半導體多核封裝、高時脈製程技術優化 ARM架構晶片擴展高效運算市場

AMD雖投入ARM架構伺服器運算晶片開發，但後繼轉換策略方向淡出ARM架構服務器應用市場。AMD

ARM架構運算晶片雖早在工控應用展露頭角，但近年在各種嵌入式應用、智慧手機、物聯網應用市場成為熱門方案，不僅在用量與技術都獲得巨幅成長，也開始有業者嘗試將ARM架構導入服務器高效運算，雖各家方案仍無法全面取代服務器應用，但狹其低成本與低功耗優勢，後續發展不容小覷...

ARM架構運算平台，一向都被設定於處理如工控、嵌入式應用之類用途，但隨著巨量智慧手機、智慧平板運算需求整合，ARM架構運算晶片進階運算能力逐漸嶄露實力，甚至於原有低成本、高穩定、高彈性的半導體功能IP組構優勢，讓具高階運算需求開發目的應用市場受到關注，進而吸引多家業者先後投入ARM架構高效運算(High Performance Computing；HPC)需求產品，發展如雲端服務或是資料中心的低價、高效益的功能性服務器產品。

封裝技術與製程優化下  進軍ARM架構伺服器方案業者眾

投入ARM架構服務器、伺服器晶片開發的業者，大致花了三、五年發展旗下產品，相關應用產品部份已有投入商業銷售，也有些業者出現終止開發或是淡出ARM架構服務器開發市場。

例如，nVidia原本在旗下第一個64位元Tegra K1嵌入式晶片應用領域、預設規劃將服務器高階應用納入開發計劃中，後來也因為產品定位調整為專注於高利基應用方向發展為主，逐步淡化ARM架構的服務器應用開發方向規劃；另一原以開發ARM架構伺服器應用的Calxeda新創團隊，初期因開發成本過高、策略改變後來也以解散團隊收場。

相較於經營企業運算、伺服器進階運算需求市場更久的x86解決方案，ARM伺服器晶片應用在商用市場頂多才幾年時間，改採ARM架構企業除會考量設備後續維護成本問題，在系統支援性與可在其基礎之上的開發彈性增加更多導入障礙。

觀察目前市場重點ARM伺服器晶片或設備解決方案，其實可以發現ARM架構服務器已與x86架構規格有逐步拉近狀況，而在運算平台之上的系統應用層需求開發，在各大企業紛紛以成本控制方向、轉而尋求開源系統架構進行運算需求規劃，成為ARM架構服務器切入市場的最佳機會。

ARM架構伺服器解決方案  已有商用產品陸續推出

檢視已投入商業應用的ARM架構伺服器晶片狀況，如HP採ARM架構處理器的ProLiant m400與m800伺服器，其中m400採64位元架構的ARM處理器建置，產品為面向大型企業的伺服器應用。

HP ProLiant m400伺服器，為使用Applied Micro Circuits之X-Gene伺服器晶片搭配Canonical的Ubuntu系統，相較一般常規x86機架式伺服器，ProLiant m400的電力功耗優化、散熱與設備空間佔用優化等部分，可以減少35%的系統建置整體擁有成本，目前已有美國Sandia National Laboratories、Utah State University大型單位採購ARM架構伺服器，作為處理高效運算或參與科學研究運算用途。

另ProLiant m800針對高速、低延遲網路系統優化的服務器方案，為採32位元ARM處理器，內建TI伺服器晶片、搭配Ubuntu作業系統，目前為線上第三方支付業者PayPal在專案開發上應用。

若自ARM架構伺服器運算晶片端檢視，ARM架構整合的SoC伺服器解決方案，則有機會較x86高效運算方案提供更多開發可能性，例如，AMD原本投注在Opteron A1100，即為針對伺服器高效運算需求開發的方案，主要為應用於資料中心應用的ARM架構伺服器應用市場，Opteron A1100系列產品採64位元Cortex-A57為基礎，加上高效率網路、資料儲存優化功能，與較x86架構更優異的能源效率，滿足高效伺服器的應用需求。A1100系列包含A1170、A1150、A1120等型號，自入門Web服務、高效能企業應用、企業儲存、低階伺服器等不相同需求提供對應解決方案。

ARM架構伺服器解決方案  開源系統、虛擬平台支援

即使目前AMD已經開發重心轉移，改朝向更具市場獲利能力的方向調整，逐步淡出ARM伺服器市場應用，但其Opteron A1100仍繼承ARM架構處理器的低功耗優勢，使得Opteron A1100系列在TDP配置上僅具32W功耗，如果對應在x86架構的8核心Xeon D-1500伺服器專用處理器產生的TDP配置還需要耗用45W，ARM和x86處理器的節能效益高下立判。

而ARM架構服務器解決方案最大疑慮仍在對應的系統與開發資源擴展與限制問題，目前也有對應方案推出，如開源系統便有CentOS、Fedora、openSUSE、Red Hat與SUSE等多款Linux作業系統版本支援，若在虛擬化系統支援，目前有KVM、Xen等虛擬化平台方案。Opteron A1100系列分別有A1170、A1150、A1120等型號，其中最高階一款核心數為8核、時脈速度為2.0GHz，為專攻高效能企業運算應用，系統晶片運算TDP則在25？32W左右。

尤其近年雲端應用與對應新創服務成為市場發展焦點，對於資料中心建置與其高效運算所需的伺服器需求激增，除市場推力外，ARM架構服務器解決方案又能滿足企業樽節開支的節流趨勢，成為優化資料中心、企業高效伺服器建置成本支出的新選項，吸引半導體業者、系統整合業者積極搶進ARM高效運算解決方案市場。

即便已有半導體廠、解決方案業者淡出ARM架構伺服器市場，但在市場有需求前提下，整機系統商仍躍躍欲試，如伺服器代工業者Wistron、Gigabyte即嘗試投入ARM架構產品開發，而晶片方案如Qualcomm、TI均有開發對應解決方案，另如Huaxintong、Phytium、HiSilicon等業者也積極投入。

ARM架構伺服器應用  持久戰方能勝出

這波ARM架構服務器應用市場爭奪戰下，可以檢視幾個現有業者的競合與優勝劣敗市場狀況，例如，較早發起ARM架構服務器應用研發的晶片業者，如Calxeda在後繼無力下解散收場，nVidia、Samsung、AMD等大型晶片業者，礙於ARM伺服器應用市場發展利基尚不顯著、選擇轉換發展路線持續經營高利基產品，澹然選擇淡出ARM架構服務器應用市場。

歸納ARM架構伺服器晶片市場的輸贏關鍵，總括幾個重點，因為伺服器高效運算畢竟是相對較保守應用市場，僅具備數年的ARM架構解決方案較難打入商用市場，初期進入市場的難度相對較高，相關業者必須將開發資源、資金做更長遠的規劃準備，才能在持久戰下搶得ARM架構服務器應用的發展基礎，如果在開發資金短缺狀況下，礙於維持原有商業運轉，多數ARM架構服務器晶片計畫中止也多為資金短缺所導致。

另一重點在先進技術競爭實力，以ARM架構伺服器解決方案，重點關注高效運算與節能優勢重點技術，在ARM架構已將64位元架構列為標準，反而入門的32位元架構在發展利基就少許多，另在運算核心數的競爭，主流至少都有8核心以上，進階甚至有多達16、24、48甚或54核心以上整合產品持續發展中，廠商若沒有先進封裝技術、晶片整合技術奧援，在ARM架構解決方案開發上也會因生產成本墊高、或技術差距而錯失更多市場機會。

而在應用面部份，現有伺服器為商業市場主流且含金量高的應用，仍以高效運算產品為大宗，這部分解決方案以往企業慣用x86方案滿足其需求，反而ARM架構伺服器解決方案的進入優勢相對受限，但另一方面，ARM架構伺服器解決方案受益於成本、低功耗等架構優勢，對成本高度敏感的功能型服務器(如Web Cache、Proxy代理或Storage儲存)應用，ARM架構伺服器解決方案具備成本與低功耗優勢，尤其後者在資料中心更可發揮整體成本優化效果，成為目前導入資料中心應用的一大重點。

至於x86架構方案並非能持續穩坐高效應用主流，即使ARM架構在發展高效運算市場受挫，而新一代採GPGPU先進技術架構晶片建構的低成本、高效能運算方案，相關研發與商用解決方案已初具成果，亦適合熱門的記憶體快取(Memory Cache)、大數據(Big Data)等進階高效運算需求。

另一個發展ARM架構服務器應用的可能遭遇的市場競爭，也是源自x86架構處理器業者的奮力反撲，因為主導高效運算市場的x86產品為與低成本、低功耗ARM架構伺服器晶片對抗，嘗試將現有x86架構產品進行運行功耗優化，企圖阻擋ARM架構伺服器方案攻城掠地，例如，Intel即推出針對伺服器、網路儲存應用最佳化的Atom運算晶片方案，採接近ARM架構的低功耗、低成本表現，搶攻低價伺服器應用市場。

甚至Intel還針對資料中心的大用戶推出客製化晶片方案，如果x86陣營堅守伺服器應用市場的策略奏效，這些市場變因都將成為直接影響ARM架構伺服器應用後續擴展市場順利與否的重要關鍵。