資料中心是算力的聚集地，絕大多數算力都聚焦在超算中心、資料中心并以伺服器釋放到千行百業。在行業數字化及國産化程序中，x86、ARM及RISC-V等各種架構派系處理器、伺服器、加速器都以獨特技術優勢在資料中心散發着“光”和“熱”。
本文從資料中心晶片占比、應用生态相容、性能、技術演進等次元着手，分析國内基于ARM晶片廠商的行業相容性及應用生态現狀。
一、超算中心現狀及晶片占比
縱觀超算中心，從第60屆TOP500榜單資料顯示，Intel仍然是超算系統中最大的處理器廠商，占有率達到75.80%，Xeon晶片超算系統中應用普遍，最新入榜的Leornardo采用的就是Xeon Platinum處理器。AMD處理器是受歡迎的HPC系統晶片，其占有率20.20%，且占有率持續增長（從18.60%上升至20.20%）。TOP500系統中有101個系統采用AMD處理器，例如排名第一的Frontier和排名第三的LUMI。從TOP500榜單資料來看，基于Intel和AMD的x86架構CPU占據超算中心96%系統份額。不難了解，超算中心重點考量名額就是算力（Benchmark）和系統性能（業務Workload），這正是以x86為代表的複雜指令集的強項。從算力角度講，CPU乃至伺服器架構設計決定算力，尤其是浮點及雙精度運算能力，即64位浮點數字的計算（FP64）；排名第一的Frontier超算系統就基于HPE Cray EX架構，第三代AMD EPYC處理器保證極高性能。但系統性能方面，在如天氣預報等精度要求極高仿真行業，不僅需要超高算力，還需相容CPU架構的商業軟體保證系統性能，行業及CPU架構高度優化過的商業軟體才能保證系統性能、業務效率及準确度。
從《開放架構HPC技術與生态白皮書》可得知，超算及資料中心應用生态的行業，例如油氣、制造CAE等行業以商業軟體為主，涉及核心算法、實踐經驗積累，對結果精準的要求并非開源軟體可替代，x86架構對商業軟體支援的完備度最高。
二、ARM資料中心份額及生态
在超算中心，ARM處理器表現平平；雖然日本Fugaku系統 TOP500榜單排名第二，但該系統并非通常意義上的ARM架構，而是由富士通基于超算優化版的A64FX處理器。市場佔有率上，ARM屬于Others陣營，與RISC-V等架構同屬4%行列。在資料中心，x86市場佔有率依然堅挺，據IDC資料，Intel和AMD x86合計市占率91%；ARM在依然屬于Others陣營；但在非X86領域，ARM以低能耗、高效率、發展時間長的優勢占據移動終端市場的主導地位，使用最廣泛、發展最成熟，市占率達到43.2%，遠高于RISC-V 9%。在移動終端方面，ARM占據絕對優勢。
回歸到RAM生态，ARM在HPC行業應用系統相容生态完備度較強，如教育、氣象、生命等重要的科學計算領域中都有開源軟體ARM 指令集版本，少量或無需開發即可完成軟體移植。然而，在傳統行業，如智慧城市、資料庫、中間件等應用受限細分行業及場景差異性，相容複雜性等諸多因素，相容覆寫度略顯不足，一般按需定制開發。
三、ARM晶片架構及玩家分析
ARM作為精簡指令集，其優勢在功耗比，結合其在移動終端領域市場優異表現，決定主要應用在移動和嵌入式市場。從功耗來講，對于單CPU的手機采用arm來降低功耗效果是非常明顯的；但在資料中心、超算中心，伺服器結構複雜，如磁盤、加速卡等數量遠高于CPU，這導緻伺服器的主要功耗不在CPU，是以，衡量資料中心能耗的方式也與移動終端不同。資料中心有專有冷卻裝置保證資料中心的整體能耗：PUE，如超算中心Green10排名第3的Adastra系統（319,072核，HPE Cray EX235a），相比
Setonix- GPU系統（181,248核，HPE Cray EX235a），CPU核數更多，Green10排名反而更靠前。
在性能上，ARM晶片依靠多核心堆砌，單核性能相對薄弱（單CPU堆至64核），尤其在雙精度浮點運算總體比不上x86架構晶片性能。由于新型XPU加速卡算法、算子庫都基于x86開發，難以通過加速卡在ARM架構上進行性能加速。制于ARM晶片性能、生态原因，桌面PC發展也受到一些限制。國産ARM晶片在PC電腦的應用更為慘淡，目前主要為飛騰PKS體系内。
在人工智能背景下，ARM除了性能、生态的本身問題外，V9架構疊代的延續性問題導緻在資料中心領域發展空間受限目前國産Arm架構CPU伺服器玩家大體分為華為的鲲鵬系和中電子的飛騰系。飛騰、華為等公司已掌握 Arm64 處理器核、微架構及晶片設計相關技術。華為釋出了一系列基于 Arm 架構的伺服器産品，如2019釋出的鲲鵬920，作為7nm資料中心ARM處理器，專為大資料處理以及分布式存儲等應用而設計。而飛騰則建立了PKS體系，主要也用于伺服器産品，分為高性能伺服器晶片、高效能桌面晶片和高端嵌入式晶片，現在移動終端市場占據統治地位。
四、ARM、RISC-V困境及國産發展之道
目前國内六家主流CPU廠商鲲鵬、飛騰、兆芯、龍芯、海光、申威紛紛發力，從國外引進各種不同技術架構如ARM、X86、MIPS等；八仙過海各顯神通。國産CPU産業産生了三種不同的路線，海光和兆芯基于x86指令集在商業應用領域更具優勢，龍芯和申威依靠自主研發的優勢在特種應用場景上受到青睐，鲲鵬、飛騰基于ARM架構，在具有優勢的特定賽道尋找超車的機會。相比占據壟斷地位的x86指令集，ARM指令集本身作為彎道超車思維的産物。ARM指令集的優點在于功耗小，能效比優秀，打開了移動端裝置和消費類電子的市場，這也跟ARM在移動終端的市場優異表現一緻。鲲鵬系主要是以華為自家TaiShan系列伺服器為核心，向伺服器合作廠商（如神州數位、寶德等）出售鲲鵬主機闆。近兩年在鲲鵬和飛騰的大力推動下，國内ARM生态發展迅速，但目前國内市占僅有7%。飛騰則基于PKS體系，在信創領域有較好的市場表現。飛騰CPU(Phytium)和麒麟作業系統(Kylin) 和S-Security”的立體防護安全鍊，在安全性上有更明顯的優勢，進而在對資訊安全要求更高的領域，獲得了一席之地。
相比RISC-V，ARM經過二三十年時間的積累，已經形成了比較完善的生态，尤其是在基礎軟體方面，包括作業系統、基礎庫、程式設計語言與編譯器、開發環境和運作環境等等，對CPU架構有個支撐。無論鲲鵬依托華為生态還是飛騰PKS體系強調的安全性，本質上還都是ARM處理器在特定領域發展自身生态，以切入一個特定市場。
五、總結
從生态長遠來看，一方面，ARM伺服器跟資料中心主流x86生态互相不相容，如果使用者需要從x86平台切換到ARM平台，遷移工作量大；并且因為各行各業部署環境不相同，軟體問題很難從伺服器廠商獲得幫助。另一方面，開源為産業入局開啟一扇窗，但同時，對企業創新及差異化優勢又築起了一道牆，ARM版本的開源軟體在商用之前往往需進行功能完善、性能調優，工作量及難度大。在應用場景上，鲲鵬系和飛騰系都是基于既有生态和行業在伺服器領域優勢，逐漸向資料中心、存量x86市場邁進，但ARM在應用性能、生态、技術演進等方面的不足需要時間逐漸完善。在技術上，鲲鵬和飛騰均獲得ARM v8指令集授權研發設計CPU産品，但ARM指令集演進問題一直被诟病。對于國内信創産業，ARM架構在延續性和自主性的問題有亟待解決的問題。