中国公司挑战英特尔服务器CPU市场是痴人说梦？ARM说看我的

近年来，随着ARM在移动端崛起，越来越多的中国IC设计公司加入了ARM阵营，除了华为海思、展讯在手机、平板SoC大展拳脚之外，华为、飞腾、华芯通还试图借势ARM进军服务器CPU市场，实现对Intel服务器CPU的替换。那么，中国芯能借势ARM挑战Intel么？

中国企业缘何能获得ARM指令集授权

一直以来，ARM在指令集授权上非常谨慎，能获得ARM 32位指令集授权的IC设计公司屈指可数。但在ARM 64位指令集授权上，ARM就大方了很多，原因就在于当时基于ARM 32位指令系统的CPU芯片在移动互联网世界占据了90%以上的份额，因此ARM为了获得更多利益，也不会将32位指令集授权给客户。

相比之下MIPS64和MIPS32，x86 64和x86 32可以完全兼容，ARM 64位指令和32位指令无法兼容。换言之，ARM 64位指令某种程度上是重新定义过的，和ARM 32位指令是两回事。最初的ARM 64位指令和32位指令有点类似于Intel当年IA-32和IA-64的关系，两者无法兼容。当年Intel正是因为IA-32和IA-64的不兼容，在IA-64的生态建设上力所不逮，被AMD抓住机会做出了64位的x86服务器芯片，迫使Intel不得不推出64位x86芯片，并放弃了安腾，才重新占据上风。

在吸取了Intel的IA-64的教训之后，ARM为了更快速地推广64位指令集和建立相应的软件生态，必然要一改过去对32位指令集授权的谨慎。ARM选择了向诸多颇有实力的厂商授权64位指令集，加速生态建设，防止被竞争对手抓住机遇。ARM之所以热衷于推销64位指令，根本原因就在于此。

趁着ARM推广ARM 64的东风，国内华为、飞腾、华芯通等企业都获得了ARM 64指令集授权。由于ARM的目的是为了快速建立ARM 64的生态和在服务器领域蚕食Intel的市场份额，因而对国内IC设计公司的指令集授权存在期限限制，到期后就必须重新谈判。如果将来ARM大势已成，这也许会是一个隐患，一旦ARM在服务器市场站稳脚跟，对国内厂商的服务器授权态度恐怕将是另一番情景。不过，这个隐患还非常遥远，ARM目前还处于市场开拓期时，与国内IC设计公司的合作也比较友好。

▲借着ARM推广64位指令集的东风，中国IC企业有了不小的发展机遇。

中国ARM服务器性能几何

目前，开发ARM服务器CPU的中国IC设计公司有三家：华为、飞腾、华芯通。华芯通是我国与高通成立的合资公司，从高通手中获得了源码并基于该源码设计自己的CPU。不过，由于华芯通北京研发中心刚刚启用，正式商用产品问世尚需时日。相比之下，华为和飞腾已经有产品问世，华为的ARM服务器CPU集成了32核ARM Cortex A57，采用台积电16nm制造工艺。也许是因为华为缺乏服务器CPU设计经验，这款服务器CPU的性能相对有限。以飞腾的FT2000作参照，华为的这款服务器CPU在制造工艺领先2代的情况下，以FT2000一半的功耗实现了不足FT2000一半的性能。因此在下面文章的解析中，中国ARM服务器CPU就以目前性能最强的FT2000为代表进行说明。

在2015年的第28届国际高性能微处理器研讨会上，飞腾公布了"火星"，也就是FT2000。FT2000采用28nm工艺，主频2GHz，功耗100W。芯片面积600多平方毫米，集成了64个FTC661 CPU核，共计48亿个晶体管。根据测试，FT2000的芯片实测成绩相对于模拟器成绩要稍低一些，在2GHz主频下，采用GCC4.8编译器，SPEC2000和SPEC2006的测试成绩见表一。其中SPEC CPU2006全芯片测试分值为定点570，浮点482，单线程测试分值为定点12.4，浮点11.3，虽然在单线程性能上和Intel依旧有不小的差距，但就多线程性能而言，足以与Intel Xeon E5-2695v3芯片相媲美。

▲FTC661 CPU核架构图

▲FT-2000在SPEC CPU2006全芯片测试中的成绩

至于实测成绩和模拟器测试成绩之间的性能差距，主要是模拟环境与真实系统之间的差异造成的。首先，模拟环境中存储系统一般是用模型来构建的，与真实芯片环境相比更加理想化；其次在模拟平台上，由于模拟运行速度较慢，benchmark问题规模不能太大，都需裁剪简化。因此，真实系统测试性能与模拟环境中得到的性能不一致是正常现象。不过，这种偏差并非无法弥补，通过研究更科学的性能评估手段，可以降低模拟系统与真实系统的性能偏差。同时基于真实系统进一步开展编译调优工作，会进一步提升性能，预计测试结果会有10%~30%的优化空间。

▲采用FT2000的服务器实物

总而言之，从性能上看，FT2000能够胜任一些国产中高端服务器的业务需求。

能打败国外同类产品么？

事实上，想借势ARM从服务器CPU市场分一杯羹的IC设计公司远不止华为、飞腾和华芯通。AMD、高通、Cavium 、APM等IC设计公司也开