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云端芯片市场多线开战

更新时间:2020-01-15
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2019年重回全球半导体领导厂商地位的Intel,在同年6月宣布收购在全球数据中心领域中,以以太网交换机芯片以及软体闻名的新创业者Barefoot(2013年成立),收购金额并未说明。值得一提的是,GPU芯片大厂NVIDIA在3月时,以69亿美元的代价,并购Barefoot竞争对手但规模更大的Mellanox;Intel当时则出价55亿美元,未获对方青睐。
 
Intel对外声明,强化数据中心互联方案,提供客户更充沛的资源,利用高速成长的庞大数据来提升竞争力,是其认定的六项重要技术基础之一(Process and packaging, Architecture, Memory, Interconnect, Software and Security)。而Barefoot Networks在云端网络架构、P4可编程软体与编译器、交换机芯片、驱动程式软体,网络遥测等面向具备互联技术的专业知识,因此促成本次的并购案。
 

全球云端运算应用趋势剖析

 

在Amazon、Google与Microsoft等云端大厂带头下,全球资料中心市场持续成长,带动x86架构伺服器的需求,也为当中具近垄断地位、以Xeon处理器为主力产品的Intel挹注丰厚营收。Intel资料中心事业部营收在2018年以前呈现持续成长态势,营业利润表现与占公司总营收比重也同步爬升,其重要性已十分明显。
 
网通大厂Cisco在2018年发表之Global Cloud Index报告中指出,在云端应用的高速发展下,2021年全球云端资料中心流量将达19.5Zettabytes的水准(2016年为6Zettabytes),并占据各型资料中心整体95%的流量。
 
在上述预测下,装载上千台伺服器、占地达万平方英尺的超大型云端资料中心在2021年可达628座,较2016年的水准(338座)大幅增加。上述地点届时将占有全球资料中心53%伺服器数量、65%资料储存量,以及55%的数据流量。
 
另一方面,为支援低延迟与IoT应用(多人云端游戏、AR/VR、智慧制造与V2X等)、分散运算与储存等需求,相对一般资料中心规模(设备数量、场域大小、用电等面向)较小的边缘运算市场也受到瞩目。
 
资料中心三项主要IT设备: 伺服器(Server)、储存装置(Storage)、交换机(Switch),在各型资料中心持续扩展下,市场稳定成长,也吸引许多业者投入开发产品。其中,从网络通讯的观点,包括资料中心联外的骨干网络、机架间的连结,以及上述三大设备的通讯介面,主要有以太网络、光纤通道与InfiniBand三大类,分别常见于伺服器/交换机、储存装置、高性能的超级电脑领域。
 
 

高速运算急速成长成为并购幕后推手

 

随云端资料量大幅成长,使得高速传输具有迫切需求,上述3大阵营持续朝100G发展。其中,由电机电子工程师学会主导的Ethernet阵营,在Cisco、Juniper、Arista、HPE、DELL等交换机与伺服器大厂主导下已朝400G、800G方向迈进,同期间另外两个阵营则发展至200G规格。Ethernet在大厂支持、高速传输标准发展领先下,持续扩展在伺服器/交换机与储存装置的市占;InfiniBand则守住在超级电脑领域的主要地位。
 
Intel对于发展自有高速传输介面一直十分积极,最主要的布局即为2012年并购InfiniBand业者QLogic,并于2015年正式量产的「Omni-Path」规格。然而,无论在交换机(未获多数OEM业者主力产品采用)、储存装置(多家大厂支持另一个开放标准)与超级电脑领域(InfiniBand主导业者Mellanox技术与市占领先),Omni-Path未能取得预期成绩。因此Intel并购Barefoot后,2019年7月也宣布不再继续发展Omni-Path蓝图,集中资源投入Ethernet后续标准与产品发展。
 
2019年在伺服器之核心处理器市场,Intel目前仍维持9成以上市占率,主要对手为半导体大厂AMD,持续开发高性能效率、高兼容性的第二代EPYC处理器,争取DELL、 IBM与Nokia等大厂青睐。GPU大厂NVIDIA如前文所提,更提出高于Intel之收购价,与资料中心联网芯片Tier1业者Mellanox完成整并协议。
 
NVIDIA执行长黄仁勋针对此项并购,明白说明背后动机。网络资料量高速增加下,促使资料中心内部伺服器间,东西向水平资料传输呈现指数型成长态势。后续,资料中心将转变成数万运算节点的巨型运算引擎,对于特别是云端大厂,在建置下一代资料中心时,将采用新架构。NVIDIA已看出可能的市场变化,在硬体加速与联网加速进行双边布局,来满足客户的潜在需求。
 

Broadcom/Marvell进逼交换机市场竞争更猛烈

 

在交换机领域,Broadcom拥有完整交换机处理器、以太网络与Fiber Channel方案;在伺服器、储存装置领域也有对应的搭配产品。有别于多数对手的策略,Broadcom近两年的并购主题锁定软体,包括CA Technologies与Symantec两家业者,深化企业、资料中心市场的产品组合,为客户提供更具成本效益与弹性的授权合作模式,成为横跨硬软体整体解决方案大厂。
 
另一家交换机芯片大厂Marvell,从2018年起也进行多个并购案。首先是2018年收购伺服器处理器知名厂商Cavium,取得其以ARM处理器架构开发的ThunderX系列产品;2019年分别买下ASIC业者Avera与以太网络IC设计业者Aquantia。Marvell原本在伺服器、交换机、储存装置都有对应产品,透过上述并购增加产品完整性与技术实力,展现深耕资料中心市场的决心。
 
在主要对手近两年积极布局下,Intel透过补强通讯处理器提高资料中心方案完整度,巩固伺服器芯片市场领导地位。
 

放眼未来英特尔朝扩大生态系迈进

 

Intel收购Barefoot的新闻,从其本身竞争力提升的角度,获得主流媒体、市场分析机构与产业的正面评价。首先,在既有的伺服器处理器市场上,RISC与Unix搭配的ARM阵营(如Cavium)、共同属于x86架构下的对手AMD,以及IBM等大厂之自研平台,至少目前都未对Intel在数据中心的霸主地位带来威胁。但在NVIDIA、AMD等对手加强资料中心产品布局下,Intel做出此项回应。
 
Barefoot的Tofino系列主要特色在于导入开源P4程式语言而具备可编程能力,借以执行多元数据封包功能,例如防火墙或负载平衡、效能监控和遥测。上述的重要性在于云端大厂甚至大型企业,其资料中心未来将可能需要更多客制化的软硬体,Intel的网络工程师未来可与客户合作(或客户自行开发),从芯片端就能开发专属功能,为伺服器等设备带入更多AI与机器学习元素,提升资料中心的自动化与运作效率。
 
整体而言,Intel回应主要对手NVIDIA收购Mellanox、AMD积极推出新伺服器平台的动作,并购目前在资料中心互联产品中,具备竞争力的新创业者Barefoot。这家公司在400G以太网络技术位于领先群,可协助Intel掌握最新通讯规格动向与产品发展能力。而环顾Intel在资料中心的方案,在Xeon和Atom伺服器芯片外,并包括Altera(Arria和Stratix FPGA方案)、Nervana(Spring Crest神经网络处理器)、Barefoot(Tofino交换机ASIC),可提出更完整的产品包装。
 
Intel在并购Barefoot之前,曾在2011年以未公开的价格,收购了专门为数据中心网络设备商设计以太网交换机芯片的Fulcrum Microsystems,这家公司当时发展了10G/40G产品,并与交换机主要业者Arista展开合作。
 
回顾过去8年,Intel并未充分利用Fulcrum的技术,在交换机领域发展出获得主流业者采用之以太网络产品。
 
另一方面,Intel在2012年以1.25亿美元代价收购QLogic的InfiniBand资产,后续推出自有的Omni-Path规格,经过3年推广,决定在2019年停止后续投资。上述案例大致说明,Intel发动许多并购活动,包括在网络通讯领域布局,常见后来两种发展变化,一为Intel借机发展自有标准并对外推广,一为该公司技术后续未充分发挥预期能量,消失在后续相关产品蓝图中。
 
然而,资料中心市场在云端大厂主导,并采用开源标准、软体定义网络(Software-Defined Networking, SDN)、网络功能虚拟(Network Functions Virtualization, NFV)等技术下,整个生态系更加开放。后续,资料中心无论朝向超大型架构或者微型化的边缘运算架构,天秤两端的品牌大厂与新创小厂都拥有成长机会,为云端服务业者与企业客户提供基于开放软硬体平台下的客制化产品。
 
上述的产业样貌与过去PC领域不同,Intel已掌握上述趋势,并购Barefoot后藉由其以太网络领先且创新的技术,不再创造自有标准而于相同基础上提出更具竞争力的产品,带领整个生态系做大市场规模。
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