服务器主板上数据传输流依次为CPU、内存、硬盘和网卡,针对图形加速特殊场景增加GPU。具体过程表现为:数据经由网卡封装与解封、链路管理、数据编码与译码后,储存于外存硬盘为主之中当程序需要执行时,将数据从外存经由一级存储器,传至CPU。其中一级存储器分为容量相对较大的主存储器(内存DRAM)和容量较小但速度接近CPU的高速缓存。
CPU发挥“大脑”的功能,负责数据的处理和运算,CPU与GPU、内存、硬盘和网卡间并不能直接通信,需要通过内存控制芯片、PCIe控制芯片和I/O处理芯片等实现,这类通信协调芯片构成主板上的“芯片组”,芯片组通过各类不同总线(PCIe总线、USB总线和SPI总线等)与CPU相连。如果说CPU是“大脑”、总线就是“神经结构”,芯片组就是“神经中枢”,决定了主板总线频率和带宽,以及扩展插槽和扩展接口的种类和数量。
围绕微架构和制造工艺CPU本身持续升级换代;同时由于CPU结构和功能设计影响芯片组的集成度和总线类型,CPU 芯片组总线”构成“CPU平台升级”;平台升级带动服务器主板和其他配件同步换代。
服务器CPU厂商在新一代CPU正式发布之前一般提前2年左右将平台雏形、投放和测试性能以及样片给客户,做同步测试(兼容性和生态)和研发,确保芯片与使用该芯片的服务器同步上市。因而,除CPU和芯片组之外,还需要关注平台升级对其他服务器硬件的影响:
主板方面,包括PCIe总线、内存、GPU和SSD。CPU内部集成PCIe控制器和内存控制器,PCIe总线点对点连接CPU与各类高速设备,包括GPU、SSD和网卡等,伴随PCIe升级至5.0,新一代CPU平台产品将兼容PCIe5.0标准,带动各类高速设备同步升级;而内存将从DDR4型号升级至DDR5,相关厂商或将逐步进入量产阶段。
服务器CPU架构包括X86、ARM和MIPS等,x86为当前服务器CPU主流架构,几乎占据目前服务器全部市场份额,代表性厂商为Intel和AMD。国内方面,海光、兆芯和申威等也参与X86架构CPU的国产化替代,目前主要定位政务市场。短期来看,Intel在服务器市场历史深厚,全球CPU市占率在95%左右。未来2~3年内,Intel仍有望保持行业龙头的地位,因而围绕其CPU平台的升级仍是影响服务器硬件产业链周期性变化的关键因素。
1、CPU 芯片组总线”构成不同的CPU“平台”:如已经推出Brickland、Grantley、和Purley平台,新一代Whitley和EagleStream预计将在年和年相继发布;
2、每一代平台产品具有多个子代,视CPU架构、工艺、PCIe控制器和内存控制器的不同而有差异:例如,自年7月规模商用的Purley平台包括SkyLake和CascadeLake两代,均采用14nm工艺最高28核心,但是支持的内存通道数从6通道升级至8通道,PCIe3.0接口数增加。
3、不同平台的各个子代拥有多种型号名称年Purley平台将产品型号命名方式由此前连续使用四代的E7E5变为“至强可扩展处理器(IntelXeonScalableProcessorSP系列型号按铂金(Platinum)、金Gold)、银Silver)、铜Bronze定义。
年,Intel借意钟摆摆动周期提出“钟摆战略(TickTockTick年(大年)改制程工艺Tock年(小年)改架构,按照两年的周期交替推进产品升级,该模式下Intel成功推进了22nm~14nm系列芯片的迭代。
年,Intel终止“TickTock”转而采用“制程架构优化”(PAO)战略PProcess年改工艺,AArchitecture)年改架构OOptimization)年优化,按照三年的周期交替推进产品升级。背后原因主要在于芯片制造工艺升级的进度放缓。
新一代产品升级会带动CPU性能提升一倍,价格增长20%~30%。CPU由运算器、控制器和寄存器组成,在服务器中性能最重要,成本也最高,视不同参数而异,均价在元片,占服务器硬件成本的20%以上。一个CPU可以封装多个处理器内核,称为“多核并行”,多核CPU既可以提高运算性能,又可以延长服务器生命周期。
最新一代IntelXeonCooperlake10nm工艺为56核心,使用周期为3年以上。下一代核心数和单核心性能有望同步跃升,带动价格上行。虽然考虑到兼容性问题,新产品上市后老产品仍会存在一定时间,且迎来降价,但新产品爬坡进度较快,甚至有望在一年内达到50%以上,而老产品逐步退场。事实上,从Intel数据中心(DCG)业务收入来看,新产品上市会带动相关业务持续2~3个季度的高增长。
受益于CPU升级换代,服务器需求量有望迎来增长。主要是新平台上市前,下游厂商会部分延缓采购需求,而等到新平台上市后,将前期压抑的需求释放出来。在数据指标上,受产品出货顺序的影响,CPU是服务器上游元器件,因而最先反映服务器市场需求情况,IntelDCG业务增速成为行业景气度先验指标,大概提前4~5个季度。年上半年连续两个季度负增长后Q3开始出现回升,连续Q3和Q4两个季度增长,预示下游服务器需求企稳回升。
服务器需求量增长带动CPU出货量提升,且增速高于服务器出货增速。单台服务器按性能需求可以使用多个CPU,一个CPU称为单路,两个CPU称为双路。目前广泛使用的均为双路服务器,而四路、六路及以上服务器也有特定的应用场景。
一般而言,八路及以下服务器为普通机,16路及以上服务器为小型机,大型机则一般以定制化独立封闭系统为主。总体看,目前服务器市场以双路服务器为主,根据ZDC数据显示,年双路服务器受到47%的关注,四路服务器受到29%的关注。随着云计算大数据的普及,四路服务器展现出较广阔的市场空间,具体应用领域有ERP系统、商业智能分析和虚拟化应用等。
量价齐升,Intel数据中心(DCG)业务回暖迹象明显从以往来看,新产品上市会带动DCG业务持续2~3个季度的高增长年及年IntelWhitley和EagleStream陆续上市,DCG业务有望迎来新一轮高增长。Intel产品主要覆盖PC、数据中心、物联网、存储器和编程五大板块。
Grantley平台于年底发布,带动IntelDCG收入增速自年Q1开始回暖向上,年Q2、Q3和Q4连读3个季度增速27、27%和37%。
Purley平台于年7月发布,带动IntelDCG收入增速自年Q4开始回暖向上,年Q2和Q3分别带到24%和30%的高增长。
新一代Whitley平台IceLake将于年9月推出(根据Intel路线规划图),采用全新架构和10nm制程工艺,以及PCIe标准和内存控制标准的同步升级,有望带动IntelDCG业务新一轮高增长。
服务器芯片制造工艺已经从年普遍使用的14nm工艺向10nm和7nm演进。芯片制造包括IDMIntegratedDeviceManufacture)和Foundary代工厂两种模式,IDM厂商如Intel和三星等,Foundary厂商如台积电和格芯等但是主要参与者在工艺进度上存在差距。
从目前主流制造厂进度看,Intel服务器CPU还停留在14nm工艺,核心看点是年秋季发布的IceLakeWhitley平台)10nm工艺以及年初SapphireRapidsEagleStream平台)7nm工艺。相较之下,竞争对手AMD已经在年Q4的Rome系列使用7nm工艺,代工厂为台积电。格芯于年从ADM拆分而来,目前在工艺制程上相对落后。
weixin_:你如果是做实验的话,我这有个单机版的,可以给你用用,这个不行,有问题
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