自2014年《集成电路发展纲要》发布以来，国内芯片产业发展迅猛。
根据中国半导体行业协会发布的统计数据，国内集成电路产业延续了过去几年的快速稳定增长，2021年行业总收入首次突破10458.3亿元，同比增长18.2%。其中，设计业销售额4519亿元，同比增长19.6%；制造业销售额3176.3亿元，同比增长24.1%；包装行业销售额达到2763亿元，同比增长10.1%。
从上图可以看出，国内集成电路虽然增速略有下滑，但都保持了15%以上的同比增速，整体市场在稳步上升。然而，对于国内芯片行业来说，现在还远不是庆祝的时候。
正如很多专家所说，过去几十年国产芯片的发展，主要是基于简单芯片的国产替代，直接“我也是”。然而，随着全球需求的变化，上游技术的更新，国际形势的变化，这已经不能满足国内巨大的需求，迫使国内芯片产业进入深水区。“大芯片”是其中一个重要方向。
然而，与本世纪初的蓝筹不同，今天的国产大筹站在了一个新的起跑线上。
20年的努力:从手机到数据中心
什么是“大芯片”？其实业内并没有固定的定义，只是大家习惯性的把近几年在同类手机和设备中流行的CPU、GPU、DSP、DPU、AI芯片称为大芯片。世界领先的芯片公司，如英特尔、英伟达、AMD、高通、联发科和Marvell，都是典型的大型芯片领导者。
2021年第一季度全球十大芯片设计公司
在芯片行业过去几十年的发展中，这些不同领域的芯片大佬都是经过多轮搏杀才活下来的。特别是在1987年TSMC成立并推动无晶圆厂工业繁荣之后，芯片设计公司之间的竞争尤为激烈。
以2000年左右的互联网浪潮为例。当时，飙升的互联网泡沫吸引了美国的风险投资和高科技公司来建造下一代基础设施设备。为了应对预期的互联网流量爆炸，他们将注意力转向能够处理更多网络服务和提高数据速率的网络处理器。据不完全估计，当时围绕这样的处理器诞生了数十家初创公司。然而，截至2007年，只有思科系统、Marvell、飞思卡尔、Cavium Networks、AMCC、英特尔和Ezchip仍在大量销售网络处理器。
这足以证明大芯片竞争的残酷，但赢家丰厚的回报率在过去几十年里一直在驱使企业响应市场需求加入大芯片竞争。例如，在中国，过去十年的移动设备浪潮中涌现出了一批大芯片“赢家”。
2000年前后，中国信息产业部发布18号文件，鼓励软件和集成电路产业发展。这吸引了一批海外人士准备回国创业。中国手机芯片巨头展讯在这个阶段成立，也是国产大芯片发展中值得写下浓墨重彩一笔的成功尝试。与此同时，瑞芯微、巨力相继成立，与几年后成立的华为海思、全志一起，成为移动时代国产大芯片的开创者。某种意义上，这也是国产大芯片在新一波终端设备中首次发出“中国声音”。
国产芯片在移动端步步高升的同时，也在另一个巨大的电子终端市场——PC上萌芽。目前国内几家PC芯片厂商:龙芯可以追溯到2001年成立的“龙芯研究组”。他们从MIPS切入处理器；腾飞团队从1999年开始从事Arm CPU的研发工作。
在21世纪的第二个十年，Megacore和广海这两家X86处理器制造商进入中国。通过分别与威盛和AMD合作，获得了X86的架构授权，走出了一条不一样的国产CPU新路——前者以电脑为第一立足点，后者以数据中心为第一重心。
也就是从广海成立的那一年开始，大型国产芯片进入数据中心阶段，而这一切都是从2012年开始的。
四波:从AI芯片到CPU
在《半导体行业观察》之前发表的《Nvidia的AI芯片霸主之路》一文中有这样的描述:“2012年，深度学习创始人之一Geoff Hinton的学生Alex Krizhevsky成功训练了深度卷积神经网络AlexNet，借助这个网络，大大提高了其在图像分类和识别领域的性能，从而成为人工智能的标志性事件。而这个倡议就是用英伟达的GPU实现的。”
GPU和它的eco-CUDA虽然被Nvidia主导，但是市场是无限的。看到专用AI芯片在训练和推理方面的潜力，全球掀起了一股轰轰烈烈的AI芯片创业浪潮，Graphcore、Cerebras Systems、Habana Labs、Hailo等就是典型代表。这也是近年来国内爆发的第一波大筹码。昆仑、随缘科技、地平线、寒武纪等一批巨头都是在这一波浪潮中成长起来的。更多的新企业也在AI热潮中百花齐放，百家争鸣。
这期间又出现了另一种Nvidia挑战者——GPU初创公司，这也是我看到的国内大芯片创业的第二波。
熟悉英伟达的读者应该知道，这家GPU巨头有两大系列产品线，分别是图形应用的GPU和AI应用的GPU。这些产品也被称为GPGPU。在海外，英特尔和AMD正在从两条产品线进攻英伟达。
来到中国，大多数GPU创业公司都选择向GPGPU方向切入。据笔者不完全统计，现在国内的GPU公司已经有了京嘉微、龙芯、兆芯、腾飞等老牌厂商，而国内的GPU新贵则有智芯、富弼、牧溪、摩尔线程、登临、新东等。
至于为什么GPU还有机会，富弼科技联席CEO李欣荣在接受钛媒体采访时表示:“数字经济时代，人工智能和高性能计算的计算能力需求快速增长，通用GPU就是为了快速迭代的人工智能计算能力需求而诞生的，所以市场有这个需求，通用GPU的大规模落地一定会实现。”
在AI芯片和GPU方兴未艾的同时，另一个“大芯片”DPU也有所突破。
根据《专用数据处理器技术白皮书》，DPU是以数据为中心构建的专用处理器，采用软件定义的技术路线，支持存储、安全、服务质量管理等基础设施资源和基础设施服务的虚拟化。其最直接的作用是接管网络虚拟化、硬件资源池化等基础设施服务，将CPU的计算能力释放给上层应用。
过去几年，亚马逊AWS、英伟达、英特尔、Marvell等国际芯片巨头都在这一产品形态上发力。华为、阿里巴巴、腾讯和中国都在效仿。此外，包括中科玉树、鲍云智能、云脉新联、新启元、大禹智信、易思信、上海巨象科技等也成为这一市场的新掘金者。
随着上述三种芯片的不断发展，数据中心架构的变化，以及快速变化的国际形势，最近两年，作为PC芯片和服务器芯片新方向的Arm CPU走上了国产大芯片舞台的中央。其中前者以此核心为代表，是PC市场的Arm机会；后者竞争激烈，瞄准的是火热的数据中心市场。
十年沉浮:Arm服务器芯片终于成为主流
其实Arm服务器芯片并不是什么新鲜事。从2008年开始，从Arm到芯片公司都开始对这个市场有想法。然后很多公司在过去几年做了很多尝试。但是，直到近几年华为鲲鹏和亚马逊Graviton出来之前，整个Arm服务器芯片市场基本处于一个曲折的阶段。
然而，继华为、亚马逊之后，微软、腾讯、阿里、字节跳动、谷歌等公司也将目光投向了Arm服务器芯片，这背后也有一些因素。首先，以2018年10月发布专注于基础设施的Arm Neoverse为标志，Arm服务器芯片进入新阶段。Arm表示，全球基础设施日新月异，以满足不断增长的工作负载和不断提高的性能要求，而Arm Neoverse可以针对云、边缘和5G网络进行优化，提供出色的速度、节能、性能功耗比和性能成本比，以满足未来基础设施及其客户的需求。
Arm新宇宙路线图
此外，Arm转向了64位的新Armv9架构。另外，Arm以绝对份额统一了手机市场，导致数据中心流量巨大。同时也在逐渐向PC市场渗透，这为Arm服务器芯片创造了有利的环境。
从2007年苹果发布第一代iPhone开始，手机行业发生了翻天覆地的变化，也成就了Arm这个低功耗处理器技术的专家。基于Arm架构的手机芯片由于其架构的特点和独特的商业模式，垄断了智能手机SoC市场。同期网络也从3G走向了5G，这也让智能手机终端的应用有了无限可能。游戏、短视频等“云原生”应用的兴起，对数据中心提出了新的挑战。再加上物联网、云计算等蓬勃发展的应用的冲击，数据中心爆炸带来的成本和功耗压力陡然上升。
这些因素都推动了十几年来以X86架构为主的数据中心发生了一些微妙的变化，这给Arm带来了机会。
回顾过去几十年服务器和数据中心的发展，从各自为政到目前寡头屈指可数的局面。芯片也是如此，从早期的思想流派到最后的Intel X86架构芯片。这个结果背后有很多因素。然而，在国内服务器芯片初创企业宇宪威CEO罗勇博士看来，X86处理器主导PC市场是关键因素之一。
罗勇博士指出，英特尔在PC端证明通用化策略成功后，在效率、稳定性、大批量出货等方面证明了自己。在网络芯片上也取得了巨大的成功，让他们有机会优化CPU性能，成就了服务器。当然，“系统公司+CPU公司”的模式在PC领域也得到验证，所以在服务器方面被认为是可行的。在服务器市场，英特尔已经取代了IBM，一家拥有一体化硬件和软件芯片的公司。所以和英特尔合作的是软件公司和系统公司，这个变化大家都有份。
从罗博士的介绍中我们知道，在过去的几年中，Arm与芯片、生态公司合作解决生态问题，在移动终端上大量出货，这让他们进军服务器市场轻装上阵更符合逻辑。在这个前提下，更核心、更好的TCO芯片解决方案自然成为云计算时代服务器芯片的选择。
再加上华为和亚马逊的成功经验，Arm服务器芯片终于迎来了他们的关键时刻。这就诞生了很多Arm服务器芯片公司。
除了安培计算的诞生，华为和富士通也在继续努力。Invista近年来也凭借其Grace系列卷土重来。AWS、阿里巴巴等云厂商也成为Arm服务器芯片市场的重要玩家。
当我们来到国内市场，市场需求叠加国际竞争形势的影响，迫切需要开发本土的Arm服务器芯片。这也催生了虞宪威、鸿信威、麒麟信等众多初创企业。再加上华为、中兴、腾飞等深耕这一市场的公司。
可见，为Arm服务器CPU在中国乃至全球正式书写新篇章。
来源:内容最初由半导体行业观察到
作者:李寿鹏
