亞馬遜AWS自研芯片深度分析

芯片獨(dú)立、用戶和技術(shù)需求使然

目前，對于計算場景的應(yīng)用復(fù)雜程度已經(jīng)倒逼芯片處理性能的提升。

多重負(fù)載，尤其是在機(jī)器學(xué)習(xí)方面，芯片性能直接制約了算法的應(yīng)用。

在很多情況下，芯片定制不僅僅可以把成本降低一個數(shù)量級，電量消耗減少到1／10；

并且這些定制化的方案可以給客戶以更低的延遲提供更好的服務(wù)。

從自研芯片的動機(jī)看，一方面是芯片獨(dú)立的需求，另一方面也來自用戶和技術(shù)。

從用戶角度看，亞馬遜云所發(fā)布的兩款定制芯片，其核心目的并不是為了與傳統(tǒng)芯片廠商進(jìn)行競爭，而是來自用戶自下而上的需求：性能和成本。

從技術(shù)角度看，非常規(guī)芯片正成為算力不斷變化和競爭壓力下的選擇，通用的CPU和GPU難以滿足。

與傳統(tǒng)芯片廠商相比，云廠商的造芯運(yùn)動更大優(yōu)勢在于其生態(tài)。

如果能充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢和資源，芯片市場將很有可能被打開一片新的藍(lán)海。

亞馬遜AWS逐漸構(gòu)筑起特有的競爭優(yōu)勢

2006年，AWS發(fā)布第一個云服務(wù)Amazon S3對象存儲，這也是AWS存儲的起點(diǎn)。

從2013年推出首顆Nitro1芯片至今，這家最先涉足自研芯片的云廠商，已坐擁網(wǎng)絡(luò)芯片、服務(wù)器芯片、人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)自研芯片三條產(chǎn)品線。

亞馬遜自2015年初以來就有一個專注于AWS的芯片定制團(tuán)隊，在此之前，AWS與合作伙伴合作構(gòu)建專業(yè)化解決方案。

2019年，AWS發(fā)布第二代服務(wù)器芯片Graviton，其實(shí)例上市后，客戶把更多不同的應(yīng)用方式部署到Graviton上，跨越的范圍也進(jìn)一步擴(kuò)展。

從定制硬件整機(jī)開始，再逐步深入到定制芯片，然后慢慢地把上層的軟件、芯片以及硬件整機(jī)全方位協(xié)同并整合到一起。

從CPU到加速芯片再到存儲，這些AWS基礎(chǔ)底層技術(shù)的進(jìn)化都是從芯片創(chuàng)新開始的。

4代網(wǎng)絡(luò)芯片Nitro、3代服務(wù)器芯片Graviton、1代AI推理芯片、1代AI訓(xùn)練芯片，這是AWS迄今公布的云計算底座自研芯片版圖。

2021年底發(fā)布的Graviton3芯片，又把性能和性價比提升了一個新的高度。

Graviton3的性能相比前一代提升了至少25％，功耗降低了高達(dá)60％。

該處理器將運(yùn)行多達(dá)64個內(nèi)核，擁有500億個晶體管，時鐘速度為2．6GHz。

2022年，推出自研通用計算處理器Amazon Graviton3，可為科學(xué)計算、機(jī)器學(xué)習(xí)和媒體編碼工作負(fù)載提供高達(dá)2倍的浮點(diǎn)運(yùn)算性能。

推出自研機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練芯片，基于亞馬遜Trainium芯片的計算實(shí)例Trn1實(shí)例正式發(fā)布，可為在Amazon EC2中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練以提供最佳性價比和最快的訓(xùn)練速度。

自研芯片成為關(guān)鍵優(yōu)勢

從歷史發(fā)展的進(jìn)程來看，x86服務(wù)器芯片其實(shí)起源于客戶端芯片，然后逐漸往里面增加服務(wù)器芯片需要的功能。

而亞馬遜沒有這樣的包袱，他們就專注于服務(wù)器芯片本身，而且就看準(zhǔn)了基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器CPU。

經(jīng)過將近20年的發(fā)展，2020年云科技部門雖然收入只占亞馬遜總收入的12％，但利潤有135億美元。

也就是說，公司有將近60％的稅前利潤是由亞馬遜云科技提供的。

看向未來十年，自研服務(wù)器芯片Graviton將成為AWS的一個關(guān)鍵優(yōu)勢。

Graviton服務(wù)器的速度和效率為AWS客戶節(jié)省了資金，但對服務(wù)器的需求如此之大，以至于亞馬遜從中產(chǎn)生的收入正在飆升。

截至去年第三季度，2018年底推出的Graviton服務(wù)器的收入每年或超過50億美元。

這意味著，如果Graviton服務(wù)器繼續(xù)增長，2022年，它可能會占亞馬遜彈性計算云收入的10％以上。

從技術(shù)方面看，亞馬遜云科技是全球當(dāng)之無愧的云計算第一大廠。

根據(jù)知名咨詢機(jī)構(gòu)Gartner發(fā)布的報告，亞馬遜云科技已經(jīng)連續(xù)11年在領(lǐng)導(dǎo)力象限排名第一。

在現(xiàn)在看來，亞馬遜自研芯片這步棋，走的無比正確。

芯片也幫助他們從一個To C的電商，逐步轉(zhuǎn)型并且顛覆一個To B的行業(yè)。

未來走向生態(tài)耦合

從技術(shù)路線來看，AWS是先縱向［做深根基］，再橫向［創(chuàng)新突破］。

不過，AWS起步更早，技術(shù)廣度、成熟度更高，從IaaS、PaaS到SaaS的覆蓋范圍也更廣泛。

生態(tài)是云計算與生俱來的特征之一。云生態(tài)一般衍生于內(nèi)部業(yè)務(wù)，之后再向垂直方面與關(guān)聯(lián)方面整合。

亞馬遜從自身電商業(yè)務(wù)孵化后，通過云平臺整合垂直領(lǐng)域企業(yè)，在服務(wù)鏈條上聚集的公司足夠多的時候，將產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)關(guān)聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)生態(tài)耦合。

目前，亞馬遜在云計算上依然有較大的優(yōu)勢，但是競爭壓力也在不可避免地增大。

因此，為了盤活整個生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，必須在全球建立更多數(shù)據(jù)中心將算力輻射到更大范圍。

公開數(shù)據(jù)顯示，亞馬遜2021年研發(fā)支出高達(dá)560億美元，營收占比約為12％。

結(jié)尾：

未來AWS在數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵芯片還沒有的會逐漸補(bǔ)齊，已有的芯片類型后續(xù)會持續(xù)增強(qiáng)。

過去十年，全球最大云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)商AWS通過提升技術(shù)和降價，在市場保持領(lǐng)先優(yōu)勢。