Kan amd, arm eller ibm dent Intels serverdominans?

Forrige ukes kunngjøring av AMDs planer for å opprette ARM-baserte servere har fått meg til å tenke på hva det vil ta å fjerne Intel fra sin dominerende posisjon på servere. Det korte svaret ser ut til å være at det ville være veldig vanskelig.

I årevis har AMD prøvd å konkurrere direkte med Intels x86-standard. AMD hadde litt suksess for et tiår siden, da den introduserte Opteron-familien i 2003, opprinnelig basert på "Hammer" -arkitekturen, som muliggjorde 64-biters x86-prosessering et par år før Intels egne 64-biters chips ga den muligheten.

Siden den gang ble selvfølgelig 64-biters standarden for serverprosessorer, og Intels markedsandel har stadig økt. Etter hvert som servermarkedet modnet, flyttet det fra enkeltkjerneprosessorer til flerkjerneprosessorer. AMD hadde noen tidlige flerkjerne-sjetonger, men gjorde en stor innsats på "Bulldozer" -arkitekturen, som opprinnelig ble introdusert i 2010 og sendt i 2011, som sammenkoblet to heltallkjerner med en flytende punktkjerne og andre delte komponenter som en måte å øke antallet heltallkjerner. Det var en interessant strategi. Men Intel var i stand til raskt å komme med flere fulle kjerner (med både heltall- og flytende punktfunksjoner) og klarte å øke kjernetellingene betydelig. Som et resultat har Intels brikker - spesielt den nåværende Xeon E5-linjen - overprestert den ganske enkelt.

Som et resultat har Intels markedsandel økt. I følge Gartner solgte Intel i 2013 92 prosent av alle serverprosessorene, og sto for 75 prosent av omsetningen. (Forskjellen er at selv om bare 1 prosent av markedet er meget avanserte chips, som IBM Power og Oracle og Fujitsu Sparc-chips, har de en mye høyere pris, og utgjør omtrent 20 prosent av inntektene.) Over de siste årene har Intel vært i stand til å gå videre til enda flere high-end chips og heve sine gjennomsnittlige salgspriser. Siden den gang har AMDs serverbrikker stort sett vært trinnvise endringer, og ingenting har gjort mye av en forskjell i markedet. AMD utgjør nå rundt 7 prosent av enhetene og 5 prosent av inntektene.

Mens forrige ukes kunngjøring fra AMD inkluderte indikasjonen på at selskapet jobbet med en ny x86-kjerneutforming, virker det fortsatt langt unna - etter at K12 ARM-baserte kjerne AMD nå lover for 2016. Det virker klart som AMD har bestemt at det beste alternativet ikke er å prøve å slå Intel på x86, men snarere å endre diskusjonen mot ARM-brikker.

Tanken er at ARM-kjerner, med sin arv i enheter med lite strøm, skal muliggjøre minst mer strømeffektive serverbrikker. Tross alt dominerer ARM kjerner stort sett telefoner og nettbrett slik Intels dominerer servere.

Dette er selvfølgelig ikke en ny idé. Selskaper som Marvell og Calxeda (opprinnelig Smooth-Stone, og nylig lukket) begynte å snakke om konseptet med ARM-baserte servere for omtrent fire år siden. Men de første serverdelene var 32-bit, og selv om vi så noen systemer for et par år siden, har de ikke gjort noen virkelig innvirkning på markedet.

Nå ser vi 64-biters generasjon av ARM-serverbrikker. Applied Micro kan faktisk være først på markedet, etter å ha kunngjort at den 64-biters X-Gene 2-brikken vil bli sendt til våren. Denne brikken er basert på en dual-core prosessormodul med totalt åtte tilpassede ARM v8-kjerner, og selskapet har planlagt en oppfølging kalt X-Gene 3 med opptil 16 kjerner.

Andre selskaper som Marvell, Broadcom, Nvidia og Qualcomm viste alle 64-biters ARM-prosessorer rettet mot mobilmarkedet, hvor Nvidia og Qualcomm kunngjorde planer om å jobbe med tilpassede ARM-kjerner. Disse kan muligens også tilpasses for ARM-serverens prosessorplass. Og det går rykter om at nettbaserte selskaper jobber med sine egne 64-biters ARM-design også, men ingen kunngjøringer ennå.

Faktisk kommer de første applikasjonene til slike ARM-servere sannsynligvis fra et av webskala-selskapene, ettersom de skriver egne applikasjoner og teoretisk kan stille dem inn for å fungere best mulig med prosessorene, spesielt i applikasjoner der CPU-ytelsesbehovet er mindre enn målet om å være krafteffektiv.

Tidligere i år spådde AMDs Andrew Feldman at innen 2019 vil ARM-brikker kommandere en fjerdedel av servermarkedet, med tilpassede ARM-prosessorer som blir normen for datasentre.

I mellomtiden er det andre alternativer. IBM har opprettet OpenPower Consortium, designet for å ta sin Power-arkitektur (som den bruker i sine high-end-servere) og utvide det til et bredere utvalg av forskjellige serverdesign. Delvis virker dette defensivt, i og med at proprietære Unix-systemer ser ut til å miste markedsandeler, og det er ikke fornuftig å designe nye kjerner med mindre du kan lage nok sjetonger.

IBM kunngjorde nylig sine første servere basert på den nye Power 8-designen som hevder at designene kan analysere data 50 ganger raskere enn x86-servere. Det gjenstår selvfølgelig å se, men det har historisk sett vært en kraftigere linje. (Power-arkitekturen konkurrerer med Sparc-brikkene så vel som Intels Itanium, selv om alle de har mistet bakken for x86-systemer de siste årene.) Slike brikker har lenge vært posisjonert som mer kraftige enn x86-design, og spørsmålet er om de kan være effektive også.

Det er en grunn til at jeg var interessert i å se Nvidia og Google blant selskapene som ble med i OpenPower Consortium. Spesielt viste Google nylig frem et Power8-serverkort og sa at det jobbet med å portere programvarestakken sin til Power.

Igjen er det selskapene på nettet - Google, Facebook, Amazon, etc. - som er best posisjonert for å bruke en ny arkitektur. Så langt har det vi har sett mest indikasjoner på støtte og noen få mindre tester, og det viktigste trinnet vil være hvis noen av disse selskapene faktisk distribuerer et betydelig antall Power- eller ARM-brikker for å kjøre en stor del av infrastruktur.

Selv om en slik chip kan få den kritiske massen den vil ta for å gjøre det verdt å porte programvare til en ny arkitektur, er et åpent - men veldig kritisk - spørsmål.

Det ser ut til at ARM-økosystemet, som sannsynligvis vil selge hundrevis av millioner av 64-biters chips i mobilmarkedet de neste par årene, har et bedre skudd enn Power, men du kan ikke telle IBM ut, spesielt hvis Google interesserer seg virkelig.

I mellomtiden har Intel tatt mange skritt mot å diversifisere serverlinjen. Mainstream-kategorien kalles nå Xeon E5, rettet mot enkelt- og dual-socket-servere, nå tilgjengelig med opptil 12 kjerner. Selskapet har en linje kalt Xeon E7, rettet mot multisocket-servere. Dette ble nylig oppdatert til å omfatte modus med opptil 15 kjerner og 30 tråder, med en 8-kontakts versjon som nå kan håndtere opptil 12 TB minne. For servere med én socket har Intel nå Xeon E3-familien, med opptil fire kjerner. Og i mikroserverkategorien - der de fleste av ARM-serverne har vært målrettet, har selskapet nå 64-biters Atom C2000-linjen kjent som Avoton, som nå er tilgjengelig med opptil åtte kjerner.

Selv om Intel har sagt at den tror mikroservere vil være en relativt liten del av markedet, ønsker den helt klart ikke å forlate en åpning for AMD eller noen av de ARM-baserte leverandørene.

Et stort spørsmål er bare hvor mye av et marked det er for servere med lite strøm. Gartner mener at mikroservere potensielt kan stå for opptil 15 prosent av markedet, men som Gartner-analytiker Sergis Mushell påpeker, selv der er Avoton en reell konkurrent, og andre selskaper vil måtte undergrave det på pris. Og han bemerker at Intel har enorme stordriftsfordeler, spesielt i Xeon-familien, ettersom det ikke bare brukes på datamaskiner, men også i lagringsmatriser og noen nettverksprodukter.

Det er veldig sjelden når en leverandør kan dominere en hovedkategori innen teknologi i så lang tid. Selv selskaper som mer eller mindre oppretter en kategori, befinner seg vanligvis i en viss konkurranse. Så det vil være interessant å se hvordan Intel reagerer hvis det faktisk får litt mer konkurranse på serverområdet.

Min gjetning er at enhver reell bevegelse mot nye arkitekturer fremdeles er minst et par år unna, siden de første selskapene trenger å få programvarestablene sine som jobber med nye arkitekturer (og det er grunnen til at jeg forventer at folk på nettet skal gå først, når de kontrollerer sin egen programvare). Så må de teste og se hvordan det faktisk fungerer i stor skala i den virkelige verden på de mest lovende applikasjonene. Først senere ville jeg forvente å se distribusjoner i større målestokk og kanskje mer migrering av programvareklasse. Det er en prosess som i beste fall vil ta et par år, men det er absolutt verdt å se på.

Redaktørens merknad: Denne historien ble oppdatert 5/15. En tidligere versjon omtalte et AMD-kodenavn som Barcelona i stedet for Bulldozer.