Серверные чипы: открывающиеся возможности для китайских игроков

Время чтения: 9 мин

Станет ли производство серверных чипов шансом для Китая засиять в мировой индустрии полупроводников?

Image credit: BigStock/bigtunaonline

(Автор: Стюарт Рэндалл)

В последние годы мобильные телефоны стали ключом к росту полупроводниковой промышленности. По предсказаниям аналитиков, 2020 год станет мрачным для рынка мобильных телефонов, что должно сказаться и на полупроводниковых компаниях. В декабре 2019 года аналитики ожидали, что продажи телефонов упадут на 2% до 270 млн единиц в 2020 году.

С наступлением пандемии все стало еще хуже. По прогнозам International Data Corporation, поставки телефонов в этом году упадут на 12%.

Но пока самый важный рынок полупроводниковой промышленности ожидает ужасающие перспективы, отраслевые отчеты показывают рост продаж чипов на 5,8% по сравнению с прошлым годом. В первой половине 2020 года компания TSMC продемонстрировала рост более 35% в сравнении с предыдущим годом.

Прогнозы на оставшуюся часть года слабее, но все еще намного лучше рынка мобильных телефонов. Некоторые аналитики ожидают падение мировых продаж чипов на 5-10% в 2020 году. Это связано с падением продаж беспроводной, автомобильной, промышленной и бытовой электроники. Другие прогнозируют рост на 3,3% по итогам года. Возможно, это не огромный рост, но тем не менее это рост.

Если продажи бытовой электроники находятся в свободном падении, то что удерживает полупроводниковую промышленность от краха и даже дает надежду на рост? И является ли это возможностью, которую ждали китайские производители чипов, чтобы оставить свой след в отрасли?

Компания TSMC увидела, что продажи каждого чипа, который она производит, упали в первом полугодии 2020 года. За исключением высококлассного серверного компьютерного чипа, продажи которого выросли на 12%.

Меньше телефонов, больше ноутбуков

Пандемия Covid-19 усугубила тенденцию к падению продаж смартфонов, но в то же время она подлила масла в огонь облачных вычислений.

Облачные сервисы уже перемещали хранение и обработку данных с таких устройств как телефоны и ноутбуки в дата центры. Но в результате пандемии и изоляции работа из дома стала нормой во всем мире.

Это привело к увеличению продаж ПК и ноутбуков на 11,2% во втором квартале 2020 года, а также к увеличению использования сервисов видеоконференций, дистанционного обучения и видеостриминга.

До 300 млн человек работали из дома в первом квартале 2020 года в Китае. Технологические компании ухватились за эту возможность. Практически каждая крупная интернет-компания создала новые приложения для удовлетворения спроса.

Компания Baidu выпустила свой сервис для удаленной работы Baidu Hi. Alibaba представила DingTalk 5.0. Компания Bytedance создала Feishu. Компания Tencent стала продвигать программу Tencent Meeting, которая была выпущена в декабре 2019 года. Даже Sohu и Pinduoduo вступили в игру, представив Little E и Knock.

Такой всплеск сервисов для удаленной работы привел к росту интернет-трафика, что требует большей вычислительной мощности от облачных провайдеров. Для увеличения вычислительной мощности требуется больше серверов, а серверы состоят из чипов: универсальных центральных процессоров (CPU) и ускорителей, таких как графический процессор (GPU), и программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA).

Я не думаю, что использование интернета вернется к тому уровню, который был до пандемии. Объем данных, собираемый отдельными лицами и компаниями, стремительно увеличивается и будет расти дальше.

Вызванное Covid-19 внезапное изменение поведения людей, наряду с увеличением объема работы и подключением 5G, представляет собой возможность для китайских компаний пробиться на рынок, где доминируют Intel, AMD и Nvidia.

Делай что-то одно и делай это хорошо

Больше людей, работающих из дома, означает не просто больше серверов, а большее сочетание серверов для удовлетворения потребностей различных приложений. Некоторые серверы должны быть гибкими, некоторые должны быть недорогими, а некоторые должны иметь определенные ускорители, предназначенные для конкретного приложения.

Миру понадобится не только больше чипов, но и большее их разнообразие. Это дает китайским компаниям возможность выбрать рынок и разработать продукт.

В последние годы различные типы чипов стали проникать в сервера. Универсальные центральные процессоры (CPU) не подходят для некоторых приложений, поэтому они нуждаются в помощи различных ускорителей.

Ускорители – это процессоры, на которые универсальные CPU выгружают некоторую рабочую нагрузку. Графический процессор (GPU), используемый для обработки изображений и видео, более гибкая программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) и интегральная схема специального назначения (ASIC) являются основными видами ускорителей.

В 2012 году компания Nvidia обнаружила, что ее графические процессоры, обычно используемые для обработки изображений и видео, отлично подходят для приложений искусственного интеллекта. Компания воспользовалась этим, и теперь стоит больше Intel. Некоторые приложения требовали большей гибкости, поэтому FPGA от компаний Xilinx и Intel также проникли в дата центры.

Китайские компании Jingjia Micro и Zhaoxin работают над графическими процессорами, но на данном этапе они являются недорогими предложениями для ноутбуков и ПК, которые не отвечают требованиям серверов. То же самое можно сказать о Gowin, Anlogic, Pango и других производителях FPGA. Китайские игроки все еще сильно отстают от таких компаний, как Intel, Xilinx и Achronix.

Иногда имеет смысл создать чип для определенной цели и сделать его очень хорошо. Например, интегральная схема специального назначения (ASIC).

Китайский сектор чипов доказал свою состоятельность по крайней мере в одном типе серверов ASIC: установке для майнинга криптовалюты. Bitmain и Canaan являются крупнейшими мировыми производителями оборудования для майнинга криптовалюты. Это означает, что Китай может стать лидером инновации по крайней мере в одном виде серверных чипов.

В последние годы в Китае появилось множество компаний, желающих создавать ASIC для искусственного интеллекта, но ни одна из них пока не добилась большого успеха. Как и во многих индустриях в Китае, люди подхватывают идею и мешают друг другу заработать. Многие компании не выживут, но некоторые останутся и будут процветать.

Старая головоломка ISA?

В то время как ASIC, вероятно, лучшее начинание, китайские компании в серверном пространстве сейчас сосредоточены на универсальных CPU. Компании, использующие оба вида чипов, выбирают архитектуру набора команд (ISA).

Архитектура набора команд (ISA) представляет собой набор инструкций, контролирующих связь между программным и аппаратным обеспечением в процессорах. Они принадлежат западным компаниям и лицензируются ими. Это означает, что китайские производители чипов полагаются на сделки с фирмами по лицензированию интеллектуальной собственности, такими как британская компания Arm.

Могут ли китайские компании хотя бы начать проникать на рынок, на 98% состоящий из архитектуры x86, где почти 90% занимает Intel и 10% AMD?

Это трудно по тем же причинам, по которым китайские компании пока не могут соперничать с превосходством США в полупроводниках.

Неважно, из-за удачи, экономического планирования или рыночных сил, но по несколько компаний появилось вокруг каждого ISA, распределяя ставки Китая. Huawei и Phytium пользуются услугами Arm, Zhaoxin и Montage используют x86, Loongson использует MIPS, а Sunway что-то совсем другое, возможно, разработанное собственными силами.

Hisilicon от Huawei является самым успешным CPU в серверном пространстве на сегодняшний день. Некоторые китайские аналитики считают, что в этом году компания может продать от 1,5 до 2 млн своих серверных чипов Kunpeng. Серверный чип Taishan может увеличить свою долю рынка до 3% по всему миру к концу 2021 года. Мы все в курсе текущих проблем Huawei, поэтому такие прогнозы не совсем безупречны.

Один из выходов головоломки ISA заключается в использовании архитектуры открытого доступа RISC-V. Huawei и другие компании подхватывают идею, пытаясь разработать высокоэффективные чипы, используя свободную систему, и должны продолжать это делать. Это будет небыстрый переход.

Но когда это произойдет, США потеряют одно из ключевых оружий своего арсенала. США не смогут препятствовать Huawei и другим китайским компаниям завладеть фундаментальной архитектурой.

Однако даже если какая-то компания создаст основанный на какой-либо из ISA CPU, превосходящий в мощности, производительности и площади, то будут и другие барьеры входа.

Чтобы отхватить долю мирового рынка, недостаточно просто иметь хороший чип. Программное обеспечение, приложения, органы по стандартизации и т.д. создают целую экосистему, которая помогает клиентам быстрее интегрировать, оптимизировать и выйти на рынок.

Компания Huawei попыталась создать такую экосистему, открыв исходный код операционной системы, компиляторы, инструменты и т.д. Huawei сделала это лучше, чем любая другая китайская компания, но она все еще полагается на экосистему Arm.

Слишком много поваров

Нравится нам это или нет, но Китай стремится разрабатывать и производить свои чипы, чтобы заменить американский импорт. Серверные чипы являются ключом к этому. Стабильность и рост этого рынка означает, что он созрел для инвестиций, даже если барьеры для входа высоки.

Изготовление серверных чипов – это долгий и болезненный процесс. Но китайские компании, перечисленные выше, определяют облако как возможность и инвестируют в него.

Один из ярких примеров тенденций в индустрии серверных чипов в Китае продемонстрировал Tencent в начале этого года. Шэньчжэньская компания заявила, что потратит около $70 млрд на покупку 1 млн серверов в течение следующих пяти лет.

Внутренний спрос на серверные чипы будет только расти в ближайшие годы. При учете потребности в пользовательских ускорителях и того, что правительство отдает предпочтение отечественным чипам, это может быть одной из лучших полупроводниковых вертикалей, где китайские компании могут построить клиентскую базу.

Однако, как и во многих отраслях в Китае, существует растущий риск чрезмерной фрагментации, что затруднит получение прибыли каждому из игроков. Две ведущие китайские серверные компании Inspur и Sugon недавно создали свои собственные подразделения по производству чипов, что также привело к фрагментации рынка. Хотя вряд ли они начнут с производства CPU, возможно, это произойдет позже.

Будущее покажет, смогут ли китайские производители чипов конкурировать на международном уровне. Но увеличение доходов от рынка Китая даст им прочную основу для развития глобального бизнеса, особенно в дружественных Китаю странах.

Китайские компании должны выбрать, где соревноваться. Конкуренция в пространстве универсальных CPU слишком тяжелая. RISC-V может обеспечить долгосрочный вариант с опорой на собственные силы, но доминирующие игроки Intel и AMD создают сильную конкуренцию.

Китай уже имеет много специалистов и компаний, которые справляются с пользовательскими ASIC для конкретных задач. Хотя было бы интересно увидеть дополнительное соперничество в пространстве GPU и FPGA. Здесь китайские компании сталкиваются с теми же барьерами, что и компании, которые создают универсальные CPU.

Важнее всего построить экосистему. Это сложное и затратное по времени начинание. Даже государственная корпорация, с представителем которой я недавно встречался, предпочитает использовать Intel, потому что это понятно, это работает и это развито.

Исходя из подобных установок, даже захват внутреннего рынка очень далек в текущей ситуации. Правительство должно вмешаться и использовать стимулы “Made in China”.

В Китае есть талантливые инженеры в области проектирования ASIC и FPGA. Но там слишком много компаний, чтобы какая-либо из них за счет эффекта масштаба могла тратиться на исследования и разработки и быть действительно конкурентноспособной. Консолидация и сотрудничество необходимы, если китайские компании собираются воспользоваться возможностью сервера.