如果您想擺脫Intel Xeon SP處理器在數(shù)據(jù)中心的控制，可以采用多種方法。您可以領(lǐng)先英特爾進入其核心市場，就像AMD在Epyc系列處理器上所做的那樣，充分利用其設(shè)計和代工伙伴。另一種方法是完全改變游戲的性質(zhì)。這就是Marvell想要做的事情。

Marvell是一家成立于二十五年半前的芯片企業(yè)，目前該公司擁有5，000多名員工，在截至2月的2020財年中，公司收入達到27億美元。Marvell采取的是略有不同的方法，他們不是為每個客戶打造可能需要的SKU，并嘗試從中獲得收益。而是憑借數(shù)十年的制造存儲控制器，網(wǎng)絡(luò)處理器和其他網(wǎng)絡(luò)芯片的經(jīng)驗，加上公司于2017年11月收購了Cavium，并涉足Arm服務(wù)器處理器（ThunderX），交換ASIC（XPliant和Prestera）和其他設(shè)備。

近年來購買了一大堆資產(chǎn)的Marvell，現(xiàn)在正著手進行大規(guī)模定制芯片。

從本質(zhì)上講，它的所有知識產(chǎn)權(quán)（在過去的二十年中已積累了10，000多項專利）及其在設(shè)計芯片，封裝并通過非英特爾代工廠（臺積電，GlobalFoundries和三星）獲得的所有技能，能幫助他們打造出很好的成品。

在多個代工廠之間進行合作非常重要，因為在推進先進工藝方面，不僅僅是英特爾遇到了麻煩。GlobalFoundries在7納米也失敗了——這大約相當于使英特爾非常痛苦的10納米工藝，而前者在兩年多以前就放棄了7nm。三星憑借其在內(nèi)存和閃存業(yè)務(wù)以及用于消費類設(shè)備的Arm芯片上的耕耘，是的公司在先進的工藝技術(shù)方面毫不遜色。

三星是先進工藝市場位數(shù)不多的競爭者，同時還是IBM Power10和z16服務(wù)器芯片的代工合作伙伴。藍色巨頭希望憑借其技能從邊緣遷移回核心數(shù)據(jù)中心。

Marvell不能憑自己的能力成為一家晶圓代工廠，因為考慮到如今建造晶圓廠的成本（遠超過100億美元），還有他們也不具備如此龐大的產(chǎn)能。但它可以將自己定位為三個獨立晶圓廠的專家。而且，在Marvell以6.5億美元的價格收購Avera Semiconductor，一家源自于IBM Microelectronics和GlobalFoundries的芯片設(shè)計團隊。

現(xiàn)在的Marvell擁有的芯片產(chǎn)品組合可以授權(quán)給客戶，并且他們還有能力幫助其他將自己的芯片從白板轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)中的。

成立于1995年Marvell位于Intel圣塔克拉拉（Santa Clara）的沿途，在相對較短的時間內(nèi)取得了長足的發(fā)展，成為數(shù)據(jù)中心和邊緣市場的參與者。在網(wǎng)絡(luò)泡沫最嚴重的時期，Marvell上市并籌集了9000萬美元，其股票在2000年秋季過高，以至于可以交易其中的27億美元收購Galileo Technology，并進入以太網(wǎng)交換機和嵌入式控制器市場。

從那時起，Marvell在其某些芯片設(shè)計中就包含了CPU，并在2003年收購了Asica，后者基于Arm架構(gòu)創(chuàng)建自己的芯片，并獲得Arm Holdings的架構(gòu)許可，這意味著它可以調(diào)整核心設(shè)計，只要不破壞與Arm指令集的兼容性。Marvell設(shè)計了整個2000年代的幾代Arm芯片，用于各種嵌入式和消費類設(shè)備，甚至在2006年7月以6億美元的價格收購了Intel的XScale Arm芯片業(yè)務(wù)。

1990年代后期。這兩條生產(chǎn)線是Armada Arm芯片生產(chǎn)線的基礎(chǔ)，Armada生產(chǎn)線偶爾會用于各種設(shè)備，包括服務(wù)器。在2018年7月，它在2011年9月以37億美元收購的NetLogic多核MIPS芯片。有趣的是，ThunderX2與NetLogic基礎(chǔ)的共同點比與Octeon基礎(chǔ)的共同點更多，但它們的根源也相似。

所有的這些都證明Marvell在創(chuàng)建適用于數(shù)據(jù)中心和邊緣的芯片方面擁有廣泛而深刻的經(jīng)驗。Marvell ASIC業(yè)務(wù)部門的首席技術(shù)官Igor Arsovski也告訴The Next Platform，該公司的設(shè)計團隊（其中包括來自原始Marvell的人員以及來自Cavium，GlobalFoundries和IBM的人員）僅在企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域就流片超過2，000款芯片。（自1994年以來一直銷售定制ASIC的IBM Microelectronics是這種經(jīng)驗的重要組成部分。）這是一個非常深厚的基礎(chǔ)，這也是AI芯片初創(chuàng)公司Groq在其新推出的Tensor流處理器（ TSP100）上與Marvell合作的原因。

Arsovski為我們提供了一個水平，可以確切地說明世界上AI芯片制造商所面臨的挑戰(zhàn)。看一看：

簡而言之，這些圖表說明了為什么對于像計算機學(xué)習(xí)訓(xùn)練這樣的計算和內(nèi)存帶寬密集型的應(yīng)用程序都必須使用加速器。

“客制化芯片的這種趨勢正在增長，推動其發(fā)展的是模型的復(fù)雜性，” Arsovski解釋說。“在過去的18個月中，AI模型的復(fù)雜度實際上增加了50倍，如果您查看實現(xiàn)50倍晶體管縮放所需的時間，那么您所花的時間約為120個月或10年。這接近7倍的差距。如果您看一下Dennard標度和摩爾定律的輝煌年代，我們每18個月就會翻一番，但現(xiàn)在我們放慢了更多?！?/p>

事實證明，當談到SRAM片上存儲器時，這種減慢尤其嚴重，它被用作高速緩存，有時還用作設(shè)備中的主存儲器（例如在許多AI加速器中）。設(shè)計來自IBM的SRAM。如果您停留在高級制程節(jié)點上，則大約需要五年時間才能使每平方毫米的SRAM數(shù)量增加一倍。幾乎所有不基于GPU設(shè)計的AI加速器旁邊都有巨大的SRAM塊以及矩陣和矢量數(shù)學(xué)單元，或者它們現(xiàn)在或?qū)矶伎赡芫哂心撤N高帶寬內(nèi)存?；谔摂M計算引擎本質(zhì)上的疊加層的FPGA AI加速器設(shè)計使用與計算緊鄰的邏輯實現(xiàn)的Block RAM（BRAM），其方式幾乎相同。鑒于上述Arsovski所說的以及摩爾定律的總體放緩，每個人都將尋找某種GDDR或HBM或HMC存儲器來封裝其未來的AI計算設(shè)備，因為沒有辦法實現(xiàn)SRAM規(guī)模不論節(jié)點如何，其運行速度與任何設(shè)備上的計算速度相同。

實際上，我們認為計算有很大機會保留在多芯片模塊的更高良率部分上，并且將使用最先進的節(jié)點來蝕刻SRAM存儲器，但前提是兩者之間的連接可以實現(xiàn)非常低的延遲和非常高的帶寬。正如Arsovski所提醒我們的那樣，從任何die到memory，帶寬會下降大約兩個數(shù)量級。話雖如此，Marvell已與美光科技合作，將其Hybrid Memory Cube存儲器與TSV集成在一起，以3D堆疊式封裝進行計算。當SRAM密度開始耗盡時，這是AI加速器設(shè)計的一條可能途徑。

根據(jù)Arsovski的說法，Groq選擇Marvell作為其TSP加速器的設(shè)計合作伙伴是有原因的，而SRAM是這一原因的重要組成部分。Groq希望使用成熟的14納米或16納米工藝來提高產(chǎn)量并降低其首個芯片的風(fēng)險，并且IBM擁有在GlobalFoundries設(shè)計14納米工藝的Power9服務(wù)器CPU的經(jīng)驗，因此非常適合，因為它在整個芯片上具有220 MB的SRAM：

TSP 100芯片的面積超過700平方毫米，如您所見，它以中心的巨大SRAM塊為主導(dǎo)。有一個“東岸”和“西岸”，每個都有44個獨立的存儲區(qū)，該SRAM上的組合帶寬驚人，高達27.5 TB /秒。Nvidia“ Ampere” A100 GPU加速器上的HBM2帶寬為1.55 TB /秒，并且該內(nèi)存與GPU內(nèi)核之間存在延遲，正如Arsovski指出的那樣，比片上SRAM延遲大幾個數(shù)量級。

Arsovski表示，得益于Avera的收購，Marvell可以為Groq帶來的SRAM比其他使用14納米或同等16納米技術(shù)的設(shè)計師所能提供的SRAM密度高10％到15％（每平方毫米11兆位）。而且，Groq TSP 100中的SRAM是兩個以1.2 GHz運行的端口，因此它的帶寬是單端口SRAM實現(xiàn)的兩倍，因此帶寬比其他設(shè)計要大得多。

Marvell和Groq之間的伙伴關(guān)系不僅與SRAM有關(guān)。Marvell還擁有高速SerDes以及Groq可以利用的交鑰匙式的PCI-Express和芯片到芯片互連（chip-to-chip：C2）子系統(tǒng)，最重要的是，Marvell擁有專業(yè)知識，可以提供良率高、效率高的芯片。這是Groq本身并沒有的經(jīng)驗。

當然，硬件將更像軟件，這一直是夢想。但這不一定意味著是因為可編程邏輯。我們相信，隨著時間的推移，計算引擎將在socket level 變得更加昂貴，因為它們將不得不包含小芯片架構(gòu)，并且由于摩爾定律的放慢，它們有時會部署reticle-busting方法。而且由于計算引擎將針對工作負載進行非常專門的調(diào)整，因此有必要在較小的運行中對其進行蝕刻，并在它們從鑄造廠出來時進行封裝，這也增加了成本。

但我們也相信，暗硅將很少，并且它們將以高利用率運行，因此，器件的實際價格/性能仍將遵循大致近似于摩爾定律的曲線。使用所有可用的工具和技術(shù)對計算引擎進行快速迭代將使進度不斷發(fā)展。那些無法快速迭代并找到并保持客戶移動的人將被甩在后面。

這就是Marvell的賭注，實際上也是Intel和TSMC，GlobalFoundries和Samsung的賭注。

混合搭配代工廠

人們有時會忘記并非世界上的每個設(shè)備都必須使用最先進的節(jié)點。公平地講，許多最酷的設(shè)備都用最小的晶體管，但這并不是當今世界中價格/性能最重要且共同設(shè)計的硬件和軟件允許每個晶體管做有用的事情的先決條件。

為了更好地處理Marvell為芯片設(shè)計人員準備的大規(guī)模定制業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)將其全部知識產(chǎn)權(quán)以及硬件工程師的全部資產(chǎn)供他們使用，我們與Marvell ASIC業(yè)務(wù)的總經(jīng)理Kevin O‘Buckley進行了交談。和Arsovski一樣，他是一位IBM老員工，在藍色巨人將其芯片業(yè)務(wù)出售給前AMD芯片代工廠之后，他在GlobalFoundries任職。O’Buckley在IBM Microelectronics中名列前茅，在網(wǎng)絡(luò)泡沫時代和蕭條時期致力于銅纜和SOI流程，然后在90年代領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)用于游戲機和超級計算機的Cell混合CPU-GPU處理器。隨后，O‘Buckley也負責(zé)了22nm和14nm工藝，甚至7nm工藝的開發(fā)。

如果有一個人能理解芯片設(shè)計師對代工廠的依賴，而又想打破這種依賴以降低將芯片推向市場的風(fēng)險，那這個人就是O’Buckley。這就是為什么Marvell組成了一個團隊，他們了解GlobalFoundries的22納米，14納米和12納米工藝，TSMC 7納米和5納米工藝?？吹饺?納米和5納米工藝方面的一些專業(yè)知識也涌現(xiàn)，我們并不感到驚訝。

除非英特爾將其代工廠商放在一起，否則我們不會在這里進行太多合作，如果有的話，看到英特爾嘗試收購Marvell將會很有趣。（但這又是一個瘋狂的想法……）

正如我們在上面指出的那樣，Marvell積累了大量的產(chǎn)品線和技術(shù)。

Marvell所不擁有的產(chǎn)品線是FPGA。這可以通過收購Achronix或Lattice Semiconductor來實現(xiàn)，以充實自己的產(chǎn)品組合。但他們更有可能的做法似乎是與這兩家公司和Xilinx合作，將FPGA功能納入其堆棧。

O‘Buckley表示，Marvell實際上正在與客戶討論包含F(xiàn)PGA元件的定制芯片，像我們一樣，他相信未來將更加重視FPGA，因為必須通過多種方式對軟件和硬件進行嚴格調(diào)整ASIC并不總是答案。

現(xiàn)在，Marvell不僅收購了Avera，而且還收購了Aquantia，以充實其汽車網(wǎng)絡(luò)實力，這是它可以為客戶提供的定制范圍，從Marvell完全設(shè)計的標準產(chǎn)品（例如Octeon或ThunderX芯片，到使用Marvell IP的半定制芯片。

這種定制不適用于當今的所有人，Marvell知道這一點?！皬氖杖氲慕嵌葋砜矗赡苡?0％或更多的市場需要某種定制的芯片” O’Buckley告訴我們，當提出一個預(yù)想的數(shù)字時?！?a target="_blank">半導(dǎo)體行業(yè)購買的大多數(shù)產(chǎn)品將繼續(xù)購買標準產(chǎn)品。這實際上是規(guī)模和金錢的問題。即使是最低限度的定制，您也要在這些產(chǎn)品上投資數(shù)百萬美元?！?/p>

舉個例子，IBM有100多名工程師致力于為游戲機定制Cell處理器。這并不便宜，但是微軟，索尼和任天堂從IBM那里獲得了他們需要的東西，就像今天從AMD獲得一樣。也許將來他們將依賴于Marvell。

有趣的是，Marvell正在服用一些自己的“半定制藥”。在其“ Triton” ThunderX3處理器上，Marvell不會進行完整的SKU堆棧和大規(guī)模發(fā)布。而是，鑒于尚未有更廣泛的Arm處理器企業(yè)用戶市場出現(xiàn)，而且相對而言（數(shù)量，而不是支出）超級擴展程序，云生成器和HPC客戶相對較少，他們希望進行獨特的自定義，因此Marvell會處理ThunderX3作為半定制芯片，可以直接通過合作銷售。

但是不要誤解，Marvell絕對相信，未來將有更廣闊的Arm服務(wù)器芯片市場，只是今天還沒有。

也許，服務(wù)器計算的未來將比今天的英特爾至強SP服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)更像游戲主機芯片定制業(yè)務(wù)。那是我們的賭注。在那個世界上，英偉達購買Arm Holdings毫無疑問是很有意義的。
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