的
DEC是小型計算機的發明者，在小型計算機發明後，DEC在很長一段時間内成為僅次于IBM的第二大計算機公司。但DEC的小型機器隻能在區域網路上長時間服務，而不是現代伺服器。直到1992年DEC開發了RISC晶片Alpha 21064，并在此基礎上DEC開發了AXP伺服器和工作站，DEC才進入伺服器領域。
DEC小型計算機（圖檔：中關村線上）
Alpha 21064在當時非常強大，1994年8月釋出的Alpha 21164晶片具有每秒10億條指令的處理能力，并被記錄在吉尼斯世界紀錄中。但也正是由于這種強大的性能，DEC的工作站和伺服器仍然很昂貴，使其與Sun伺服器的競争日益激烈。但decathon伺服器仍然走在廉價的路線上，長期處于虧損的邊緣，最終在1998年收購了康柏計算機，并在2001年被惠普收購了康柏計算機。惠普對Alpha伺服器的支援于2012年結束。
Sun于1982年在斯坦福大學成立，1985年Sun投資了自己的SPARC薄指令處理器，顯著提高了工作站的性能。從那時起，SPARC架構的伺服器長期以來一直主導着與decathnos和HP的競争，Sun的伺服器在1990年代的網際網路熱潮中成為許多網際網路公司的首選。此外，Sun還為自己的伺服器開發了Solaris作業系統，使其成為當時最先進的UNIX系統作業系統。
然而，随着2001年網際網路泡沫的破裂，Sun遭受了重創，銷量急劇下降，伺服器市場被X86伺服器嚴重搶占。陷入困境的Sun采用了一種開放政策，将SPARC體系結構和指令集授權給其他公司，以開源Solaris作業系統。
富士通小型機器SPARK企業M4000（照片：提供）
SPARC指令集由富士通開發，用于生産大型機和超級計算機，僅此而已。
MPS的命運曲折
說到MIPS，我們相信大家并不陌生，今天仍然有很多工業裝置、路由器、記憶體和交換機控制晶片使用MIPS架構。
MIPS起源于斯坦福大學的MIPS項目，是第一個出現的商用RISC架構晶片。熟悉業界的朋友應該明白，MIPS的商業模式與今天的Arm相似，從指令集和架構授權開始，随後由于财務問題，這些指令集和架構授權于1992年以3.33億美元的價格出售給SGI。SGI收購MIPS後，将MIPS處理器引入IRIS 4D系列，并為THES架構開發了許多工作站工作站和伺服器。
然而，在SGI于2006年放棄MIPS架構伺服器後，MIPS随後大開放戰略，許多公司使用MIPS架構生産嵌入式晶片，在ARM崛起之前，MIPS處理器曾經是全球最大的嵌入式處理器架構，中國的Dragon Core就是基于THES架構開發的。
IBM 緊緊抓住城市泳池
上面提到的所有RISC指令集處理器仍然是伺服器領域唯一一個大規模商業化的ibm Power。IBM是第一家提出RISC架構的公司，但其RISC CPU直到1990年才問世，晚于Sun的SPARC和MIPS。
Power晶片的可見性從未如此引人注目，到目前為止，IBM Power已經發展了幾代，變成了Power 10架構。到目前為止，幾乎所有可用的 Power 伺服器（大型機和小型公司，以及 Power Systems 系列伺服器）都是由 IBM 制造的。
與英特爾的至強家族相比，IBM遇到了與所有其他下降的RISC架構相同的問題，這些架構太窄，太小，無法保持處理器單價高，并在與英特爾的競争中變得越來越占主導地位。
在英特爾收購Altera之前，IBM還向Sun的Power Architecture Open Alliance學習，該聯盟與Xilinx和多家裝置供應商組成了OpenPOWER聯盟，以吸引合作夥伴通過開源建構Power架構下的伺服器産品。
或許是為了效仿Linux的成功，Linux作業系統的開源确實創造了全球奇迹，創造了一個擁有星火的龐大生态系統。但就目前而言，Power架構開源似乎沒有同樣的效果，市場上基于Power架構的伺服器産品也不知道有多少資料中心在使用。
來源：至頂網
總而言之，英特爾在資料中心市場取得了絕對的成功。據部落客Yvonne介紹，英特爾逐漸進入伺服器處理器市場并最終被壟斷，很大程度上是由于英特爾的低成本規模優勢，加上Wintel聯盟的開放戰略，再加上英特爾在處理方面的上司地位。
但也許現在這種情況正在發生變化，随着Arm處理器的興起，台積電在工藝技術方面處于領先地位，而缺少的是生态系統建設。英特爾能夠擊敗RISC伺服器的投票，依靠廉價的X86伺服器，今天的Arm和Power伺服器将以同樣的方式侵蝕英特爾的市場。
同時，随着市場需求和行業的變化，GPU、AI晶片和DPU已經成為伺服器的重要組成部分，行業廠商不斷努力沖擊英特爾的地位。
英特爾在"八面"上伏擊
根據TrentForce的資料，随着需求的增長，超大規模資料中心的伺服器比例預計今年将達到近45%，高于去年第四季度的40%以上。預計到2021年，全球伺服器出貨量将增長5%以上，公司的目标是資料中心的巨大市場。
市場趨勢反映在公司中，即使是才華橫溢的英特爾也陷入了難以形容的孤獨之中。過去，英特爾雖然是當之無愧的伺服器惡霸，但卻遭到了AMD、Arm陣營和國内同行等強大競争對手的追捧和挑戰，也因為先進流程的延遲而頻頻受到外界的質疑。
AMD正在崛起
如果英特爾在伺服器領域感到孤獨，并希望找到競争對手，那麼AMD可以與之競争。
根據DataForce的資料，AMD預計今年将占據伺服器晶片市場的10%，明年将占據15%的份額，此前英特爾占據了伺服器晶片市場99%的份額，而伺服器晶片市場受到AMD的占領的嚴重打擊。
2018年，AMD推出了EYPC Dragon伺服器晶片，延續了Zen架構的性能優勢，再加上AMD的伺服器晶片價格優勢，可以相容英特爾的X86架構伺服器晶片，AMD慢慢打開了伺服器晶片市場。
圖檔：計算機視覺研究所
研究公司Mercury Research幾個月前釋出了2021年的最新伺服器市場資料。AMD EPYC（霄龍）系列伺服器CPU市場佔有率在本季度末達到8.9%，環比增長1.8%，是自2006年第二季度以來的最快季度增長，也是15年來的最高水準。
但這并不是巅峰之作，AMD在伺服器CPU市場的份額在短短18個月内從5%上升到22%，AMD在伺服器領域的最高市場佔有率為27%。然而，當市場被抛在山中，現在想要反擊自然困難，AMD近年來最大的奇迹其實是在伺服器CPU市場，幾乎從無到有地收複失地。
今年3月，AMD推出了代号為Milan的全新Epyc7003系列處理器，采用全新的Zen 3架構。據悉，AMD已經完成了晶片的設計，采用了台積電7nm工藝。AMD依靠台積電強大的出貨能力，在英特爾後期大規模生産新産品的基礎上占據第一手優勢。
除了保持穩定的性能外，更重要的是跟進産品疊代以跟上步伐，産品運作穩步前進，穩紮穩打，伺服器市場和AMD一塊世界。展望未來，AMD将在2021年底前投資5nm工藝，這将進一步優化成本、功耗和效率，進一步提高伺服器晶片市場的份額。
另一方面，amD計劃收購Xilinx預計将成為其增長的新動力。随着高并行、高密度計算能力成為主流，傳統的通用處理器不再能夠滿足需求，而這一趨勢需要內建設計能力、CPU異構單元和生态協作能力，這是AMD與賽靈思合作的基礎。
Arm 引領伺服器晶片架構之争
除了AMD，Arm是英特爾的大問題。
伺服器晶片市場産品的功能和性能定位都不盡相同，但根據指令集架構來區分，目前市場上有兩個陣營在競争，一個是CISC（複雜指令集）架構，另一個是RISC（薄指令集）架構。
CISC設計人員希望通過将複雜的指令直接建構到硬體中來簡化程式設計并加快程式運作速度，并且其體系結構中的每條指令都可以在單個指令中執行多個低端操作，例如從記憶體讀取，存儲和計算操作;
CISC陣營由AMD的X86架構英特爾代表，而RISC陣營包括Arm，MIPS，Power PC，RISC-V等。
其中，Arm近年來風水的發展。
Arm是移動處理器市場大放異彩的IP許可方，被世界頂級晶片設計商所包圍，出貨量達數百億美元，讓英特爾陷入了黑暗。當然，手機市場的飽和意味着Arm的市場佔有率也接近飽和，新的市場需要開拓才能增長。
Arm希望在伺服器領域有所作為的願望是衆所周知的，自2008年以來，它一直在對伺服器市場發起沖擊，但不幸的是，這種影響并沒有引起太多的波瀾。手臂陣營有很多弟子，但在伺服器晶片領域已經非常困難。2008年，Arm開始醞釀伺服器晶片計劃，然後騎臂64東風，高通、Cavium、博通、微軟、華為、飛騰等都開發了自己的Arm伺服器CPU，然後經曆了AMD來來去去，高通高調進入遊戲卻折沙，三星的黑暗自發性也難以逃脫。十多年的發展，Arm伺服器晶片仍然不能對X86産生強烈的影響，而且在arm伺服器晶片領域堅持的企業中仍然不多。
然而，在過去的兩年裡，Arm陣營似乎又開始忙碌起來。Ampere，Fujitsu，Mavell，Amazon，Huawei和其他公司正在推動基于Arm的基礎設施處理器。2019年，Arm推出了Newoverse産品線，并釋出了TheOverse N1 / E1 Core IP，這是Arm首次推廣專門用于伺服器産品的"名稱"處理器IP。
圖檔：手臂
雖然Arm Neoverse N1在性能和生态完整性方面仍然無法與英特爾/AMD相提并論，但Arm的解決方案在TCO和能效水準上對基礎設施供應商具有吸引力。
在過去幾年中，基于Arm的伺服器晶片一直在加強其在資料中心市場的地位。DIGITIMES在三月份釋出的一份研究報告中表示，亞馬遜和微軟等雲計算資料中心營運商以及漫威和安培等晶片設計公司正在采用手臂架構，這些架構有望幫助Arm在龐大的雲資料中心和HPC市場中擴張，或對X86産品構成威脅。
如果說蘋果釋出搭載M1處理器的Mac讓PC廠商認為Arm的PC落入了壞人之手，那麼Arm的伺服器晶片陣營制造商的成就則鼓勵了更多的晶片設計者，并提供了新的發展路徑。
盡管如此，Arm和RISC架構目前僅保持小批量訂單生産，且資料中心市場占據主導地位，TrendForce認為，到2023年，以Arm架構為代表的RISC架構晶片仍将難以與X86競争。
有業内資深人士對筆者表示，其他架構與Intel X86相比，差距不在于性能，而在于生态與應用，無論架構是什麼，最終推廣還是依賴應用，是以架構意義不大，取決于如何應用和生态，看架構生态的活躍度和支援。
生态繁榮必須依靠更多的人才聚集、供應商的支援、資金投入，不可或缺。曆史上一些結構的消亡往往不遜色于其他結構，但生态建設卻跟不上市場的發展。X86和Arm在人才聚集、廠商支援、資金投入方面相對領先，X86具有先到優勢，而Arm具有TCO優勢，在新的細分市場競争中，Arm架構可以發揮每個CPU廠商的獨特視角，發揮各自的優勢。
Investa希望通過AI實作突破
Nvida現在在資料中心市場很熱門。根據Nvida的2021年第四季度報告，其資料中心業務的收入達到19.03億美元，同比增長97%。資料中心業務現在約占Nvida收入的40%。
事實上，早在2011年就宣布Nvida計劃将其Tegra晶片帶入伺服器市場，該晶片核心将Nvida圖形處理器的并行處理能力和Arm的低功耗特性相結合，挑戰了英特爾在伺服器晶片市場的主導地位，但随後并沒有造成太大的水分，遊戲業務仍然占據主導地位。
2016年，随着AI的興起和資料中心市場的爆炸式增長，Nvitar在AI領域獲得了關鍵優勢。Nvida的GPU具有更好的并行計算，低精度計算，并且比Intel的CPU更多，并且由于這一優勢，Nvida的GPU主要用于訓練世界各地的神經網絡。
根據中金公司的資料，自2016年以來，Nvida的資料中心收入一直在攀升，連續第七個季度同比增長超過100%。
Nvida資料中心業務單季度收入和同比增長（圖檔：中金研究）
依托GPU的優勢，伊維達開始進入伺服器市場，希望利用arm架構的低功耗、低成本優勢，挑戰英特爾在伺服器晶片市場的壟斷地位。
在今年的GTC大會上，Nvida推出了第一款Arm架構伺服器處理器grace，用于AI，超額計算，資料中心等，将于2023年推出。在整個計算架構中，CPU和GPU之間的通信協定被NVLINK取代，以實作真正的高帶寬。Grace CPU和計算架構具有"革命"X86的含義。
除了英特爾和AMD的X86 CPU在伺服器中扮演着心與心的角色之外，RVI的伺服器安裝的AI GPU加速器就像訓練人工智能以增強推理一樣。
Nvida的GPU在AI方面具有先發優勢，全球大多數使用者都使用其GPU來訓練神經網絡，而Nvita缺少的是一個可以與GPU內建的處理器平台，以完成高性能計算伺服器平台的全面傳遞。
雖然Nvida對Arm的收購仍在進行中，但基于ARM的CPU是第一個出現的，從GPU擴充到CPU。一旦Arm被Nvida成功收購，Nvida在CPU上的短闆将得到補充，利用Arm架構的低功耗、低成本優勢。Nvida将擁有完整的CPU-GPU功能，以在移動，PC和伺服器端建立一個生态帝國，給英特爾帶來前所未有的壓力。
當地制造商加入戰争
國産伺服器晶片，現在國産處理器正在研發的采用指令集架構包羅萬象，最活躍的是龍芯的MIPS架構、神威的alpha架構、飛翔的Arm架構、華為等等。
雖然變化已經到來，但在伺服器架構上，英特爾X86已經牢牢占據了"C"位，國内廠商如X86、Arm、MIPS、Alpha、Power等技術路線各不相同，但在提高伺服器晶片的性能，或提高核心數量，或提高道路數量，或兩者兼而有之， 同步發展，力争在國内晶片在重點行業的應用上滿足使用者的多樣化需求。
目前，對于中國市場來說，X86伺服器業務市場是巨大的，包括華為、Wave、海光和大多數中國伺服器廠商，已經無法擺脫英特爾對底層晶片架構的嚴重依賴和限制，存在更多的風險。
目前，國内晶片企業在Arm和alpah兩大架構伺服器晶片方面都取得了不錯的成績。
以騰飛為代表的本地伺服器晶片制造商自2011年以來一直從事arm伺服器晶片業務，至今已有近十年的曆史。憑借國内特定的市場優勢，在國内替代領域，Arm伺服器已逐漸成為主流。
從技術上講，Arm伺服器晶片的低功耗是其在伺服器領域的最大優勢，尤其是在雲計算場景中。Arm伺服器晶片通過多系統實作了與X86晶片相當的高性能，并通過其低功耗特性實作了節能。是以，Arm伺服器晶片與雲、資料中心虛拟化等應用誕生了一對。與此同時，Arm的生态正在迅速成熟，尤其是在伺服器端。
神威的Alpha架構伺服器晶片可能是中國值得發展的伺服器晶片方向，Alpha架構已經被HP DEC公司收購開發，随後的Alpha架構逐漸被HP抛棄，經過20多年，Alpha架構部分專利已經到期，神威将Alpha架構收購轉變為自控晶片架構。Alpha架構雖然在市場上幾乎沒有存在感，但架構技術其實相當先進，在20世紀90年代幾乎與X86架構一緻，神威在推出alpha架構後，為世界頂級水準的太湖輕伺服器推出了伺服器晶片，證明了alpha架構伺服器晶片強大的技術性能。
事實上，除了上述架構的伺服器晶片外，中國也在開發電源架構伺服器晶片，但在IBM的控制下，國産Power架構伺服器晶片的性能略顯落後。
總體來看，随着國際環境的日益複雜化以及國家自主技術和安全控制，越來越受到重視，伺服器晶片的本地化程序或将加速發展。
寫在最後
目前，最大的伺服器處理器供應商仍然是英特爾。但正如本文所讨論的，amD、Arm camp 和 Yvonte DWT 可能會對英特爾構成強大的挑戰。一方面，AMD兇猛，而Nvida在高性能計算中擁有GPU-Arm CPU的強大支點，有望從高端慢慢蠶食英特爾市場。另一方面，随着網際網路供應商越來越多地進入資料中心，Arm Architecture的伺服器晶片也可能擁有不斷增長的定制伺服器晶片設計市場，直接為最終使用者客戶提供服務。
經過幾波的飄浮，伺服器晶片還是會在不久的将來迎來新的變化，機遇和命運不斷旋轉，不知道誰會成為下一個晨星。
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