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主板|谷歌要用SoC代替主板了吗？

最近 ， 谷歌的系统基础设施副总裁阿米特·瓦达特(Amit Vahdat)在一篇博客文章中表示, 谷歌将会用“位于同一芯片上或一个封装内的多个芯片上的SoC” ， 去逐渐替代“组件集成在一块用几英寸长的电线隔开的主板” ， “SoC就是新的主板” ， 这个方向将是“谷歌的下一步” 。
Amit这么一说 ， 听起来好像谷歌还在用着20年多前的计算机 ， 主板上有各种各样的分立功能芯片 ， 谷歌急需提高系统集成度来降低主板上互联电路的成本 ， 提高性能 。但实际情况真的是这样吗？
一块几年前的Intel Xeon服务器处理器的单socket主板 ， 可以很清楚的看到 ， 除了中间占了最大面积的处理器槽位以及网络芯片外 ， 整个主板上只剩下各种物理接口、电源管理、电阻电容等辅助器件 。
而中央的Xeon内部集成了多核处理器、显示控制器（GPU）、PCIE控制器、DDR Memory控制器 ， 处理器核也集成了对多媒体、压缩、加密的专用指令模块 ， 几乎所有的纯数字电路逻辑 ， 都已经集成到Intel处理器内部 。
这难道不是一个SoC -- System on Chip吗？无论什么样的SoC ， 主板和物理信号接口总还会是存在的 ， 服务器级别的大容量内存目前也很难完全集成到芯片或封装内部 ， 所以我们看到的已经是一个高度集成、基于SoC处理器的服务器系统 。
很显然 ， “SoC就是新的主板”的说法并不准确 ， 而“用SoC代替主板上分立的功能组件”是一个早就发生了的事实 ， 那么Amit提到的谷歌SoC创新到底指什么？
【主板|谷歌要用SoC代替主板了吗？】让我们再看看Amit的博客文章 ， 他提到了2015年开始的谷歌自研TPU芯片项目（ Tensor Processing Unit  ， 面向AI加速 ， 目前已经发展到第三代） ， 2018年谷歌的VCU项目（Video Coding Unit ， 面向视频流加速处理） ， 以及2019年的OpenTitan项目（开源安全芯片 ， 基于Titan芯片） ， 从这些项目中诞生的 ， 恰恰是Amit所提到的“主板上分立的功能组件” ， 也就是独立的功能芯片 。
谷歌已经从TPU等芯片的大规模应用中尝到了甜头 ， 结合谷歌的软件和AI算法之后 ， 目前谷歌翻译、谷歌Colab、谷歌图像、部署在谷歌云上的各类客户应用等都在大规模使用TPU芯片 。
当这样的功能组件芯片取得大规模应用的成功之后 ， 谷歌下一步要干什么？
当然是像过去20年业界一再发生的一样 ， 将这些新功能组件集成到处理器SoC内部 ， 进一步降低成本和功耗并提高集成度 。在通用处理器市场还牢牢掌握在Intel等厂商手中的情况下 ， 谷歌必须考虑设计自己的SoC处理器来完成它的目标 。
这就很清楚了：Amit所指的SoC创新 ， 并不是指简单地用SoC电路去替代主板上多个分立功能单元 ， 而是从谷歌的应用需求出发 ， 超越现有的通用服务器SoC去定制符合特定应用需求的多样化SoC处理器 ， 我们可以称之为“定制SoC处理器” 。
类似的 ， Nvidia公司在2019年收购的Mellanox ， 其长远目标同样是将Mellanox公司所创新的SmartNIC功能模块集成进自己的新一代SoC处理器 。同样 ， 亚马逊、微软、华为、阿里巴巴等云厂商也都已经或布局了自己的SoC芯片产品和研发团队 。
为什么这些系统产品巨头们都把眼光投向了小小的芯片？因为未来的产品创新和竞争都会紧密围绕定制SoC芯片展开 ， 在一颗芯片或封装内的完整系统才有最优化的性能和功耗 ， 再加上跟软件系统的紧密配合 ， 会给系统产品厂商带来最大的竞争优势 ， 这里最典型的例子就是芯片、硬件系统、操作系统直到应用系统全面开花的苹果公司 。
跟我们过去已经习惯看到嵌入式系统领域有大量的定制SoC一样 ， 桌面电脑、云计算和服务器领域同样会诞生更多的定制化处理器 。
定制SoC处理器代表了整个芯片行业的未来：从应用系统需求诞生出创新的功能芯片 ， 然后功能芯片被定制SoC处理器吸收进去 ， 甚至新的创新功能被直接集成进SoC处理器 ， 这个过程将会一再重复而且周期越来越快 。
同时 ， 近年来逐渐放慢的通用处理器性能进步 ， 也让业界对定制SoC处理器的性能优势要求逐渐放低 ， 类似更贵的石油会推动新能源的发展是同样的道理 。


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