全球40%的Arm服务器，部署在中国

由于获得高性能 x86 服务器的难度越来越大，中国数据中心公司正在加大采用基于 Arm 的片上系统的力度。据投资银行 Bernstein的报告显示，目前 40% 的 Arm 服务器在中国使用。

绝大多数服务器都运行在 AMD 和 Intel 的 x86 处理器上。尽管如此，由于 AWS、Ampere、谷歌、富士通、微软和 Nvidia 等多家公司已经开发和/或采用了基于 Arm 的 SoC，基于 Arm 的 SoC 正在赢得市场份额。但是，尽管美国的超大规模企业正在其数据中心慢慢采用基于 Arm 的处理器，但中国公司更倾向于使用它们，因为他们可能并不总是能够采购英特尔的至强或 AMD 的 EPYC。

中国多家公司为客户端和数据中心处理器开发基于 Arm 的 SoC，包括阿里巴巴、华为和 Phytium。

华为和Phytium均被美国政府列入黑名单，无法获得台积电使用的领先工艺技术。因此，他们无法提供在性能方面挑战市场领导者的处理器。虽然阿里巴巴的T-Head可以像其他中国公司一样使用台积电的最新创新技术，但由于美国和英国的出口管制规则以及瓦森纳安排，它无法授权Arm的Neoverse V系列CPU内核以进行高性能计算。

虽然 Arm 的内核对中国公司来说很有意义，但包括华为在内的许多芯片设计商都在关注 RISC-V。RISC-V 是一种快速发展的开源指令集架构 (ISA)，不受限制，可以支持为非常特定的工作负载设计的高度定制的通用内核。

但就目前而言，Armv8 和 Armv9 指令集架构相比 RISC-V 有几个优势。Arm ISA得到了AWS、谷歌、Nvidia、微软、高通和三星等众多有影响力的公司的支持，这些公司知道如何确保软件生态系统支持他们的CPU，因此Arm的采用将继续扩大未来几年的数据中心空间。

Arm 是世界上最流行的处理器架构。很有可能你驾驶的汽车包含多个隐藏在其中的基于 Arm 的处理器，而你携带的手机绝对有。根据 Mercury Research 的数据，基于 Arm 的处理器占2022 年第四季度售出的所有 PC 的 13%。然而，Arm 取得最大收益的领域是服务器市场，其中公有云提供商处于领先地位。

我最近与Liftr Insights的首席执行官 Tab Schadt谈到了 Arm 在公共云市场的渗透。Liftr Insights 提供一些最全面的实例类型跟踪，这些实例类型由可用的顶级公共云提供商提供。Schadt 先生告诉我，到 2022 年，公共云中基于 Arm 的产品数量增长了 290%，令人难以置信。此外，到 2022 年底，基于 arm 的实例类型占公共云产品的比例超过 6%，高于年初为 4.6%。这是一个重要的势头。

虽然 Arm Holdings, Ltd 控制着 Arm 架构，但该公司实际上并不销售任何处理器。相反，Arm 公司负责管理架构的演进，并将其技术授权给处理器供应商。Arm 提供多种许可模式。一些供应商将 Arm 的 IP 块整合到他们的芯片中，而其他供应商则从头开始实施 Arm 的架构，通过优化来解决问题。

这是一项有利可图的业务。在最近一个财政季度，Arm Holdings报告的总收入为 7.46 亿美元，同比增长 28%。其中大部分收入（4.46 亿美元）来自市场上销售的产品的特许权使用费，而 3 亿美元来自许可活动。Arm 的授权业务同比增长 65%。这是令人印象深刻的势头。

私募股权公司软银集团旗下的 Arm Holdings 计划在今年晚些时候进行 IPO 。首次公开募股计划是在英伟达收购失败之后进行的，该收购在几个国家的强烈监管阻力后被取消。

为了在服务器市场找到一席之地，Arm 走过了漫长的道路，这一市场充满了失败的尝试。Cavium 和 Calxeda 是最早的两家基于 Arm 的服务器处理器供应商，它们的愿景是在通用服务器中取代 x86。尽管 Cavium 的知识产权已进入 Marvell 的产品，但两家公司如今都不复存在。作为一家独立公司十年后，Marvell Technology Group 于 2018 年收购了 Cavium。SeaMicro 也成为早期潜在的基于 Arm 的服务器供应商，但后来被 AMD 收购并迅速抛弃。

Arm 在服务器领域发展缓慢的原因有很多。例如，早期存在关于软件兼容性和生态系统支持的有效问题。服务器软件，包括应用程序和开发工具，直到最近才出现在 Arm 上。二十多年来，企业 IT 团队一直在部署基于 x86 的服务器，而 Arm 从未参与其中。

Arm 在服务器领域面临的最大障碍根本不是技术问题。我最近采访了一家一级服务器制造商的副总裁。这位高管非常坦率地解释说，构建基于 Arm 的服务器的问题在于它根本无法扩大市场。相反，基于 Arm 的产品取代了任何构建服务器的现有产品。那么为什么要花钱去做呢？这是一个有效的问题。

公共云服务提供商 (CSP) 与传统服务器 OEM 有不同的担忧。Amazon Web Services (AWS) 等 CSP 向 IT 组织销售可提高效率的业务和运营模型。尽管重要，但与这些公司提供的便利性和灵活性相比，底层服务器技术是次要的。

CSP 最关心的是运营效率。利润的涨跌取决于运营费用，这是基本的会计准则，但在超大规模数据中心内，运营成本会迅速增加。超大规模运营商最重要的运营支出是与电力和冷却相关的支出。

例如，微软公司报告称，能源成本直接影响其 Azure 云业务的收入。该公司截至 2022 年 12 月的季度10-Q 文件显示，其 Azure 毛利率下降了约 3 个百分点，主要原因是能源成本上升。

Arm 处理器架构的与众不同之处在于它能够以令人难以置信的高能效水平提供高性能。Arm 的能源效率故事导致该架构在嵌入式和智能手机市场上占据主导地位。能源效率还促使 Apple 将其所有基于 Intel 的产品替换为自己内部设计的基于 Arm 的处理器。因此，能源效率也是 Arm 在云中的关键驱动因素也就不足为奇了。

亚马逊是第一家将基于 Arm 的处理器推向市场的公司，尽管它只向自己出售处理器。AWS 于 2018 年底推出了其内部设计的基于 Arm 的处理器 Graviton，此后该公司几乎每年都发布新一代 Graviton。AWS Graviton 从三个维度提供价值：成本、能源效率和适合云原生应用程序的架构。

能效声明是真实的。例如，NEC Corporation 在 2022 年年中发布了一项研究，表明与类似的基于 x86 的处理器相比，在由 AWS Graviton 处理器提供支持的实例之上构建 5G 核心基础设施可使功耗降低 72%。这种效率可能会对 AWS 的电力和冷却费用产生巨大影响；毕竟，亚马逊并未将能源成本列为影响其 AWS 利润率的原因。

CSP 的购置成本是另一个关键驱动因素。基于 Arm 的处理器比英特尔和 Advanced Micro Devices (AMD) 的同类基于 x86 的产品便宜。部分成本降低来自 Arm 处理器供应商，他们无需承受较大竞争对手臃肿的成本结构。相反，减少的费用会转给 CSP，CSP 然后将节省的费用转嫁给他们的客户。

AWS 通过设计和监督自己的 Graviton 处理器的制造，拥有近乎理想的成本结构。垂直集成处理器开发消除了处理器供应商否则会牺牲的所有利润。AWS 面临的挑战从管理处理器的购置成本转变为管理设计处理器的工程团队的效率。毫无疑问，亚马逊是复杂环境中的效率大师。

Graviton 为亚马逊带来了回报。根据 Liftr Insights 的最新数据，如今基于 Graviton 的实例占 AWS 提供的实例的近 19%，比前一年增加了 6%。

在亚马逊证明其 Graviton 产品取得成功后，微软 Azure 和 Alphabet 的谷歌云团队正在开发他们自己的具有竞争力的基于 Arm 的产品后，可信的谣言比比皆是。然而，当一家名为 Ampere Computing 的小型硅公司开始发售其基于 Arm 的服务器处理器时，其中一些谣言开始平息。

Ampere Computing 成立于 2018 年，迅速推出了首款基于 Arm 的 Ampere Altra 和 Altra Max 处理器。它的主要客户是公共云超大规模。仍然参考来自 Liftr Insights 的数据，Ampere 从 2020 年在公共云中没有存在增长到今天近 2% 的公共云实例类型。

Microsoft Azure 提供了最多的基于 Ampere 的实例类型，占基于 Ampere 的实例的 69% 以上。阿里云、谷歌云、Oracle 云服务和腾讯云也提供基于安培的实例类型。到目前为止，Ampere Computing 是唯一一家成功将基于 Arm 的处理器推向服务器市场的供应商。

AWS Graviton 和 Ampere Computing 的 Alta 处理器的成功为进一步的竞争铺平了道路。此外，Nvidia 预计将在今年晚些时候出货其首款基于 Arm 的 Grace 服务器级处理器。虽然我预计 Nvidia 的 Grace 最初将用于 Nvidia 自己的 DPU 及其 DGX 深度学习产品，但 Nvidia 在更广泛的市场中有太多机会无法忽视。

来自自研产品的竞争也将加剧。例如，阿里巴巴已经宣布将部署其内部设计的倚天 710 处理器，该处理器提供 189 个与 Arm 兼容的 CPU 内核。尽管有 Ampere 的支持，但有关亚马逊一些最接近的竞争对手仍在进行内部开发的猜测仍在继续。

具有讽刺意味的是，Arm 进军服务器领域的道路为更多替代架构铺平了道路。在公共云生态系统中采用 Arm 表明基于 Arm 的服务器是可行的。IT 组织已将软件和操作工具链调整为与处理器无关。因此，新处理器架构（例如 RISC-V）的进入门槛较低。

RISC-V 不强制支付特许权使用费和许可费，可能会从价值链中消除更多利润。另一方面，RISC-V 不像 Arm 那样由中央机构控制，因此几乎无法保证不同 RISC-V 部分之间的互操作性。

这不会阻止市场尝试。Ventana Microsystems 已计划通过其 Veyron 处理器将 RISC-V 引入服务器和嵌入式世界。RISC-V 和 Ventana 还为时过早，但请继续关注两者。价值主张很强大，Ventana 拥有合适的管理团队来推动它实现目标。

基于 Arm 的处理器提供真正的价值。虽然本文重点介绍了是什么让 Arm 对超大规模用户具有吸引力，但它大多忽略了为 IT 最终客户提供的引人注目的价值。AWS Graviton、Ampere 的 Altra，甚至 Nvidia 的 Grace，都为云原生工作负载提供了近乎理想的环境。

x86 处理器没有消失的危险。英特尔和 AMD 共同控制了行业中几乎所有的本地服务器产品和超过 90% 的可用公共云实例类型。Arm 和 RISC-V 等替代架构的价值令人信服，这只会导致在公共云和超大规模空间中得到更多采用。

真正的问题是服务器 OEM 是否会将 Arm 交付到他们的本地和即服务产品中。如果像我被告知的那样，OEM 真的看不到市场扩张机会，那么 OEM 可能会听到客户要求基于 Arm 的服务器。如今几乎每个企业都有 ESG 担忧，基于 Arm 的服务器将有助于缓解这些担忧，同时悄悄提供所需的性能。这是一个引人入胜的故事。