拆解諾基亞最新推出的無線電設備，我們很快就會發現其中包含大量採用新型5納米製程工藝的電晶體。這些晶片可能源自台灣一家晶圓代工廠，而且就在短短三年之前，我們還完全無法設想這類先進工藝會在除旗艦級智慧型手機之外的產品中出現。而5納米製程登陸無線接入網（RAN），也標誌著製造商們在先進晶片技術方面正一刻不停地向前探索。
就製程工藝而言，數字越小，則代表晶片越好。簡單來講，更小的製程讓晶片製造商能把更多電晶體塞進同一塊晶片。對諾基亞這類企業來說，這意味著產品的性能更高、消耗的電力卻更少。諾基亞公司移動網路業務部門負責人Tommi Uitto表示，如此一來晶片的容量、連接性、能耗和產品成本都將隨之得到優化。
但我們還不清楚，作為一類專用集成電路（ASIC），定製化RAN晶片能否在未來迅速適應這股升級浪潮。每一年，RAN整體市場都能產生400至450億美元的銷售額。與此同時，根據半導體行業協會（SIA）公布的數據，去年整個半導體市場的收入約為5740億美元。由於體量相對較小，RAN市場似乎不具備從一代製程工藝快速轉向下一代製程工藝的研發能力。
性能極限
英特爾當然意識到這部分市場是個機會，也許未來RAN支出中會有幾十億美元從定製晶片產品流向英特爾的x86「通用」處理器當中。英特爾網路與邊緣部門負責人Sachin Katti在今年移動世界大會的採訪中表示，「我們每18到24個月就進行一次持續交付與更新。而受到市場規模所限，定製晶片無法每18到24個月更新一次設計。」
這個邏輯很有說服力。英特爾公司去年的總收入為631億美元，甚至比整個RAN行業的體量還大。在主要為伺服器中央處理器（CPU）供應x86晶片的數據中心和AI部門，英特爾的銷售額約為192億美元。這些晶片與英特爾打算推向RAN市場的晶片採用了相同的底層技術，因此具備一定通用性。換句話說，英特爾將由此獲得更大的潛在市場，有望賺取更多資金用於技術再投入。
英特爾的合作夥伴和電信企業對這一言論相當配合，其中也包括日本樂天。樂天公司使用英特爾晶片在日本建立了第四大移動網路，並在英特爾晶片之上又設計出面向其他電信企業銷售的軟體。樂天旗下供應商子公司Rakuten Symphony首席商務官Rabih Dabboussi表示，「受市場體量的推動，這部分晶片背後擁有大量研發投資，能夠為下一代乃至再下一代產品做出遠景規劃。因此，這些CPU才能突破特定供應商所開發ASIC的性能極限。」
愛立信是目前世界上最大的RAN晶片開發商之一，其承認通用處理器與其ASIC間的差距正在縮小。去年，愛立信在研發領域投入了約46億美元，但這筆錢並沒有全部用於ASIC，雲RAN也在最近的收益報告中被確立為另一個重點方向。諾基亞的投資大約為50億美元，分布在各個網路和軟體部門。至於英特爾，其過去一年的研發預算高達175億美元。
對決Arm
但這場RAN之戰並非英特爾與幾家網路設備製造商間的直接對抗，決定勝負的核心也不只是製程工藝。大部分傳統RAN基礎設施中的ASIC採用Arm制定的藍圖，而Arm是一家目前歸日本軟銀所在的英國公司。正如英特爾在伺服器領域占據統治地位，Arm也作為全球大部分智慧型手機上的主導性架構而廣為人知。這兩位王者，正在將自己的勢力推向對方的疆土。
雙方有著相當鮮明的區別。在技術層面，x86是一種複雜指令集計算（CISC）架構，而Arm採用精簡指令集計算（RISC）。受篇幅所限，本文無法討論太多，二者之間的邊界也互有重疊，但RISC一般以輕量級、低能耗等特點而著稱。
我們以蘋果為其新一代計算設備開發的Arm M1處理器為例。任何用過上代英特爾晶片MacBook的朋友，肯定都對內部風扇如直升機葉片般呼嘯狂圈的場景記憶猶新。在轉向M1之後，蘋果不僅成功消除了令人煩躁的散熱聲，還絲毫沒有影響到新一代設備的強大性能。
二者在商業上也存在很大區別：跟英特爾不同，Arm並不親自製造晶片。相反，Arm會把設計成果授權給多家製造商，其中包括蘋果。在RAN方面，Arm的客戶包括華為等大型設備製造商，此外還有博通、Marvell、英偉達和高通等半導體專業大廠。在Arm的藍圖之上，各家廠商又貢獻了自己的技術魔法，包括與愛立信和諾基亞合作打造自己的定製ASIC。
Arm的擁護者表示，x86對於RAN之內的計算密集型基帶處理（即RAN軟體棧的L1層）來說並不是最佳選擇。來自電信運營商的聲音也支持這種判斷。沃達豐首席網路官Andrea Dona在最近與分析師和記者會面時，就提到他們公司曾嘗試在x86處理器上運行基帶功能，並發現電力消耗有所增加。
就連x86處理器的另一大供應商AMD，也明確表示在RAN領域支持Arm。AMD公司電信垂直業務主管Nick Hancock表示，「Arm擅長的就是高級加速，也就是L1層組件的高性能表現。就編寫代碼的靈活性和易移植性等指標來看，x86是L2和L3層的正確選擇。這是迄今為止大多數行業實踐得出的結論，我覺得這個結論不會發生根本性轉變。」
虛擬化風波
那麼，為什麼會有人優先考慮x86？簡單來講，對於試圖對RAN做虛擬化的電信公司來說，x86確實是最簡單的方法。在傳統ASIC中，硬體和軟體之間緊密聯繫，實際上使其成了一種垂直的孤島。如果能將其拆分開來，電信公司就能在支持網路功能和IT工作負載的同一硬體/雲平台上託管RAN軟體。
這種虛擬化的本質，就是轉而使用通用型處理器，而這塊市場的主導者目前就是英特爾和AMD。根據Counterpoint Research公布的最新數據，英特爾去年占數據中心CPU市場中約71%份額，而AMD的份額也接近20%。餘下僅有約9%歸屬於其他公司，包括Arm的各許可企業。
正如AMD的Hancock所言，電信行業中沒有懷疑x86在RAN軟體棧中L2和L3層的適用性。而通過所謂內聯加速技術將定製晶片引入L1層，可能會增加複雜性和成本。英特爾的Katti表示，虛擬化的障礙正在於此。
他之前曾在採訪中表示，由於ASIC不屬於共享資源，所以運營商無法在其中使用跟其他領域相同的Kubernetes工具升級軟體（Kubernetes是目前雲原生軟體的主要開源管理平台）。另外，運營商也會被「鎖定」在同一家供應商的硬體和軟體包當中。
但其中一些觀點目前仍存在爭議。首先，英特爾自己的L1層產品中包含一套名為FlexRAN的參考設計，但同樣存在嚴格的供應商鎖定問題。沃達豐網路架構總監Yago Tenorio表示，雖然不強迫用戶使用，但基於FlexRAN編寫的軟體無法移植到其他晶片平台，甚至不支持來自AMD的x86晶片。Hancock表示，「從許可表述來看，它就只能在英特爾家的處理器上使用。這就像買了車，卻沒有車鑰匙。」
不少消息人士還提到，Red Hat、VMware和Wind River等公司都允許在此類資產中使用相同的Kubernetes工具。部分網際網路巨頭似乎也提供這類選項。AMD高級業務總監Gilles Garcia表示，「目前最需要的是一個像VMware、Red Hat或者AWS這樣的硬體抽象層，把軟體從硬體中獨立出來。」
至於共享的意義，虛擬化的最大好處就是將硬體資源匯集起來以供其他非相關功能使用。處理L2和L3層軟體的中央單元，在理論上也應該能用於支持其他工作負載。但是，目前幾乎沒人指望L1層的分布式單元能夠分出精力處理其他工作負載。不過問題不大，只要在網路拓撲中專門將L1層設定為使用定製晶片，那它就只需要專門做好這一件事。
前路迷茫
另外還需要算一筆經濟賬，就是說這種大多搭載在伺服器網路接口卡（NIC，也稱SmartNIC）上的額外晶片到底有沒有成本效益。AMD的Hancock表示，核心網路領域已經在爭論這個問題。「看看目前核心網路領域的主要參與者，就知道他們正在認真考慮把一部分工作負載移交給SmartNIC到底有沒有經濟價值。」
儘管如此，Marvell、高通、英偉達及更多潛在廠商對L1層「商用晶片」的進軍標誌著RAN市場正在發生重大變化，也是對英特爾RAN雄心的最大威脅。在上一財年之內，這三家公司的研發支出合計超過173億美元，已經與英特爾在此期間的投資總額大致相當。另外，也沒有跡象表明他們在製程工藝方面有什麼劣勢。
據一位不願透露姓名的內業高層人士所言，這三家公司都已經從台灣代工大廠台積電處採購了5納米晶片，反倒是英特爾仍在努力量產7納米晶片。Sapphire Rapids是英特爾最新一代至強品牌處理器，在今年正式投放市場前已經歷多次推遲。英特爾股價在過去兩年間下跌了一半，反映出投資者其踐行發展路線圖和代工業務的擔憂。
要想恢復市場信心，英特爾必須避免未來再次出現延誤。根據其雄心勃勃的計劃，下一代處理器應該使用3納米技術。然而，電信行業對英特爾能否實現目標普遍持懷疑態度。希望英特爾能夠一舉成功，這雖然不足以顛覆Arm在RAN領域的統治地位，但至少能讓人們再次看到當初那個胸懷大志、勢不可擋的晶片巨頭。
