長久以來，服務器,、數(shù)據(jù)中心領域一直是x86 CPU架構的天下,，但是隨著市場需求、應用負載的多元化,，隨著云計算,、邊緣計算、高性能計算的不斷演進，RISC－V,、ARM等架構也都迎來了新的爆發(fā)機遇,，尤其是ARM，眾多巨頭紛紛參與,，生態(tài)建設也是如火如荼,。

    比如最近，亞馬遜就發(fā)布了ARM架構的64核心Graviton2,，安晟培（Ampere）則推出了80核心的Altra?，F(xiàn)在，Mavell（美滿電子）奉上了第三代ARM芯片“ThunderX3”,。

    Marvell的大名很多人可能不太熟悉,，但這家歷史悠久的半導體企業(yè)其實隨時都在你身邊，比如機械硬盤主控,，絕大部分都出自Marvell的手筆,，SSD主控也有豐富的產(chǎn)品。

    Marvell成立于1995年,，總部位于美國加州圣克拉拉,，在美國、以色列,、印度,、德國、中國都設有研發(fā)中心,，全球員工超過5000人,，全球?qū)＠^1萬件，2020財年收入27億美元,，核心業(yè)務覆蓋存儲,、網(wǎng)絡、計算三大領域,，特別是擁有超過15年的高性能多核心CPU研發(fā)經(jīng)驗,。

    Mavell旗下?lián)碛型暾腃PU處理器產(chǎn)品線，包括Armada,、Octeon TX,、Octeon Fusion、ThunderX四大系列,，尤其是已經(jīng)悄然成為全球最大的ARM服務器處理器供應商,，應用范圍、生態(tài)支持都獨步全球,，累計出貨量已突破1億顆,。

    2017年,，Marvell還以約60億美元的價格收購了美國無工廠半導體企業(yè)Cavium（凱為半導體），進一步增強了ARM平臺的設計能力,。

    既然有了成熟的x86,，為何要大力推廣ARM？它有什么吸引整個行業(yè)的呢,？

    Marvell認為，在架構,、工藝,、性能、能效,、生態(tài)等多個方面,，ARM都展現(xiàn)出了更優(yōu)秀的品質(zhì)，雖然不會也不能全方位取代x86,，但是在部分特定領域,，尤其是云計算、高性能計算等,，已經(jīng)明顯超越x86,。

    架構方面，x86一直是一個架構打天下,，從服務器數(shù)據(jù)中心到桌面筆記本消費級,，都基于同一個架構衍生不同的產(chǎn)品，缺乏靈活性,，尤其是在并行處理方面,，而且規(guī)模越做越大，也導致成本,、功耗越來越無法滿足需求,。

    工藝方面，Intel已經(jīng)失去了領導地位,，至強系列至今還是14nm,，AMD雖然走到了7nm，但又在架構上“取巧”使用chiplet多芯片誰家,，導致內(nèi)存帶寬,、內(nèi)存延遲明顯不足，ARM方面則跟著臺積電一路走到了7nm,，并即將進入5nm,。

    性能和能效方面，Marvell認為ARM架構的單線程性能已經(jīng)是一流水準,，多線程和平臺性能更是遙遙領先,，內(nèi)存帶寬,、延遲同樣優(yōu)秀，而且功耗低,、能效高,。

 生態(tài)方面，x86雖然歷史悠久,，但負擔也很重,，比如考慮各種歷史甚至是消費級兼容性，ARM則沒有過多拖累,，架構直接為服務器優(yōu)化而生,。

    同時，軟硬件行業(yè)對ARM的支持也越來越豐富,，比如Marvell ThunderX2已經(jīng)被20多家終端客戶部署在大規(guī)模云計算,、高性能計算市場，包括微軟Azure,、HPE,、Cray、Atos,、洛斯阿拉莫斯國家實驗室,、桑迪亞國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室,、橡樹嶺國家實驗室,、布里斯托大學、萊徹斯特大學等等,。

    甚至,，Intel的一些軟硬件技術同樣支持ARM平臺，NVIDIA,、AMD GPU同樣也支持,。

    接下來說說具體產(chǎn)品。Marvell ThunderX系列嚴格遵循每兩年升級一代的路線圖,，ThunerX2系列誕生于2018年,，而在今天的主角ThunerX3之后，2022年還將看到ThunerX4,，工藝也是一路升級,，28nm、16nm,、7nm……

    ThunerX3采用臺積電7nm DUV工藝制造,，基于Marvell自主研發(fā)架構，指令集兼容ARM v8．3＋,，最多96個核心,，而且繼續(xù)支持4線程,，也就是最多384個線程，是上一代的整整三倍,，而且支持雙路并行,，此時單系統(tǒng)可提供128個核心、768個線程,。

    同時,，頻率方面基準最高2．4GHz，最高加速3．1GHz,，比上代還提高了100MHz,。

    新的內(nèi)核集成四個128－bit Neon SIMD單元，就寬度而言等效于一個x86 AVX－512,，從而大大提高了浮點性能。Intel至強最高端型號兩個,，AMD霄龍則是每核心兩個256－bit SIMD單元,，基本等效。

    內(nèi)存支持八通道DDR4,，頻率達3200MHz,，并支持64條PCIe 4．0（16個控制器），比上代PCIe 3．0更進一步而且增加了8條通道,，未來還會隨著PCIe 5．0／6．0標準的演進而升級,。

    當然了，企業(yè)級的RAS,、虛擬化這些都是必不可少的元素,。

    接下來說說性能，當然都是來自Marvell官方的數(shù)據(jù),，而且具體性能表現(xiàn)取決于特定的工作負載,。

    綜合性能方面，ThunderX3對比上代IPC（每時鐘周期指令數(shù)）性能提升超過25％,，基本可視為架構本身的進步幅度,，而結合更高的運行頻率，單核心性能提升超過60％,，再加上大大增加的核心數(shù),，整體性能提升可以超過3倍！

    對比x86雙雄,，ThunderX3的優(yōu)勢不在于絕對性能,，而是更好的能效，相比于AMD Rome二代霄龍可高出30％,，對比Intel二代可擴展至強更是領先多達1．2倍,。

    ThunderX3并不貪大求全,，主攻市場只有兩個，一是云計算,，包括大數(shù)據(jù),、數(shù)據(jù)庫、流媒體,、Web,、搜索、存儲,、移動應用開發(fā),、手游等等，其高度并行,、豐富I／O,、超低延遲、ARM原都是獨特優(yōu)勢,。

    性能方面,，單核心四線程可以帶來可觀的性能提升，常見應用中最多可以提升達80％,，特定負載下甚至能見到3－4倍的提升,。

    對比AMD二代霄龍、Intel二代可擴展至強,，ThunderX3在云端也毫不示弱,，所服務的領域內(nèi)已經(jīng)全面勝出，而且延遲更低,，而且支持更多數(shù)量的虛擬機,。

    第二個主攻方向就是高性能計算，包括政府部門,、天氣預報,、油氣勘探、計算機輔助工程,、生物基因,、電子設計自動化等，高內(nèi)存帶寬,、高能效,、高并行性的特點可以說非常適合。

    對比兩家x86方案,， ThunderX3在浮點,、內(nèi)存帶寬指標以及量子化學、計算流體動力學,、計算化學,、矢量物理等應用方面,，都有著不俗的表現(xiàn)。

    對于ThunderX3的市場前景,，Marvell也是非常積極樂觀,，透露現(xiàn)在部署ThunderX2的超過20家客戶，都在準備升級ThunderX3,，而后續(xù)的ThunderX4還會繼續(xù)帶來大幅度的提升,。

    中間的是上代ThunderX2