半導(dǎo)體巨頭們“芯戰(zhàn)”背后：XPU的多維攻防

時間：2021-04-25 16:00:20

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[導(dǎo)讀]悄無生息中，就在這個四月，英特爾、英偉達(dá)、AMD等半導(dǎo)體巨頭們競爭升級，新賽道逐漸浮出水面。

悄無生息中，就在這個四月，英特爾、英偉達(dá)、AMD等半導(dǎo)體巨頭們競爭升級，新賽道逐漸浮出水面。

在4月12日的GTC 2021上，還是熟悉的皮衣，還是熟悉的廚房，但是黃仁勛這次并沒有從百寶烤箱中拿出驚世駭俗的GPU；相反，引起廣泛關(guān)注的卻是一張PPT。沒錯，以GPU著稱的英偉達(dá)要進(jìn)軍CPU領(lǐng)域了。而在極可能“易幟”的ARM產(chǎn)品架構(gòu)當(dāng)中，即將發(fā)布的ARM v9也同樣包含了眾多企業(yè)級特性和安全設(shè)計并提供對CUDA開發(fā)環(huán)境的部分支持。

英特爾在四月初也發(fā)布了用于數(shù)據(jù)中心的第三代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器Ice Lake以及其產(chǎn)品組合，其中還包含全新英特爾Agilex FPGA。值得注意的是，在去年年底，英特爾還發(fā)布了首個數(shù)據(jù)中心GPU，踐行了其早在2018年提出的XPU愿景，成為了唯一一家能夠覆蓋CPU、GPU、ASIC、FPGA四種主流芯片的廠商，“全家桶”自此正式集齊。

作為數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域老玩家的AMD也動作頻頻。4月初，AMD發(fā)布消息表示對FPGA巨頭賽靈思Xilinx的350億美元收購案已獲股東批準(zhǔn)。顯然，手握高性能GPU但卻沒能在AI或HPC領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟的AMD也在按部就班的實(shí)行著自己的“XPU”計劃。

短短時間里，原本涇渭分明的數(shù)據(jù)中心芯片各家陣地突然變得犬牙交錯。紛亂之間，一條清晰的競爭主線也逐漸明顯——各大芯片企業(yè)都在構(gòu)建自己的多維產(chǎn)品能力。也難怪在英偉達(dá)發(fā)布CPU之后，英特爾新任CEO帕特·基辛格就表示:“英偉達(dá)其實(shí)是在回應(yīng)我們，我們是在進(jìn)攻而非防守”。的確，英特爾數(shù)據(jù)中心CPU產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，并手握四種核心芯片，而英偉達(dá)代號為Grace的CPU要到2023年才能面世。

算力多元化是趨勢，但問題是之后怎么辦？

CPU、GPU、FPGA、ASIC、DSP……伴隨計算任務(wù)的多樣化，越來越多的芯片類型開始在數(shù)據(jù)中心內(nèi)綻放。由此，企業(yè)也可以通過算力的針對性配置實(shí)現(xiàn)更高的性能、更低的能耗和更快的創(chuàng)新。

不過伴隨算力硬件的推陳出新，另一個消失十幾年的問題再次浮出水面——開發(fā)與管理。

曾幾何時，不同架構(gòu)、不同指令集、不同操作系統(tǒng)的主機(jī)產(chǎn)品充斥各大企業(yè)的數(shù)據(jù)中心。他們雖然都具備強(qiáng)大的性能和極高的可靠性，但封閉的硬件架構(gòu)和無法協(xié)同的管理機(jī)制卻最終阻礙了企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。我們通常將那個時代稱之為信息化時代。

顯然，在現(xiàn)在的數(shù)字化時代，企業(yè)不應(yīng)該也不能重走信息化時代“分頭發(fā)展、多頭并舉”的老路。但現(xiàn)實(shí)的情況卻是，在不同芯片廠商和不同產(chǎn)品線的助推之下，管理于應(yīng)用開發(fā)正在變得原來越難。

XPU不能只是XPU

因此，XPU不能僅僅是XPU，它不是硬件簡單的物理堆砌，而要考慮到其中的互聯(lián)互通，跨架構(gòu)的軟件和生態(tài)構(gòu)建。半導(dǎo)體巨頭們也看到了其中的痛點(diǎn)和機(jī)會。英偉達(dá)有針對自家GPU、DSP等產(chǎn)品的CUDA軟件開發(fā)環(huán)境。但作為一種相對封閉的軟件解決方案，英偉達(dá)從來沒有在公開場合表現(xiàn)出邀請其他頂級算力企業(yè)參與生態(tài)發(fā)展的意愿。AMD在多元算力開發(fā)領(lǐng)域中一直倡導(dǎo)OpenCL，不過OpenCL還是一股相對較弱的生態(tài)力量，并且自身還有很多效率和開發(fā)問題亟待解決。

作為半導(dǎo)體行業(yè)的“半邊天”，英特爾一直也在FPGA、ASIC、GPU和CPU的多種算力產(chǎn)品XPU基礎(chǔ)上開發(fā)適配的軟件，推出了開源的跨架構(gòu)開發(fā)模型oneAPI。英特爾CEO帕特·基辛格近日在《英特爾發(fā)力：以工程技術(shù)創(chuàng)未來》的直播活動中曾表示：“英特爾是唯一一家擁有從軟件、芯片和平臺、封裝到大規(guī)模制造制程技術(shù)，兼具深度和廣度的公司，致力于成為客戶信賴的下一代創(chuàng)新合作伙伴。”

把軟件放在第一位，英特爾的意思很明確，相對于競爭對手，英特爾在實(shí)踐多元算力的過程當(dāng)中是有更多底氣和可用工具的。

在前面提到的多元算力管理和開發(fā)問題上，英特爾明顯有著更長遠(yuǎn)的考慮。早在2019年年底，英特爾就已經(jīng)推出進(jìn)致力于簡化異構(gòu)編程的oneAPI工具。雖然其本質(zhì)與CUDA和OpenCL類似，但不同點(diǎn)則在于oneAPI的開發(fā)環(huán)境更加開放的，歡迎不同品牌、不同架構(gòu)、不同用途的算力產(chǎn)品加入這一生態(tài)環(huán)境，而英特爾也在利用自身生態(tài)優(yōu)勢積極推進(jìn)oneAPI在行業(yè)內(nèi)的兼容性，推進(jìn)異構(gòu)計算的蓬勃發(fā)展。近期，微軟Azure和谷歌的TensorFlow等領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)和公司已經(jīng)宣布支持oneAPI。

另一方面，在XPU大戰(zhàn)略下，英特爾也在積極推進(jìn)不同算力之間的融合。在第二代和第三代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器當(dāng)中，開發(fā)人員便可通過OpenVINO等軟件工具調(diào)用CPU的AVX 512指令集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于CPU的高效AI推理計算。通過這一方法，解決方案便可用更簡單的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)AI推理應(yīng)用。

芯戰(zhàn)新戰(zhàn)場已至，未來充滿變數(shù)

雖然各大芯片廠商有著不同的根據(jù)地，產(chǎn)品和技術(shù)的演進(jìn)策略也不盡相同，但算力的跨界發(fā)展與融合卻已經(jīng)成為板上釘釘?shù)内厔莺透骷业闹攸c(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略?？v觀英偉達(dá)、AMD和英特爾，每一家都是足以呼風(fēng)喚雨的頂尖半導(dǎo)體企業(yè)，亦同為擁有數(shù)十年行業(yè)根基的常青樹。

但在這場龐大的棋局當(dāng)中，各方角力所憑借的卻并不只是芯片制程和方案設(shè)計。生態(tài)、策略、產(chǎn)品進(jìn)度、方案成熟度、市場推廣……每一項(xiàng)都有可能成為競爭的勝負(fù)手。

無論結(jié)局如何，這場芯戰(zhàn)中的勝利者一定能夠?yàn)橛脩籼峁└邇?yōu)勢的多樣化算力產(chǎn)品，而最終的受益者也一定是數(shù)據(jù)中心和未來的整個數(shù)字時代。目前來看，在芯片新戰(zhàn)場競爭到來之際，更具前瞻性眼光的英特爾已領(lǐng)先半目。