服务器芯片三十年历史

ASP站长网服务器芯片行业大浪淘沙，充满曲折与颠覆，一代代企业前赴后继，在命运与机遇的安排下，最终能冲出来的公司寥若晨星。
 
随着物联网、人工智能、云计算等产业的发展，数据中心作为其基础设施的作用越来越举足轻重。各方力量也在不遗余力的持续推动自身在数据中心的发展，作为算力和数据的承载单元，服务器是数据中心最核心的硬件。
 
RISC架构的没落，X86架构与Arm架构的较量，AMD、英伟达和英特尔之间的较量，美欧日中之间的较量都在持续上演，核心芯片的角逐越来越激烈，服务器芯片成为竞相竞争的焦点。
 
在早期的服务器领域，RISC构架处理器一统天下，代表性产品有IBM的Power、Sun公司的SPARC、DEC公司的Alpha 、MIPS公司的MIPS以及惠普公司的PA-RISC处理器等，此类处理器性能高、稳定性好，但成本太高，因此早期的服务器都比较高端，很难普及，这也在一定程度上限定了服务器市场的发展。
 
这一切，后来都随着英特尔推出IA架构的X86处理器而逐渐改变，随着X86处理器性能的不断增强，RISC处理器的生存空间仍在不断地经受着挤压。
 
与英特尔专门生产CPU不同，上述精简指令集CPU研发公司不仅仅生产CPU，同时也自己生产服务器和工作站。但是从当前的发展结果来看，采用开放战略的英特尔笑到了最后。
 
今天，我们回顾服务器芯片行业的发展历程，了解行业格局以及格局背后的波折与命运。
 
英特尔的霸主之路
毫无疑问，英特尔是当今当之无愧的服务器芯片界武林盟主。
 
现代服务器起源于互联网的大潮的兴起，互联网的发展需要大量的服务器提供支持。90年代初，互联网刚开始发展，如今统治数据中心市场的英特尔在当时的服务器CPU领域初出茅庐，还只是将其PC机用的奔腾(Pentium)处理器略加修改就当做服务器CPU使用。
 
1995年，英特尔推出了自己第一款面向服务器和工作站的处理器产品Pentium Pro，标志着英特尔正式进入服务器芯片领域。彼时，英特尔在Pentium Pro的设计与制造工艺上达到了新的高度，透露出其对服务器市场的高瞻远瞩。1996年，尽管RISC架构服务器占据服务器市场78%的份额，但英特尔的潜力已经开始显现。
 
随后，英特尔在前代产品基础上相继推出多个系列Pentium Xeon处理器等创新产品，持续提升其产品性能和市场定位。直到2001年，英特尔开始发布Xeon系列处理器，瞄准高性能、均衡负载、高强度科学计算、多路对称处理等特性，通过架构创新和工艺进步，持续抢占市场份额。
 
2018年底，英特尔对外宣布将从以往的“以PC为中心”转向“以数据为中心”，这意味着“数据中心”业务将成为英特尔的主力，转型期间的英特尔数据中心一度占据英特尔总营收的一半以上，由于疫情带动在线办公的需求旺盛，英特尔的数据中心营收在上半年同比增长了42%。
 
据IDC近日发布的《全球服务器季度跟踪报告》数据显示，X86服务器产生的收入在2021年第二季度达到了214亿美元，非X86服务器收入约为23 亿美元，X86市场占比超过90%。而在X86市场中，英特尔作为X86阵营龙头，其服务器芯片更是占据了近90%的份额。
 
英特尔能够击败各大RISC处理器厂商称霸数据中心市场，主要原因在于X86服务器的价格优势。X86服务器的兴起大大降低了服务器产品的价格，使得小企业甚至个人用户都能买得起服务器，这就逐渐侵蚀了RISC厂商的市场份额，只有IBM依靠大型机市场还能维持Power架构的发展。
 
另外，Wintel联盟建立四十余年，X86软件生态完善、专注芯片架构研发，不碰设备生态、以及从成本、性能、生态三方面来讲，X86都是早期数据中心的最优选，也是X86在计算市场取胜的原因所在。
 
服务器芯片发展历程
然而，早在英特尔发家，甚至推出服务器芯片之前，该行业就早已充满了竞争的身影。知乎博主Yvonne在对服务器历史的简要回顾中描述了DEC、Sun、IBM等公司在服务器市场的先发布局和没落结局。
 
殊途同归的DEC与Sun
DEC是小型机的发明者，发明小型机之后，很长一段时间内DEC成为仅次于IBM的电脑公司。不过DEC公司的小型机在很长一段时间内只能在局域网里提供服务，还不能算是现代服务器。直到1992年DEC公司开发了RISC芯片Alpha 21064，并基于这种芯片开发出了AXP服务器和工作站，DEC公司才进去服务器领域。
 
Alpha 21064当时的性能非常强悍，1994年8月发表的Alpha 21164芯片具有每秒10亿指令的处理能力，被载入了吉尼斯世界纪录。但也正因为如此强大的性能，使得DEC的工作站和服务器价格居高不下，在与Sun公司的服务器竞争中居于下风。但是后来的DEC 服务器依旧没有走廉价路线，长期处在亏损边缘，最后于1998年被康柏电脑并购，而康柏电脑则在2001年被惠普并购。惠普对Alpha服务器的支持到2012年结束。
 
Sun公司1982年成立于斯坦福大学，1985年Sun公司投资研发了自己的SPARC精简指令处理器，大幅提高了工作站的性能。此后SPARC架构的服务器在与DEC和惠普的小型机竞争中长期占据优势，在90年代互联网的大潮里，Sun公司的服务器成了许多互联网公司的首选。此外，Sun公司还给自己的服务器单独开发了Solaris操作系统，成为当时非常先进的UNIX系操作系统。
 
然而，随着2001年互联网泡沫被戳破，Sun公司遭受重创，销售额急剧下跌，服务器市场大量被X86服务器抢占。困境中的Sun采取了开放战略，将SPARC架构和指令集授权给其他公司，将Solaris操作系统开源。
 
SPARC指令集被富士通发扬光大用来生产大型机和超级计算机，那都是后话了。
 
命运曲折的MIPS
提到MIPS相信大家都不陌生，今天仍有许多工业设备、路由器、存储器、交换机的控制芯片采用MIPS架构。
 
MIPS公司起源于斯坦福大学的MIPS项目，是出现最早的商业RISC架构芯片。熟悉行业的朋友应该了解，MIPS公司的业务模式与今天的Arm类似，一开始就是走得指令集和架构授权的道路，后续由于资金问题，在1992年以3.33亿美元的价格卖给了SGI公司。SGI收购MIPS后，将MIPS处理器引入IRIS 4D系列中，开发了很多MIPS架构的工作站与服务器。
 
不过，后面SGI公司在2006年放弃了MIPS架构的服务器，MIPS后面采取了大开放的战略，许多公司都用MIPS架构生产嵌入式芯片，在Arm崛起前，MIPS处理器一度是世界上最大的嵌入式处理器架构，我国的龙芯就是基于MIPS架构发展起来的。
 
固守城池的IBM
上文提到的所有RISC指令集处理器，依旧还能在服务器领域大规模商用的只剩下IBM的Power。IBM是最早提出RISC架构的公司，但其RISC CPU直到1990年才正式问世，比Sun公司的SPARC和MIPS都要晚。
 
Power芯片的知名度自不必多言，截止目前，IBM Power经过了多代发展，演进到Power 10架构。目前为止市面上能够看到的Power服务器(大型机与小型机还有Power Systems系列服务器)几乎都是IBM生产的。
 
相比英特尔的至强系列，IBM遇到了与其他所有没落的RISC架构同样的问题，就是用途太窄、规模太小导致处理器单价居高不下，在与英特尔的竞争中也就越来越居于下风。
 
大概在英特尔收购Altera之后，IBM也学习Sun公司搞Power架构开放联盟，联合Xilinx 以及众多设备厂商建立了OpenPOWER联盟，意在通过开源的方式吸引合作伙伴在Power的架构下搭建服务器产品。
 
或许是想效仿Linux的成功，Linux 操作系统的开源确实在全球创造了一个奇迹，它以星星之火可以燎原之势打造了一个庞大的生态系统。但从目前看，Power 架构开源以后似乎没有出现同等的效应，市面上基于Power架构的服务器产品不知道有多少数据中心在使用。
 
综合来看，英特尔在数据中心市场取得了绝对性的胜利。知乎博主Yvonne认为，英特尔之所以能够逐渐进入服务器处理器市场并最终占据垄断地位，除了Wintel联盟的开放战略外，很大程度上是由于英特尔的规模优势带来的低成本，再加上英特尔在制程领域的领先。
 
但或许目前这个局面正在改变，Arm处理器的兴起，台积电在制程技术上的领先，目前缺的只是生态系统的搭建。英特尔当年能够把一票RISC服务器打败，靠得是廉价的X86服务器，今天的Arm、Power服务器将会以同样的手法侵蚀英特尔的市场，以彼之道，还彼之身。
 
同时，随着市场需求和行业变革，GPU、AI芯片以及DPU等都成为服务器中重要的一部分，行业厂商持续发力，给英特尔江湖地位带来冲击。