作為云計算、大數據時代的核心裝備，云服務器已成為服務器領域技術競爭的主戰場。全球云計算市場總體持續增長。2016 年以 IaaS、PaaS 和 SaaS 為 代表的典型云服務市場規模達到 654.8 億美元，增速 25.4%，預計 2020 年將達到 1435.3 億美元，年復合增長率達 21.7%。我國云計算市場總體保持高速增長趨勢。2016 年我國云計算整體市場規模達 514.9 億元，整體增速 35.9%，高于全球平均水平。其中，私有云市場規模 344.8 億元人民幣，年增長率 25.1%，預計 2017 年增速仍將達到 23.4%，市場規模將達到 425 億元人民幣左右。（信通院《云計算關鍵行業研究報告》）

中央處理器（CPU），尤其是服務器的CPU是現代以云計算和大數據為主要驅動的信息行業硬件中的核心部件。根據Gartner的數據顯示，2017年全球X86服務器市場廠商銷售額為525億美元，出貨量為1139萬臺。中國X86服務器市場銷量額約123億美金，占全球的23%。這其中，Intel CPU服務器占有95％以上的市場份額，可以說，一臺服務器1/3的錢都是給了Intel。全球X86服務器市場一年1000多萬臺的出貨量，對應芯片就是近2000萬片（目前市場服務器75%以上是雙路服務器），而且據說英特爾服務器芯片的毛利率可達70%。

因為壟斷，服務器芯片不受摩爾定律的影響，產品的定價基本就是一言堂，除了少數規模大的用戶能有些許折扣，絕大部分用戶的議價空間非常有限。中國每年要購買500萬片以上的服務器芯片，花費超過40億美金，占全球1/4的市場份額，采購金額卻是全球的1/3，在服務器芯片市場，中國用戶深受卡脖子之痛，有一種被一家獨大所籠罩的窒息感和恐懼感。尤其是在蓬勃發展的云計算、大數據產業過程中，一旦出現如中興禁售事件，如此龐大的市場和緊密關聯的產業耦合，受影響的就不是中興一家公司了，而是整個以服務器平臺為基礎設施的信息化產業，從電子終端、外賣服務到共享單車的眾多行業將處于停滯，甚至消失。最根本的問題就是一家壟斷，無他選擇！

其實這不是單單中國的問題，而是全球除美國之外所有國家的問題。只是本次中興禁售事件讓人們更加關注中國服務器CPU的發展問題，畢竟中國在云計算和互聯網產業的發展現今是如此興旺，也是中國經濟結構升級的重要一部分。中國在服務器CPU的發展上一直處于追趕的階段，政府和社會也在服務器CPU的發展上投入了巨大的資源，期待能實現國產化安全可控的CPU替代產品，來打破英特爾在通用服務器CPU的壟斷地位。

中國服務器CPU的現狀

如今國內正在研制的處理器所采用的指令集架構包羅萬象，最活躍的有MIPS架構的龍芯，Alpha 架構的申威，Arm架構的飛騰，海思，華芯通。其中，龍芯與申威由于指令集產權的高度自主，一直在堅持完全自主研發核心技術，創建自己的生態系統；基于Arm架構的飛騰，海思和貴州華芯通則選擇了產權授權更加商業化，靈活度和自主度更高的指令集架構授權，同時借助Arm由終端逆推進軍服務器市場而越來越成熟的生態系統。

在黨政軍等對安全可控要求非常高的特定領域，目前完全自主研發的服務器處理器，如龍芯和申威經過長期的努力和技術積累已經從基本可用做到了基本好用，取得了非常喜人的進展，在這些領域的一些應用場景已基本可以滿足需求，可以說在某些領域和應用場景已經擺脫了壟斷威脅，實現了自主可控的產業圈。但是，我們不得不承認，在更廣闊的并且與人們日常生活息息相關的商業市場，如云服務數據中心，大數據分析，人工智能計算平臺，智慧城市基礎設施，政務云，工業關鍵基礎設施等等，我們自主研發的產品無論是在計算性能，穩定可靠性和生態兼容性等多方面依然存在相當大的差距，很難實現大規模的部署和替換，依然需要相當長時間的努力和發展，最終高度自主可控的產品能徹底改變如今壟斷的格局，成為通用高性能服務器產業中的重要一只力量，這也是所有國人所期望的！

那么在這之前呢？我們不能消極等待更不能急功近利，需要多條腿走路，需要長、中、短不同時間路程的解決途徑，多種路線經過市場錘煉和篩選，最終在服務器產業中形成至少2-3種架構，3-4個重要廠商，各有千秋各有專攻，做到在全球信息技術中做到你中有我，我中有你的局面，如此才能解決被卡脖子的“恐懼感”。那么從目前市場趨勢、技術發展和生態環境觀察，Arm架構的服務器CPU是最有希望在短期內實現x86替代的選擇，成為打破一家壟斷的最強勁的力量。

Arm架構服務器CPU的啟動

眾所周知，現今在以云架構為主的信息技術體系中，通用服務器CPU處理器的市場成功最終取決于指令集的統一性不碎片化、芯片產品高性能和高穩定性，軟硬件生態環境的開放和培育，開放的商業模式和產業合作。當前最活躍也是最成功的兩個指令集是在PC和服務器端成功的x86和在終端嵌入式成功的Arm。從好幾年前開始投入巨資試圖進入市場到最終以失敗結束，英特爾的x86架構在移動終端的嘗試其實也是目前Arm架構旗下幾個重要玩家正在進行的一場拼殺，只是現在剛剛開始不久，結果未定！

先看看英特爾這個巨人為什么會在移動終端失敗。難道是x86指令集架構過時了存在移動市場先天缺陷嗎，還是因為 Arm 架構的性能太好x86無法實現，或者是Arm的低功耗英特爾根本在技術上就做不到呢？這些都不是，在處理器集成晶體管數量已達數十億級甚至上百億的今天，單單從指令集的架構就能完勝的神話根本沒有任何說服力，更何況英特爾這樣的半導體芯片頂級廠商，其技術絕對不會成為英特爾的問題。x86架構“閉關鎖國”的封禁態度和Wintel的雙頭壟斷模式才是其在移動市場失敗的根本原因。這種壟斷和綁定的模式令英特爾享受著高額的利潤和能把控除了CPU芯片還包括其他生態體系的優越感，但對于下游的客戶及合作伙伴來說卻意味著被動和壓榨。所以在移動市場，Arm開放的商業模式一出現便顯現出了眾人拾柴火焰高的快速發展，最終在終端和嵌入式領域取得巨大的成功。

于是Arm攜這種開放的商業模式開始進軍服務器市場。

開放的Arm商業模式

Arm的授權類別

Arm架構的授權方式有三種：架構層級授權、內核層級授權(也就是所說的IP核授權，又分為軟核與硬核兩種) 、使用層級授權。

使用層級授權，要想使用一款處理器，得到使用層級的授權是最基本的，這就意味著你只能拿別人提供的定義好的ip來嵌入在你的設計中，不能更改人家的ip，也不能借助人家的ip創造自己的基于該ip的封裝產品。

內核授權則是指企業在利用所獲得的Arm核心加上自行設計的外設功能最終形成SoC（片上系統），如果是軟核授權企業同時能獲得設計的RTL源代碼，根據企業做選擇的工藝可以進行設計和修改，而硬核則只是Arm交付的固化的圖形文件GDS，企業直接使用但是在生產的工藝環節受到限制。

架構授權是指令集的授權，獲得授權的企業可以基于Arm架構的框架進行大幅度設計和改造根據自身產品的功能需求和市場定位，自行設計出自己的CPU核心以及SoC芯片。所以，如果企業所購買獲得是Arm架構指令集的授權，則意味著會有相當大的主動性，只要遵照了指令集規范，在芯片的設計整個過程中將完全可控，芯片的結構和功能是可知而透明的。

當然獲得Arm架構級的授權后進行自主的設計并不能說是完全的自主可控，發展Arm架構的服務器芯片是否可控存在兩個問題，即指令集升級的話語權和授權許可是否存在被卡。

Arm授權的開放式發展

作為一家商業公司，Arm對中國的市場規模和地位也是不容忽視的。相反，為了進一步擴大用戶群，吸引和鼓勵更過IC廠商的合作，Arm在2017年取消了Cortex-M0和Cortex-M3兩款芯片原型設計的授權費用。雖然這兩款芯片是低功耗嵌入式的產品，主要市場為更廣闊的物聯網，但這也表明了Arm公司長期的商業模式即開放，Arm本身開放的特點與移動互聯網的高速發展成就了現在Arm的巨大成功， 也正是Arm所具備的“開源精神”給Arm帶來更高的回報。

近日，軟銀孫正義關于Arm規劃的出爐，其中也談到了Arm中國合資公司的戰略和發展。其中最重磅的是Arm決定放棄Arm mini China的控股權，中資持股51%、Arm持股49%，這是中國芯在Arm架構體系下迎來突破的機會。緊接著，安謀中國與四川天府新區成都管委會簽約，Arm集成電路設計服務平臺、Arm中國西部研發中心、教育研發總部和Arm智慧小鎮等項目將陸續在天府新區投建。Arm在中國的長期布局和更加開放的態度從中可見一斑，這些新的舉動進一步佐證了Arm開放的態度，與中國包括數千個軟件、硬件、中間件、操作系統，以及各種各樣的方案廠商、設計工具廠商共同組成和推進龐大的高科技生態系統的決心。而開放的授權是所有這些戰略發展根本。按照Arm最新的規劃，Arm計劃在四年（2017 + 2018 + 2019 + 2020）實現1000億的芯片發貨量（上一個1000億花了26年），然后沖著1萬億放量努力。其定位的五大方向除了ARM架構已經占據優勢的移動計算，汽車電子，嵌入式芯片，消費電子等，還包括了互聯網和服務器基礎設施。所以在商業全球化，市場開放化不斷加大的的整體環境下去擔心Arm服務器廠商的授權被限制的情況大可不必。

共建Arm的指令集發展

獲得Arm指令集授權的廠家不單是在計算核與SoC芯片設計上擁有最大的自由度，而且可以根據市場需求對Arm指令集的升級換代提出修改或添加意見，Arm指令集的發展是開放的。這一點從國內Arm服務器重要廠家之一的天津飛騰公司也獲得證實，據悉飛騰已經在Arm指令集的發展中做出了貢獻。隨著飛騰、華為、展迅，華芯通等國內廠家市場占有率不斷提高，對Arm指令集發展的話語權將逐步增大，通過市場的成功來實現對上層IP的影響力。

日益成熟的Arm生態體系

Arm架構一直致力于高能效、低功耗的體系架構創新。從指令集、CPU架構、IP設計、SOC（系統芯片）設計，都以滿足用戶和市場對綠色計算的需求為目標，不斷提升運算能力、優化能耗設計。通過多年的技術沉淀和探索，Arm64服務器以其多核、多線程，持續提升的單核性能，并通過開放架構、開放接口支持CPU和各類加速器的異構計算，被越來越多的客戶和廠商認為是構建綠色計算系統最有前途的方式之一。

作為通用的系統架構，Arm64服務器在多種數據中心應用場景都具有獨特優勢，如存儲，大數據分析，高性能計算，物聯網的邊緣計算，Android應用，容器微服務等等。Arm64服務器基于開放的芯片架構，不斷創新，逐步構筑能效、成本、生態環境等方面的優勢。基于開放的Arm芯片IP授權，眾多廠商共同參與了Arm服務器架構規范標準的制定。2016年4月，在中國市場，Arm在工信部的牽頭下，與戴爾、華為、阿里巴巴等成立了綠色計算產業聯盟，正在推動基于Arm架構的服務器。華為、Arm、戴爾、聯想、華芯通、電子標準院、新華三、天津飛騰、中國軟件、SK海力士、北大、清華、上海交大、中科院計算所、神州數碼、沈陽東軟、紫光國芯、中國電子、Mellanox、天津麒麟、中國長城、NVIDIA、南京百敖等都是其會員單位。

在硬件架構上， Arm公司牽頭云供應商如Google，Microsoft等，軟件公司如Canonical、Linaro、Microsoft、Red Hat、SUSE等，和服務器廠商包括DELL、Fujitsu、HPE等，BIOS廠商如AMI、百敖，Insyde 等，還有芯片廠商（MACOM/APM、Hisilicon、Cavium、Qualcomm、飛騰， Socionext等） 制定了Arm64服務器硬件架構規范SBSA (Server Base System Architecture)。Arm已將該標準翻譯為中文。

在軟件方面，Arm公司與合作伙伴一起制定了SBBR(服務器基本啟動需求) 及其測試工具, 即針對符合SBSA規范的Arm64服務器的固件規范。SBBR的正式版本1.0 [4] 發布于2016年3月。該標準已有中文版。 基礎軟件主要包括OS，工具鏈（編程語言和開發工具）和云基礎軟件（虛擬化和容器）等，在Linaro等開源生態社區及各Arm服務器廠商的努力下達到了對Arm服務器的完全支持。主流的OS軟件發行版（CentOS，OpenSuse，Ubuntu等）都依賴統一、開放的硬件架構標準（參見2.2節）。隨著Arm64服務器對SBSA規范的不斷支持和完善，這些主流的商用開源OS都宣布了對Arm64服務器的支持。

開源的應用軟件及中間件陣容龐大，覆蓋目前幾乎所有的主流數據中心業務場景，例如云計算服務（OpenStack，Ceph，Kubernetes等），大數據業務（Hadoop，Spark等），高性能計算業務（OpenHPC），數據庫（MySQL等）等。以Linaro為首的Arm64開源社區通過構建ERP（Enterprise Reference Platform）平臺（B.2.2），建立了與這些開源應用軟件和中間件的協同。通過持續迭代和演進，使得Arm64服務器完全支持這些開源軟件的運行，基本使能開源軟件生態。以目前使用最廣泛的云服務軟件OpenStack為例，OpenStack社區在16年10月正式宣布了對Arm64服務器的支持，至此，OpenStack官方宣稱支持兩種芯片架構。

在商用軟件領域，Arm64服務器廠商一直積極和各個商用軟件廠商展開合作，并獲得了相關領域商用軟件的支持。例如微軟在今年3月正式宣布了用Arm64服務器支持內部使用的Azure云服務[5]，Windows也早已宣布提供對ARM架構的支持。隨著合作的不斷開展和深入，相信會有更多的商用軟件支持ARM64服務器。

隨著Arm64軟件生態的不斷完善以及硬件能力的不斷提升，越來越多的開源軟件社區及商用軟件廠商會對Arm64服務器提供支持，為用戶帶來無差別的應用體驗。

在整機方面，隨著Arm64服務器軟硬件平臺的日臻完善，已經在高性能計算機系統、數據中心、企業級服務器等多個領域獲得應用。Arm64服務器需要遵循硬件架構SBSA規范、固件SBBR規范，使能單一操作系統內核鏡像即可支持滿足所有服務器硬件，避免Arm服務器生態碎片化。另一方面，為滿足特定應用領域對計算效能、實時性、可靠性上的訴求，Arm64服務器整機還應相應提供異構計算、可擴展性、RAS、安全性等方面的支持。

在中國服務器市場，已經有了全套基于Arm服務器芯片的產業鏈合作伙伴，包括KMI、博傲等內核虛擬機固件廠商，中科方德、中標麒麟、普華等操作系統廠商，阿里云、華為云、百度云等云系統合作伙伴，達夢、人大金倉、瑞中數據、神舟通用、南大通用等數據庫廠商，東方通、山東中創、金蝶等中間件廠商以及浪潮、聯想、曙光、中興、長城等整機系統廠商，構成了完整的產業生態鏈，可以實現軟件全面國產化。

在國產服務器芯片領域，現在有飛騰，海思，華芯通三家芯片公司設計基于Arm核的服務器芯片。可以預計，國產服務器芯片在Arm的助力下，可以實現安全可控，為我國的信息安全提供有力保障。

結束語

“聚四海之氣、借八方之力”，***主席在中國兩院院士大會上明確指出“自主創新是開放環境下的創新”， 并提出兩條具體思路：一是深化國際科技交流合作，主動布局和積極利用國際創新資源，努力構建合作共贏的伙伴關系，共同發展；二是積極主動融入全球科技創新網絡。Arm開放、合作、共贏的發展策略，在終端和嵌入式領域已積累的技術環境，在服務器端日漸成熟的生態系統，以及各服務器芯片廠商產品的性能穩定性也已追平英特爾最主流產品，多個層面的共同努力和眾多生態伙伴的參與，有理由相信Arm架構的服務器平臺是完全有機會也有能力打破服務器市場一家獨大的壟斷局面，為客戶及各云服務廠商提供第二選擇，消除被控制、被卡脖子的壓迫感，助力中國服務器產業的多樣化進程，實現健康的經濟環境。