10月19日，阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥首款自研服務器芯片倚天710的亮相，成為2021云棲大會現場的“大事件”。
倚天不出誰與爭鋒！5nm制程、3.2GHz主頻，性能超過業界標桿20%，能效比提升50%以上……這顆被視為“地表最強”的ARM服務器處理器，頗有劍鋒所指、所向披靡的氣勢。
倚天710的問世，意味著平頭哥已具備大型復雜芯片的研發設計能力，躋身世界一流芯片設計公司的行列，阿里“造芯”攻克關鍵一役。同時，進一步構建和完善了阿里云“端云一體”的芯片生態，在這顆為云而生的“強U”加持下，阿里云“一云多芯”策略邁出關鍵一步。
首顆5nm服務器芯片 雙11率先部署應用
倚天710是首款采用業界最先進5nm工藝的ARM服務器處理器，其單芯片容納高達600億晶體管；在芯片架構上，基于最新的ARMv9架構，內含128核CPU，主頻最高達到3.2GHz，能同時兼顧性能和功耗。在內存和接口方面，集成業界最領先的DDR5、PCIe5.0等技術，能有效提升芯片的傳輸速率，并且可適配云的不同應用場景。
據集微網了解，為解決云計算高并發條件下的帶寬瓶頸，倚天710針對片上互聯進行了特殊優化設計，通過全新的流控算法，有效緩解系統擁塞，從而提升了系統效率和擴展性。在標準測試集SPECint2017上，倚天710以440分登頂，性能超出超過業界標桿20%，能效比提升50%以上。
作為通用芯片，CPU是半導體行業設計門檻最高的芯片之一，全球范圍內具備這一技術能力的企業本就屈指可數，而能設計出頂級性能的CPU公司更是鳳毛麟角。
目前，服務器芯片最先進的工藝仍為7nm，5nm工藝對能量密度、芯片內部結構的布局有極高的要求，在研發過程中極具挑戰。
從這個角度而言，倚天710傍身的ARMv9、DDR5、PCIe5.0等，都是業界最為領先的技術架構和標準，平頭哥對此進行了深度定制，同時也引入了許多自研技術，從而實現了在5nm通用芯片設計研發上的突破，研發實力凸顯。
據平頭哥方面介紹，倚天710從前端架構設計到后端物理實現均為自研，其中既要克服工藝以及IP不成熟帶來的困難，又要針對云場景的獨特要求做定制化設計，技術上保障性能、功耗的均衡。
在前端設計方面，為解決核數眾多條件下的帶寬瓶頸，平頭哥對于片上互聯作出特殊優化，采用新的流控算法，降低系統反壓，有效提升了系統效率和擴展性，使單核高性能有效地轉化為整個系統的高性能。此外，通過新的系統地址到DRAM地址的轉換機制，支持安全、非安全隔離、多NUMA、異常通道隔離多種特性，同時DRAM讀寫效率大幅度提升。
在后端物理實現方面，平頭哥靈活調度多達30種不同EDA軟件、深度定制時鐘網絡和定制IP技術，此外還采用了先進的多芯片堆疊技術，最后成功確保了芯片性能、功耗的優化。
據集微網了解，倚天710即將在阿里云數據中心部署，將率先在今年雙11應用，并逐步服務云上企業。
苦練內功三年 平頭哥躋身世界一流
2018年，阿里巴巴全資收購大陸唯一擁有自主嵌入式CPU IP core的中天微，由此掌握了芯片底層技術的能力。2018年云棲大會，達摩院芯片研發團隊與中天微團隊合并成立平頭哥，平頭哥一躍成為全球為數不多同時擁有處理器IP及芯片設計能力的芯片公司。
在處理器IP方面，平頭哥核心團隊擁有十年以上的CPU IP和芯片研發經驗，長期從事自研指令集架構、CPU微體系結構與系統芯片產品的研發。在云端芯片方面，背靠全球前三的云平臺阿里云，平頭哥能深刻理解數據中心業務場景和需求，因此能夠更高效地研發業界一流的芯片。
在上述優勢的基礎上，成立三年來，平頭哥苦練內功，積累起豐富的AI芯片及處理器IP設計經驗，并快速推出多款創紀錄芯片類產品，不斷給業界帶來驚喜，持續的投入以及快速產品迭代，為其突破通用芯片研發技術奠定了基礎。
2019年7月，平頭哥發布當時業界最強性能RISC-V處理器玄鐵910，意味著基于RISC-V架構的高性能芯片成為可能，也讓芯片設計的門檻進一步降低。目前，平頭哥累計開發了十多款玄鐵系列嵌入式CPU IP核，已得到大規模量產的驗證，累計出貨量超過25億顆，更引領了芯片行業的一股新趨勢，如今，國內外科技企業紛紛涌進RISC-V技術的研發。
在2019年9月舉行的云棲大會上，平頭哥發布阿里首顆AI推理芯片含光800，針對場景深度定制，創造了性能和能效比的兩項第一，目前已應用于搜索推薦、視頻直播等場景。
通用服務器CPU芯片是數據中心最復雜的芯片之一，其架構設計復雜，對性能、功耗要求極高，截至目前全球僅有少數企業具備這一技術實力，Intel、AMD、AWS以及阿里平頭哥等少數公司在此之列。 倚天710芯片的研制成功，并實現了性能上的極大突破，標志著平頭哥已經具備大型復雜芯片的研發設計能力，躋身世界一流芯片公司的行列。
同時，倚天710芯片的推出也意味著平頭哥產品家族的不斷完善。其中，玄鐵系列為AIoT終端芯片提供高性價比IP；AI芯片含光800通過阿里云為人工智能場景提供極致AI算力；通用服務器芯片倚天710則通過阿里云為云上客戶提供差異化的頂級算力。
阿里造芯有成 端云一體優勢凸顯
2009年，阿里巴巴啟動了飛天云操作系統的研發，并成立阿里云。過去十二年，阿里云持續深耕自研技術，成功打造世界前三的云基礎設施，也為阿里研發基礎技術、前沿技術打下了堅實的基礎。
芯片是計算系統的核心，云是高性能服務器芯片最大的應用場景。 阿里巴巴集團橫跨電商、物流、云計算、大數據、全球化等場景，擁有世界上最挑戰、最豐富的計算場景、網絡場景、機器學習場景，需要使用大量芯片，自研芯片能夠降低阿里巴巴集團內部整體計算的成本。
而基于云的技術體系建設，需要從軟件到基礎硬件層面的不斷探索，“從芯到云”的自研能力打造，也有助于阿里云打造出差異化的競爭優勢，滿足數據中心等市場日益多樣的客戶需求。
2017年，阿里成立的達摩院，向芯片等硬科技領域進軍，致力于實現芯片、服務器、交換機等全棧技術的自研。2018年平頭哥的成立，則成為阿里造芯的有力抓手。
和絕大多數芯片企業不同，平頭哥的目的并非售賣芯片，主要供阿里云自用，助力阿里構建起端云一體的芯片生態，也顯著提升了阿里在云計算、數據中心市場的競爭力和服務能力。
此次倚天710的推出，進一步豐富了阿里云的底層技術體系，目前，阿里云已全面兼容x86、ARM、RISC-V等主流芯片架構。同時，這也是阿里自研芯片和自研飛天操作系統的一次深度協同，從底層芯片、云操作系統到存儲、網絡、數據庫系統，阿里云成為中國唯一實現全棧自研的云計算平臺。
這為阿里云向云上企業提供頂級云計算服務創造了絕佳條件，云上企業的成本將進一步降低。
據阿里云智能總裁、達摩院院長張建鋒介紹，基于阿里云“一云多芯”和“做深基礎”的商業策略，發布倚天710希望滿足客戶多樣性的計算需求。同時將繼續與英特爾、英偉達、AMD、ARM等合作伙伴保持密切合作，為客戶提供更多選擇。
更重要的是，倚天710的推出，也是中國芯片事業的一大突破。長期以來，中國芯片長期依賴于進口，僅2020年芯片進口額就達到2.4萬億元，盡管中國企業正在快馬加鞭努力補齊芯片設計的短板，但在高性能CPU市場幾乎沒有太多建樹，如今，以阿里為代表的企業正在試圖逐步扭轉高性能芯片長期落后于人的局面。
開源玄鐵 推動RISC-V生態創新
此次大會上，除了倚天710的發布之外，平頭哥還宣布玄鐵RISC-V系列處理器開源，并開放相關工具及系統軟件。
這是繼發布玄鐵910等處理器后，平頭哥在RISC-V生態上的又一重要舉措，也是全球首個商業處理器的開源，進一步拉近了RISC-V技術與開發者的距離，成為全球硬件開源的新里程碑。
得益于靈活、精簡及開源等特點，如今，RISC-V架構已成為芯片產業鏈的主流選擇，但相比傳統芯片架構，RISC-V生態的配套軟硬件及工具仍然較為稀缺，這極大地限制了開發者在RISC-V生態上的創新。
此次平頭哥宣布對玄鐵RISC-V處理器系列開源，并將持續提供技術和服務更新，有助于幫助企業和開發者從開源中真正落地，走向商業成功，共同繁榮“云端一體”的AIoT生態。
可以看到，在一方面堅持自研芯片的同時，平頭哥也在積極擁抱開源，特別是對于正在上升期的RISC-V架構技術而言，只有更多的開發者和企業使用，才能共同推進生態進步，真正讓這一技術在芯片和操作系統等軟硬件層面實現繁榮，平頭哥也會從中受益。
服務器芯片發布、玄鐵系列處理器開源，阿里的軟硬一體化、端云一體化戰略逐漸清晰。作為構筑這一戰略的核心，達摩院、平頭哥及阿里云，正在成為阿里巴巴三位一體的核心技術棧，未來將創造出更多的突破性成果。
在筆者看來，平頭哥苦練內功三年多，目前取得了階段性的成果，這是阿里巴巴十年如一日堅持科技戰略、堅定科技投入的結果。從云、AI、自動駕駛到芯片，阿里在多個前沿技術領域深度布局，開花結果。
“阿里過去一直都是、未來也會一直把科技當成核心驅動力，堅持技術自研，持續加大投入，解決前沿科技和基礎科研的重要難題，參與到國家社會的科技創新、技術攻關工作中。”阿里方面告訴集微網。
【來源：集微網】
