一个时代有一个时代的造芯模式

李根 鱼羊 假装发自 西溪

量子位 | 公众号 QbitAI

“生死看淡，不服就干”，平头哥造芯模式，正式跑通。

2022云栖大会现场，新进展再次由阿里云智能总裁张建锋对外宣布。

倚天710已大规模应用，成为中国首个云上大规模应用的自研CPU。

在核心应用场景中，算力性价比提升30%以上，单位算力功耗（耗电量）降低60%以上。

张建锋还宣布，倚天710的部署规模还会进一步扩大，未来两年20%的新增算力都将使用自研CPU。

更直白翻译，就是以后阿里云的芯片部署中，每10颗CPU芯片里就有2颗自研CPU。

这个进展和应用，为何重要？

首先，大规模部署代表着芯片产品获得了市场检验，也意味着最难的生态一环达成闭环——虽然不如新硬件来的“刺激”，但意义和价值却丝毫不逊于新品发布，甚至长远来看，量级简直不能相提并论。

其次，倚天710，作为一款基于Arm架构的云端CPU，想要在x86占主导地位的全球云计算和服务器芯片生态中立足，更是难上加难，目标十中有二更是Arm架构在云端里程碑式的新突破。

最后，倚天710的大规模部署，不仅是中国首个自研CPU的应用纪录，还意味着诞生在造芯浪潮中的平头哥模式干出来了！

纵观半导体半个世纪的发展史，检验造芯模式的核心关键一以贯之：

• 造出来（设计和流片）
• 用得上（需求和性能）
• 用得好（功耗和成本）
• 离不开（工具和生态）

而在倚天710的进展中，这四大流程关键，平头哥都（一口气）完成了实践证明。

唯一待解之谜，只剩下造芯模式的通关速度——

传统IT时代的造芯公司和通用芯片，短则5~7年，长则可能10年……

而平头哥的倚天710，仅仅用了2年。

所以这种模式和速度背后，根本原因是什么？

是半导体领域也面临世纪变革？

抑或一个时代果真有一个时代的造芯模式？

中国首个云端大规模应用的自研CPU

倚天710，2021年云栖大会发布，是平头哥造芯以来交出的首款通用型CPU。

单芯片600亿晶体管、128核、主频3.2GHz……首战跑分就超出业内标杆20%，能效比提升50%以上。

主要用于云计算场景，基于Arm v9架构，首发即刷新了Arm服务器芯片性能纪录。

作为通用芯片，需要囊括接收、处理、运算服务器计算机内部所有信息，是业内公认的设计难度最高的芯片之一。

但芯片之难，最根本还不在于设计和制造，更关键的是落地和应用：能够真正让更多人用得上、用得好，以强大的生态拱卫垒砌起护城河。

于是一年之后，平头哥交出重要答卷。

阿里云方面称，经过一年业务验证，倚天710已规模部署并对外提供服务。

具体到应用场景中，在数据库、大数据、视频编解码、AI推理等核心场景中的性价比提升30%以上，单位算力功耗（耗电量）降低60%以上。

这种应用实例，有阿里内部的新业务，也有外部客户：比如研究机构，智能手机企业，还有知名互联网公司。

主打数据智能SaaS工具生态的汇量科技就表示，在广告推理中使用倚天710实例后，不仅有效提升了CPU处理能力和网络带宽，成本对比传统实例也降低15-20%，综合性价比提升40%以上。

而阿里集团内部，倚天710则开始支持最核心的电商业务，并且成功在双11等峰值流量大考中，经受住了实战检验。

这种应用和反馈，意外吗？不算意外。

毕竟性能和参数，从设计和成功流片之后，就决定了跑分成绩。

但一款Arm云端CPU能够快速应用于不同场景和服务，适配不同领域的软件和应用，纯靠硬件之力，办不到。

阿里云方面解释，这背后离不开倚天710、飞天操作系统和CIPU融合，首次实现了芯片、计算架构及操作系统的协同优化。

而且从造芯启动开始，算法、软件和生态工具的相关工作也早已启动，作用到倚天710大规模部署中，实现了全应用生态的适配，甚至0代码修改即可完成主流业务迁移。

所以对于平头哥造芯，软件定义硬件、需求定义供给，都是已经验证过的定理。但全局思维下的以终为始，把生态和应用纳入到造芯流程中，却是新角度、新方法。

这是对传统芯片研发模式的根本性变革，也暗含云原生映射的时代趋势，更能解释平头哥造芯的模式和速度。

倚天710的成功、平头哥模式的跑通，是云计算定义硬件的成功，是云计算重塑芯片甚至整个IT硬件体系的证明。

更代表着——IT时代全新的造芯模式开启。

一个时代有一个时代的造芯模式

阿里入局造芯，平头哥不服就干。

气势、速度和交货，三位一体。

2018年9月，整合中天微和达摩院成立旗下芯片公司后，平头哥半导体正式推出，放话“生死看淡”。

仅仅1年，首款处理器产品玄铁910对外发布，创造RISC-V开源阵营里的最快纪录。

又过1年，还在云栖大会，首款AI专用芯片含光800，一剑霜寒十四州，首发特定场景性能就40倍于同领域标杆英伟达P4。

到了2021年，依然是云栖，倚天710以阿里首款为云而生的通用CPU震动业内，性能跑分领先，能效比更是领跑……

加上今年披露的落地部署和应用进展，用产品回应质疑，用进展证明模式和实力。

整个进程中，平头哥造芯模式的速度秘诀，也在摸象中逐步清晰。核心归结起来其实就3点。

第一，造得快，因为需求清晰。

传统半导体厂商造芯，先调研客户、再收集需求、接着内部收敛聚焦，然后才能进入定义和芯片设计……过程中免不了技术、产品和工程的拉锯平衡，于是造芯周期光在前期规划就会无限拉长。

平头哥之所以不同，是因为阿里云在客户服务、需求和算力产品定义上，积累已非一日，设计规划周期，可以大大缩短。

第二，造得好，源自任务明确。

一方面，通过需求定义供给。什么样的任务，需要芯片提供什么样的能力……传统造芯，先把性能按照天花板设计，再在部署应用中想办法适配和榨干，芯片之于应用是参考答案。而需求定义供给，则可以抓住主要任务和矛盾，芯片即解答。

另一方面，软件定义硬件。芯片作为计算任务的解法集成，以前是先有硬件再配算法，但从AI为主的专用需求开始，最高效的解法早已变成了软硬一体化方案，甚至为了算法和软件去定制芯片硬件。

这种源头起点上的变革，芯片的性能、功耗、应用落地，自然不会差。

第三，用得上且用得好，因为落地场景清晰。

平头哥造芯，从一开始就与阿里云紧密协同，阿里云是集团同事、客户、也是落地场景，在阿里生态内，就能完成芯片的全流程。

芯片的流程，之前最受关注的是设计和流片，但这其实只是开始。

流片之后需要压测，验证稳定性，然后小批量交付客户开发利用反馈，进行功能性测试，如果有问题还得重新设计、改版，再走一遍周期，这也是为什么一款芯片在流片成功之后，依然需要一年半载才能验证应用价值的内在原因。

但平头哥不同，在阿里集团内部，在阿里云的体系协同下，各种压测、场景和应用反馈，基本是完整全链路的。

比如倚天710，去年8月点亮成功，云栖大会官宣发布，紧接着双11就开启了峰值极限下的稳定性压测……以往传统芯片公司用时一年半载才能完成的流程，阿里几个月就走完了，一款芯片的成熟周期，被大大缩短。

所以平头哥造芯，自然是攻坚科技产业中最基础又最关键的一环，但从一开始就并非为造而造，或者因为热潮而出发。

平头哥半导体的价值，或许要放在整个阿里的算力攻坚进程中，才能透过局部看整体，透过现象看清本质。

阿里云的发展史，关于开创者们的往事记述很多，而且传奇性和喜剧感十足，早已深入人心。

但从算力技术主线和维度，可以倒推归结为4个阶段。

第一个阶段，用分布式技术解决算力瓶颈。

在全球互联网流量大爆发之前，企业算力的核心载体是小型机，通过线下自建或租用服务器的方式解决算力问题，但对于身处消费互联网方向上的企业而言，这种模式显然越来越难以为继。

阿里的算力攻坚，以及阿里云计算的肇始，就是基于这样的背景。

2007年，为了应对指数级扩张的淘宝流量，阿里开始从业务底层的IOE（IBM小型机、Oracle数据库、EMC存储）寻求根本性解法，即后来的基于云计算搭建全新技术架构，打破“扩大采购规模”的线性局限。

其后进一步为这套底层技术和上层业务开发操作系统，在2009年正式启动了飞天，阿里云也由此正式成立，没想到日后会成为中国企业自研云计算的开端。

飞天云操作系统的本质，是要用分布式架构替换中心化架构，可以让全世界服务器实现连接，既能快速应对突增的流量，还能让计算资源真正像水电一样即需即用。

所以“分布式架构”和发展方向，就是算力攻坚的核心第一仗，后面集群挑战、故障运维、并发应对……都是正确方向之下的升级打怪。

结果则人人都感知到了。双11购物不再卡顿，12306春运购票也逐渐不再被吐槽……这都是阿里在分布式计算思想下开花结果的功劳。

第二阶段，从云计算需求和痛点，反向定义新硬件。

云计算的好处，一用即知，但虚拟化损耗的问题却一度成为顽疾。

所谓虚拟化损耗，就是云端调用线下服务器的进程，本身就会吸走机器性能，造成算力浪费。

业内面对这一顽疾，往往采用更低成本的软件优化方法，但显然治标不治本，只能优化，不能根治。

阿里云的方法是后来的神龙架构，打造了一个专用硬件来负责芯片不擅长的虚拟化调度工作，用软硬件一体的思路真正做到了0损耗。

这让阿里云一下子坐稳了份额第一的位置，也带来了更重要的开始：算力攻坚要向底层硬件、甚至芯片寻求解法。

软硬一体化，软件定义硬件，或者说云计算定义新硬件的趋势……在阿里云，以2017年9月第一代神龙架构推出作为标志性节点。

第三阶段，造芯，重塑整个IT硬件体系。

也就是当前所处的阶段，以2017年达摩院成立，求解前沿芯片技术和2018年平头哥半导体推出为标志性事件，阿里云真正从“软”到“硬”，从云端向下定义芯片。

当然这种求解，有宏观社会责任担当的原因，但在阿里云发展方向里，趋势也早已再明显不过。

一方面是去IOE体系之下的硬件进一步变革需求。另一方面，作为云计算服务提供商，不碰芯片，不碰硬件，其实就无法真正做到性能、成本和体验的最优解。

于是可以看到，除了自研芯片，阿里云还在服务器、交换机等硬件方面做了系统性革新，以芯片为起点，几乎重塑了整个IT硬件体系。

上一阶段的神龙架构计算平台，也在不断升级，成为新物种：CIPU——向下可以对数据中心的计算、存储和网络资源快速云化并进行硬件加速，向上接入操作系统。

所以这就是终点了吗？

从阿里云已经交货部署的成果来看，可以算是阶段性终点了。

但如果放在算力攻坚的终局审视，或许还有两个更宏大的时代级问题：

一是新型计算架构。整个产业都到了突破传统冯·诺依曼架构存储计算分离的性能瓶颈的关口，存算一体的新型大一统计算体系架构，被越来越多提及。

二是新型颠覆式计算形态，比如量子计算。

有意思的是，这两大时代级问题，任何一个对于当前算力格局的影响，可能都会是核弹级的。

总的说来，只有如此全局式透视，以终点看起点和过程，才能更本质地看清阿里造芯、平头哥模式的归、去、来。

这背后是一家公司对于科技需求和科技发展挑战的逢山开路，但同样也是时代趋势的具体映射和展现。

或许不用再赘述和论证了。

一个时代有一个时代的算力需求和挑战，于是一个时代也就有一个时代的算力解决方案，进而一个时代就会有一个时代的造芯模式。

平头哥模式，就是代表算力发展方向的代表性模式。

如何评价「平头哥模式」？

最后，芯片全流程work，整个模式跑通，也意味着平头哥出发时被寄予的期望和质疑，都到了可以重新评估的时候。

阿里造芯以来，噱头、热点和形象工程之说，从未停止。

但随着倚天710年度性交卷，成为中国首个云上大规模应用的自研CPU，此论可休矣。

而且倚天710创造的纪录、展现的效用、开启的范式，必将带来造芯模式上更大的启发和变革。

其次，过去几年云计算相关的格局洗牌猜想，同样也到了有理有据的结辩时刻。

过去的市场份额是阿里云一骑绝尘，因为出发得早。接下来的格局也依然会是阿里云不可争锋，因为基于芯片和底层软硬一体架构的壁垒，无人能比，短时间内无人能及。

而且业内业外，一种讨论和新观点也正在愈演愈烈：

新时代的科技竞速，本质就是以算力为基建的竞速。

下层基建决定了上层生态。底层基建决定了发展速度。

或许完全强调算力的作用，太过绝对。但谁也无法否认的是，算力正在成为科技发展中最基础也最重要的生产要素。

而对于阿里和阿里云来说，过去的积累和沉淀，在当前的时代级变革前显得如此恰逢其时。

芯片、操作系统、数据库、存储、网络和上层应用……拥有全栈完整自研软硬件技术体系的云计算提供商，中国目前仅此一家。

这是阿里之幸，也是时代给予的机遇。科技变革的规律，通常都是哪里有痛点需求，哪里就有解决方案和应对之策。

但上一波科技浪潮涌动之时，中国玩家没能参与其中，基础半导体的研发和定义，也完全处于跟随状态。

所以现在，终于终于有机会，可以在全新造芯范式下，从新起点出发，参与硬科技创新的研发和定义。

或许这一次，也真正有这样有意思的机会——

源自中国文化里的兵器，比如玄铁、含光、倚天、屠龙……被更多人追问、了解和感叹。

— 完 —