伺服器晶片的市場向來被「藍色大門」英特爾的 X86 架構盤踞，但近期市場上有一匹黑馬正以初生之犢不畏虎的姿態，挑戰這個伺服器晶片的殿堂，它是安培運算。一個新創團隊憑什麼敢越級打怪？
美國科技媒體《CRN》去（2020）年底公佈了一份熱門半導體新創公司名單，當中除了持續立基於 AI（人工智慧）領域發展各種應用，不少新創團隊也將觸角延伸到儲存加速器、數據處理單元等題材。
其中，有間新創公司創辦人曾在 2018 年以嘉賓身份出席台積電供應鏈管理論壇，目前團隊研發產品是伺服器中的處理器（CPU），直接與英特爾、AMD 做正面對決，他們是安培運算（Ampere Computing），一間致力於提供雲原生（Cloud Native）處理器的新創公司。
在進入Ampere業務之前，不得不先將鎂光燈聚焦在它的創辦人：詹睿妮（Renee James）身上。
英特爾前總裁再創業，微軟、Orale成為其客戶
現年 57 歲的詹睿妮，是英特爾的前總裁。在這個科技巨頭服務長達 28 年的時間裡，詹睿妮曾是矽谷中最知名的女性主管，在英特爾主要負責全球軟體與服務的戰略、營收、利潤和產品研發等工作、主管軟體業務多年，也在其任職期間扮演英特爾數件大型併購案的推手。2016 年離開英特爾後，外界也關注詹睿妮的動向。
她一度在私募股權投資公司凱雷（Carlyle）擔任兼職顧問，一個被 Macon 收購的 Applied Micro Circuits Corp.（AMCC）、其 X-Gene ARM 伺服器業務的部門找上了凱雷，當時他們已經開發出採用台積電 16 奈米 FinFET 製程的 X-Gene 3 產品，雖並未投產，但依舊讓詹睿妮眼睛為之一亮、並認為相當有機會的題目，「尤其現在跨足半導體新創的門檻更是高，」不過要讓凱雷出資的條件，是詹睿妮必須要親自管理這間公司，而這正是 Ampere 誕生的濫觴。
雖然凱雷實際投資的金額沒被揭露，但在擁有充沛資金後，詹睿妮延攬過去曾是英特爾的老將：兩代 Xeon 處理器設計的維德旺斯（Rohit Vidwans）擔任執行副總裁、領導英特爾 X86 架構設計業務的巴瓦（Atiq Bajwa）擔任技術長；與此同時，2018 年高通因重新檢視內部產品規劃與市場需求後，裁撤了資料中心晶片部近百人的技術團隊，也被詹睿妮接收。
2017 年才起步的 Ampere，短短數年間已擁有微軟、甲骨文甚至是騰訊等大型雲端服務業者作為其重要客戶，並在 2019 年完成第二輪融資，包括包括 Arm 等都是其投資者。在雲端伺服器晶片都是英特爾 X86 架構天下的此刻，這些成功絕非偶然，但 Ampere 是如何做到的？
ARM架構主宰移動裝置運算市場，半導體技術能讓其撐起伺服器運算戰場嗎？
成立之初，Ampere 就清楚的選擇了兩個主要的關鍵字作為其戰場：「雲原生晶片」、「ARM 架構」，這在過去的思維裡面是幾乎不可能湊在一起的兩個選項，如今卻成了 Ampere 的武器，或許可以要先從 ARM 架構的特性談起。
據統計，目前伺服器晶片的市佔率依舊以 X86 架構為主流，包括英特爾、AMD 都是主要供應商，而英特爾更囊括 94% 的市場份額，ARM 架構在這塊市場仍是相對弱勢；不過將場景轉換到智慧型手機等移動裝置處理器來看，ARM 卻是反客為主、一支獨秀，擁有近 9 成以上的占比，這主要是因為 ARM 架構採用精簡指令集（Reduced Instruction Set Computer, RISC）的方式，相比 X86 架構所採用的複雜指令集（Complex Instruction Set Computer, CISC）能同時處理更龐大的資訊，ARM 架構能滿足移動裝置的指令同時具有低功耗的優點，因此能成為行動裝置晶片架構端的霸主，卻難以攻入伺服器晶片。
不過，精簡指令集、複雜指令集的選擇都是在當時技術時空背景下的產物。
有鑒於精簡指令集對一個資訊需要下達多個步驟，在晶片技術不足、暫存記憶體小的情況下，成了當時以精簡指令集為主的 ARM 架構無法跨足到伺服器的障礙，但隨著半導體製程技術的演進，恐將反轉這樣的局面；另一方面，雲端伺服器也在 5G、AI、物聯網等趨勢的推進下，加重了其計算的負載量，如此一來效能的提升不僅是關鍵，「功耗」能否降低也成為了各雲端服務供應商的考量，而採用複雜指令集設計的 X86 架構，因設計難度高、功耗大，都是 X86 架構目前所遇到的難題。
Ampere 提出數據表示，資料中心目前使用著全球約 3% 的電力，且用電量在接下來幾年將持續攀升，尤其隨著物聯網（IoT）的發展，到 2030 年資料中心的耗電量預計將增加到 11%。
而若是質疑 ARM 架構的晶片如何滿足伺服器的效能需求，其實近年來 ARM 也致力於伺服器架構的優化，不只於今年3月端出全新「ArmV9」、劍指英特爾外，去（2020）年以 Arm 技術架構為基礎的富岳（Fugaku）超級電腦，更拿下超級電腦 500 大的第一名，成了 ARM 架構在效能上的最佳背書。
不同運算架構導致低效率，Ampere看中手機與雲端串流的商機
另一方面，ARM 架構的生態圈也正以「鄉村包圍都市」的方式從遠端的物聯網裝置反攻，其中最明顯的例子正是蘋果推出的 M1 晶片。由於萬物聯網的時代已經來臨，為加速解決終端龐大資料的處理，因此邊緣運算順勢而起，也使得一直在邊緣運算裝置具有領先地位的 ARM，能狹著低功耗、低成本的優勢將產品拓展至筆記型、甚至桌上型電腦，進一步開始提供高運算效能的 ARM 架構伺服器市場。
或許過去 10 餘年，Arm 架構的終端裝置與 X86 架構的伺服器在資訊的傳遞溝通上，並沒有任何問題，但不同架構就像是不同語言、需要翻譯的協助，當各種設備的溝通開始講求速度快、效率高、功耗小的時候，如果能用相同架構（語言）來完成，終端裝置的使用體驗是否就能更好？就以目前遊戲市場上正蠢蠢欲動的趨勢「雲端串流」來說，如何讓行動裝置能更快速與雲端串接，採用 Arm 架構的伺服器晶片或許是個解方，這不僅讓雲端服務提供業者能針對不同的終端需求調整伺服器晶片的選擇，更是 Ampere 在未來市場上嗅到的機會。
專注雲端伺服器運算，採用台積電7奈米製程技術打造晶片
當 ARM 架構的技術、生態系都逐漸完備，Ampere 也清楚自己的定位，單刀直入切進伺服器晶片的設計，目的就是希望能提供雲原生晶片予雲端服務業者，相比過去英特爾、AMD 的產品是同時滿足 PC、伺服器等應用，削弱了晶片在伺服器的表現，Ampere 的晶片能更專注在雲端伺服器的特性，提供客戶具備彈性、韌性、便捷性以及安全的隔離機制等優勢，滿足其雲端服務與開發人員的需求。
Ampere 除已宣布在去年 3 月推出採用台積電的 7 奈米先進製程、具備 80 核心處理器的「Ampere Altra」，是款專為解决目前雲端及邊緣的工作負載問題而打造的產品外；Altra 家族也將再增添一名生力軍，Ampere 創辦人兼首席執行長詹睿妮表示，預計將在今年第三季試產同樣採用 7 奈米製程、具備 128 核心處理器的「Ampere Altra Max」。她也透露，Ampere 將採每年端出新品的速度，近日內部也已完成採用台積電 5 奈米先進製程晶片的測試，預計將於 2022 年問世。
不過，採用 80 或 128 核心數的雲原生處理器效能究竟有多厲害？根據 Ampere 官方所公佈的數據，在媒體編碼（Media Encoding）表現上，Ampere Altra 與 AMD EPYC 的產品相比，有 9% 的提升，若是以 Altra Max 與 Ampere Altra 來看，則有 55% 的提升，效能可見一班；此外，在功耗的表現上， Altra Max 在每核的功耗比 AMD Rome 的 CPU 少了 50%，但運行在 NGINX 網絡服務器的性能卻提高了 1.6 倍，也難怪詹睿妮對自家產品有絕對的自信。
而能讓詹睿妮以新創團隊之姿實現每年一新品的腳步，除團隊堅強的研發實力、在晶片架構上下足功夫外，台灣的護國神山：台積電也功不可沒。
與台積電合作，Ampere選擇在台北設立辦公室
要知道，當年台積電以破壞式創新的晶圓製造業者（Foundry）角色、為半導體產業帶來了變化，打破過去以英特爾、格羅方德等為首的 IDM（垂直整合製造）模式，這讓更多無廠半導體（Fabless）的設計公司得以將心力投入在產品的架構研發上，誕生了如聯發科、高通等 IC 設計業者，其中最令人津津樂道的成功模式，莫過於台積電的重要客戶 AMD，執行長蘇姿丰以 ZEN 架構改善晶片設計，配合台積電的先進製程以提升晶片效能，成功掠奪英特爾在桌機、筆電甚至是伺服器的市場，AMD 股價也在她的帶領下成長超過 4300%。
如今詹睿妮也依循這樣的腳步，將產品的效能表現透過架構設計外，也仰賴台積電在先進製程的市場優勢，「現在這個時間點，台積電製造出可能是全世界最好的電晶體，讓我們這樣的公司，可以打造世界最好的晶片，」詹睿妮在那場台積電供應鏈管理論壇上這樣表示。Ampere 也在台北設立辦公室，不難看出希望能與台灣半導體產業鏈能有更緊密合作的企圖心，也能更快速地與台積電在產品設計上更有效率的溝通。
多數時候，新創團隊在選題時或許礙於不少外在因素而必須調整，又或是有技術上的門檻難以跨越，不過在 5G、AI 時代的來臨下，伴隨著技術日新月異，或許這個問題將能迎刃而解。如同Ampere專注的面向，在過去或許是天方夜譚、十多年來有多少前輩打著 ARM 架構的旗幟想要攻破 X86 的堡壘，卻也無功而返。
但詹睿妮在 Ampere 架構日上就提到，隨著半導體產業的分工重組，新創公司將更有利於在其中找到自己的定位跟角色，「我們需要在新的時代擁有新的創新，」詹睿妮說。
簡永昌
