華為服務(wù)器硬件產(chǎn)業(yè)鏈及芯片性能介紹

華為以鯤鵬+昇騰為核心，打造堅(jiān)實(shí)計(jì)算硬件生態(tài)底座。

服務(wù)器作為IT系統(tǒng)中的基礎(chǔ)硬件，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、金融、電信、公共部門等領(lǐng)域， 為用戶提供計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源等服務(wù)。完整的服務(wù)器產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)巧嫌螐S商提供芯 片、主板、存儲(chǔ)設(shè)備等核心部件，中游整機(jī)廠商組裝、測試、制造出服務(wù)器整機(jī)，最 后銷售給下游各行業(yè)客戶。近年來，服務(wù)器領(lǐng)域國產(chǎn)替代的節(jié)奏正逐漸加快。一方 面，芯片、主板等核心部件的國產(chǎn)產(chǎn)品的性能與國際主流產(chǎn)品性能差距快速縮小； 另一方面，在政策的引導(dǎo)下，各領(lǐng)域信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)節(jié)奏正在加快。 在國產(chǎn)服務(wù)器產(chǎn)業(yè)鏈中，華為提供芯片、主板等核心部件組裝的服務(wù)器占有重要地 位。因此，本篇報(bào)告通過分析華為服務(wù)器產(chǎn)業(yè)鏈上下游，探討服務(wù)器國產(chǎn)替代的趨 勢以及產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)相關(guān)公司的價(jià)值量。華為服務(wù)器硬件產(chǎn)業(yè)鏈具體包括： (1) 上游核心部件設(shè)計(jì)和工藝：主要包括服務(wù)器內(nèi)核心零部件設(shè)計(jì)和工藝，華為提 供包括芯片（鯤鵬芯片、昇騰AI芯片）、主板（鯤鵬主板）等核心零部件的設(shè) 計(jì)。 (2) 中游服務(wù)器整機(jī)生產(chǎn)：主要包括華為基于鯤鵬CPU自研的Taishan服務(wù)器、基 于昇騰AI芯片自研的Atlas服務(wù)器，以及相關(guān)合作伙伴在華為提供硬件和技術(shù) 支持下的自有品牌的服務(wù)器整機(jī)的生產(chǎn)。 (3) 下游渠道：各合作伙伴向下游各行業(yè)銷售服務(wù)器，主要包括金融、電信、公共 部門、電力、石油、交通、醫(yī)療、教育等行業(yè)。

服務(wù)器是IT系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其硬件配置直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能和效率。 根據(jù)硬件配置、功能和性能以及應(yīng)用場景的不同，服務(wù)器可分為通用服務(wù)器和AI服務(wù)器。 (1) 在硬件配置方面，通用服務(wù)器通常配備2個(gè)CPU，而AI服務(wù)器采用異構(gòu)形式， 除了2張CPU之外還需配備4-8張加速卡,例如CPU+GPU、CPU+TPU、CPU+ 其他的加速卡等，因?yàn)锳I計(jì)算任務(wù)通常需要大量的并行計(jì)算能力。此外，AI服 務(wù)器需要更大的內(nèi)存容量用于訓(xùn)練和推理模型；在網(wǎng)絡(luò)連接方面，AI服務(wù)器需 要更高速的網(wǎng)絡(luò)連接以支持大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和模型訓(xùn)練；在系統(tǒng)架構(gòu)和散熱部 分，由于AI服務(wù)器通常配備多個(gè)GPU和其他加速卡，因此需要更優(yōu)的系統(tǒng)架構(gòu) 設(shè)計(jì)和散熱方案，確保服務(wù)器能夠在長期穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)保持良好散熱效果。 (2) 在功能和性能方面，通用服務(wù)器具備綜合的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和網(wǎng)絡(luò)能力， 以滿足各種數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算需求，AI服務(wù)器采用了高性能的處理器、大量的 內(nèi)存和存儲(chǔ)資源以及適用于AI計(jì)算的加速卡，可以實(shí)現(xiàn)更高性能的計(jì)算能力。 (3) 在應(yīng)用場景方面，普通服務(wù)器更多地用于傳統(tǒng)的計(jì)算任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；AI服務(wù) 器主要針對大數(shù)據(jù)、科學(xué)計(jì)算、人工智能等計(jì)算密度較高、數(shù)據(jù)處理龐大的場 景。與普通服務(wù)器相比，AI服務(wù)器具備更強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量，擴(kuò)展性 較強(qiáng)、應(yīng)用場景更為廣泛。

通用服務(wù)器中CPU和硬盤價(jià)值量合計(jì)占比過半，AI服務(wù)器中GPU價(jià)值量占比較高。 通用服務(wù)器主要包含CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)接口等硬件組件，其中固態(tài)硬盤和CPU 是價(jià)值量占比最大的兩個(gè)部件，兩者合計(jì)價(jià)值占比超過60%。AI服務(wù)器則需要高性 能的處理器、大量的內(nèi)存和存儲(chǔ)資源，以及專用的AI加速卡如GPU、TPU等以滿足 大數(shù)據(jù)、人工智能等應(yīng)用的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理需求。其中，AI加速卡是提供核心功能的 部件，在AI服務(wù)器中價(jià)值量占比接近80%。此外，由于AI服務(wù)器需要進(jìn)行大量的并行 計(jì)算，功耗較高，需要配置高效的冷卻系統(tǒng)來保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)由于AI服務(wù)器 需要進(jìn)行高速、高頻的數(shù)據(jù)傳輸和交互，也需要配置高質(zhì)量的通信連接設(shè)備。這些 部件都會(huì)增加AI服務(wù)器的成本。

華為服務(wù)器全產(chǎn)業(yè)鏈中，華為自研芯片和主板等核心部件，開放其他部件和環(huán)節(jié)給 合作伙伴。通過梳理服務(wù)器中各零部件的價(jià)值量，我們可以看到整個(gè)服務(wù)器價(jià)值量 和技術(shù)含量最高的部分是芯片，目前華為采用自研的方式提供。其整機(jī)合作伙伴負(fù) 責(zé)其他部件的采購、制造、組裝和銷售。服務(wù)器整機(jī)的計(jì)算性能主要取決于芯片性 能，因此，接下來，我們首先分析鯤鵬和昇騰芯片的性能，來看整機(jī)合作伙伴服務(wù)器 產(chǎn)品的競爭力。

1. 華為鯤鵬系列硬件。鯤鵬CPU先后推出916和920兩個(gè)系列，包含多個(gè)型號。2016年華為推出鯤鵬916處 理器，這是業(yè)界第一顆支持多路的ARM處理器。2019年華為推出鯤鵬920處理器，其 單處理器整型計(jì)算性能，相比上一代提升2.9倍，針對大數(shù)據(jù)、分布式存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫 等場景的并行計(jì)算性能也有一定提升，能滿足多樣性計(jì)算的需求。鯤鵬920處理器兼 容ARM架構(gòu)，采用7nm工藝制造，可以支持32/48/64內(nèi)核，主頻可達(dá)2.6GHz，支持 8通道DDR4、PCIe 4.0和100G RoCE網(wǎng)絡(luò)。鯤鵬920處理器在性能、吞吐、集成、 效能、安全性、可擴(kuò)展性和可靠性等方面具有優(yōu)勢，是一款適用于多種場景的高性 能處理器。

鯤鵬服務(wù)器主板是基于鯤鵬處理器的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主板。鯤鵬服務(wù)器主板擁有多 核處理能力、高內(nèi)存帶寬、PCIe 4.0和100GE網(wǎng)絡(luò)支持等特性。主板內(nèi)置BMC芯片 和BIOS軟件，與主流硬件和操作系統(tǒng)兼容，并提供開放接口規(guī)范和設(shè)備管理指 南，以協(xié)助合作伙伴快速開發(fā)自有品牌的服務(wù)器產(chǎn)品，為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供高性能 和可擴(kuò)展性支持。在快速放量的初期，以華為技術(shù)為基準(zhǔn)的相關(guān)品牌服務(wù)器，為了 確保質(zhì)量和性能的一致性，在主板這個(gè)層面，存在開發(fā)權(quán)限和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格相對比較統(tǒng) 一的可能性。在未來，如果主板的開發(fā)權(quán)限有一定變化，整機(jī)合作伙伴的附加值可 能也會(huì)相應(yīng)隨之變化。

TaiShan系列是華為自研的服務(wù)器，分TaiShan 200和TaiShan 100兩個(gè)系列。 TaiShan服務(wù)器基于鯤鵬處理器，適合為大數(shù)據(jù)、分布式存儲(chǔ)、原生應(yīng)用、高性能 計(jì)算和數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用高效加速。基于搭載的鯤鵬CPU不同，服務(wù)器分為200和100 兩個(gè)系列，TaiShan 200服務(wù)器基于鯤鵬920處理器，包含2280E邊緣型、1280高 密型、2280均衡型、2480高性能型、5280存儲(chǔ)型和X6000高密型等產(chǎn)品型號； TaiShan 100服務(wù)器基于鯤鵬916處理器，包含2280均衡型和5280存儲(chǔ)型等產(chǎn)品型 號，適應(yīng)多樣化使用需求。

2. 華為昇騰系列硬件。昇騰AI芯片基于華為達(dá)芬奇架構(gòu)設(shè)計(jì)，分為910和310兩個(gè)系列應(yīng)用于不同場景。昇 騰310主要在邊緣計(jì)算場景支持推理應(yīng)用，包括物體識別、語音識別、車聯(lián)網(wǎng)等，這 些應(yīng)用的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理量較小，實(shí)時(shí)性要求較高。面對邊緣計(jì)算場景，昇騰310提供的算力是8TFLOPS（FP16）和16TOPS（INT8），其最大功率為8W。昇騰910應(yīng) 用于大型數(shù)據(jù)中心，支持高性能、大算力的AI計(jì)算，包括預(yù)訓(xùn)練大模型的開發(fā)和應(yīng) 用，海量信息檢索，大范圍場景的仿真和預(yù)測等，最大功率310W，算力可320 TFLOPS（FP16）、640TOPS（INT8），與英偉達(dá) A100 性能相當(dāng)。

Atlas系列硬件為打造面向“端、邊、云”的全場景AI基礎(chǔ)設(shè)施方案提供強(qiáng)大的AI算 力支撐，可廣泛用于平安城市、智能交通、智能醫(yī)療、智能零售、智能金融等領(lǐng)域。 除提供既有的Atlas系列硬件產(chǎn)品外，華為還將昇騰系列芯片等硬件開放給合作伙伴， 讓合作伙伴基于Atlas系列硬件進(jìn)行集成和二次開發(fā)，聯(lián)合打造有競爭力的產(chǎn)品。在 Atlas系列中，端側(cè)硬件為Atlas 200I A2加速模塊；邊側(cè)硬件分別為Atlas 300I Duo推 理卡、Atlas 500 A2智能小站和Atlas 500 Pro智能邊緣服務(wù)器；云端硬件產(chǎn)品眾多， 包括開發(fā)者套件、加速卡、服務(wù)器和集群等。