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AI芯天下丨深度丨亞馬遜AWS自研芯片深度分析

時間:2022-07-22

來源:Ai芯天下

導語: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,已坐擁網絡芯片、服務器芯片、人工智能機器學習自研芯片三條產品線。

       芯片獨立、用戶和技術需求使然

  目前,對于計算場景的應用復雜程度已經倒逼芯片處理性能的提升。

  多重負載,尤其是在機器學習方面,芯片性能直接制約了算法的應用。

  在很多情況下,芯片定制不僅僅可以把成本降低一個數量級,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。

  從自研芯片的動機看,一方面是芯片獨立的需求,另一方面也來自用戶和技術。

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

  從技術角度看,非常規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。

  與傳統芯片廠商相比,云廠商的造芯運動更大優勢在于其生態。

  如果能充分發揮自己的優勢和資源,芯片市場將很有可能被打開一片新的藍海。

       亞馬遜AWS逐漸構筑起特有的競爭優勢

  2006年,AWS發布第一個云服務Amazon S3對象存儲,這也是AWS存儲的起點。

  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,已坐擁網絡芯片、服務器芯片、人工智能機器學習自研芯片三條產品線。

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

  2019年,AWS發布第二代服務器芯片Graviton,其實例上市后,客戶把更多不同的應用方式部署到Graviton上,跨越的范圍也進一步擴展。

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

  從CPU到加速芯片再到存儲,這些AWS基礎底層技術的進化都是從芯片創新開始的。

  4代網絡芯片Nitro、3代服務器芯片Graviton、1代AI推理芯片、1代AI訓練芯片,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60%。

  該處理器將運行多達64個內核,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,可為科學計算、機器學習和媒體編碼工作負載提供高達2倍的浮點運算性能。

  推出自研機器學習訓練芯片,基于亞馬遜Trainium芯片的計算實例Trn1實例正式發布,可為在Amazon EC2中進行深度學習模型訓練以提供最佳性價比和最快的訓練速度。

  自研芯片成為關鍵優勢

  從歷史發展的進程來看,x86服務器芯片其實起源于客戶端芯片,然后逐漸往里面增加服務器芯片需要的功能。

  而亞馬遜沒有這樣的包袱,他們就專注于服務器芯片本身,而且就看準了基于ARM架構的服務器CPU。

  經過將近20年的發展,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,自研服務器芯片Graviton將成為AWS的一個關鍵優勢。

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

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

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

  從技術方面看,亞馬遜云科技是全球當之無愧的云計算第一大廠。

  根據知名咨詢機構Gartner發布的報告,亞馬遜云科技已經連續11年在領導力象限排名第一。

  在現在看來,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,逐步轉型并且顛覆一個To B的行業。

  未來走向生態耦合

  從技術路線來看,AWS是先縱向[做深根基],再橫向[創新突破]。

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

  生態是云計算與生俱來的特征之一。云生態一般衍生于內部業務,之后再向垂直方面與關聯方面整合。

  亞馬遜從自身電商業務孵化后,通過云平臺整合垂直領域企業,在服務鏈條上聚集的公司足夠多的時候,將產業上下游企業關聯在一起,實現生態耦合。

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

  因此,為了盤活整個生態網絡,必須在全球建立更多數據中心將算力輻射到更大范圍。

  公開數據顯示,亞馬遜2021年研發支出高達560億美元,營收占比約為12%。

  結尾:

  未來AWS在數據中心關鍵芯片還沒有的會逐漸補齊,已有的芯片類型后續會持續增強。

  過去十年,全球最大云基礎設施服務商AWS通過提升技術和降價,在市場保持領先優勢。

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