从高通、英特尔的服务器SoC之争，看能源问题如何改变芯片厂商的思维方式

通过设计高性能的服务器SoC，英特尔成功地垄断了数据中心市场，而且它在短期内丧失大的市场份额的可能性相当小。不过，如果我们从一个长远的时间来看，比如到2030年或2040年，就像半导体行业协会（SIA）在2015年九月份的一份报告（"重新启动IT行业革命：是时候展开行动了"）中所揭示的那样，我们意识到，现在这种芯片设计方式将会发生剧烈的变化。仅以性能为指标来设计SoC，即使是在最先进的工艺节点上，甚或是在时机成熟时继续下探工艺节点，也是不可持续的一种方式。

如果您不相信我的话，看一看下面这个图吧：如果我们当今设计计算机系统的方式不发生改变的话，计算机系统消耗的总能量将会在2037年时超过全球生产的能量总和。

首先，我们需要承认，报告的作者并没有把调查限定在各种不同的SoC设计方法上，而且评估了尚未到来的非硅材料芯片、3D设计带来的影响、接近物理极限时的运算操作等因素。就我个人而言，我建议在所知的领域内做一个调研：硅器件、SoC设计技术和Si制造工艺。

在过去的十五年中，我们看到了两种不同类型的芯片制造商，它们面向两种完全不同的市场开发SoC，都取得了巨大的成功。其中一类由英特尔或思科领衔，它们面向数据中心或网络通信设计SoC，总是在追求更高的性能（计算能力或者带宽），而不计功率消耗，假设当今的能源还可以支持芯片正常运行。

另一组则是由高通或者苹果领衔，他们为电池供电的移动系统开发应用处理器SoC。这一类公司学会了使用诸如在芯片层级上部署时钟门控或者电源孤岛、以及在系统层面上使用功率管理单元等设计技术，在保持功率消耗尽可能低的情况下，也能提供最高的CPU\GPU\DSP性能。当然，我们不能忘记高通们在制造工艺领域的合作伙伴-台积电、三星或格罗方德，他们站在系统的高度开发一些低功耗的工艺，同样需要谨记在心的还包括提供低功耗版本的基础IP的IP供应商。

我们注意到一件有趣的事情，英特尔近年来频繁试图渗透到移动市场，却屡次折戟沙场。是因为英特尔专注于纯粹的性能这种"公司文化"阻止它支持正确的工艺（低功耗）呢，还是英特尔公司的设计人员自己不愿意采用和曾经使用了几十年之久、成功打造过CPU SoC的技术迥然不同的新技术呢？

无论是哪种原因，可能是公司文化或短期的营销策略（据彭博社报道，英特尔在数据中心领域占有99%的市场份额，所以为什么要改变呢）一起导致了英特尔现下的处境。现在，数据处理、计算和网络正在每个应用类别中以几何级数式增长。摘自SIA报告的下图，清晰地揭示了数据正在以级数形式增长。如果你观察一下数据的三个主要需求源-多媒体、消费者IoT、工业IoT，业界的共识是它还会继续保持增长。。。事实上，IoT和工业IoT的更大规模部署才刚刚开始。如果你认为这个图还没有涵盖所有数据需求，并希望纳入那些数据量的话，毫无疑问，数据增长的速度只会有增无减。如果，我们不在中期内采取行动的话，计算行业肯定会在2035年或2040年前后遇到大问题。

时至当下，数据中心由服务器机器堆积而成，它需要通过一个巨大的空调系统进行散热。现在，数据中心的电费非常高昂，而且超过一半都用在了制冷系统上。再看看服务器芯片，他们需要高效的封装进行功率耗散，还需要加入散热片。换句话说，数据中心运行的每一步都会因芯片散发的高热烧掉很大一笔钱。

如果我们希望管理数据中心的公司们（谷歌、亚马逊等）能彻底改变，采用对功耗敏感的架构，不要指望他们会出于无私的利他主义而这样做。一个可行的解决方案需要能降低拥有成本，也就是说总体成本要降低。我们能否定义一种服务器架构，可以以低得多的功率消耗提供同样的性能（MIPS、延迟、带宽），从而大幅度降低电费支出呢？我不知道，但是需要马上启动这种研究，我是指研究一种可以在接下来的三到五年内实施的方案，而不是期待神奇材料突然出现而替代硅材料（有这个可能）。如果你看得够远的话，2037年已经不远了，想想1995年是不是刚刚过去？

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