详解六大国产CPU处理器 |
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![]() 纵观全球,Intel、AMD两大巨头领跑通用CPU(桌面与服务器CPU)市场;国内,国产CPU正处于奋力追赶的关键时期,以飞腾、鲲鹏、海光、龙芯、兆芯、申威等为代表的厂商正全力打造“中国芯”。 本文将重点围绕国产CPU的发展历程与当前产业链各领军企业的布局情况作详尽解读,具体如下: 1、国产CPU发展历程回溯 2、飞腾:PK生态的主导者 3、鲲鹏:快速崛起的领导者 4、海光:性能领先的实干者 5、龙芯:完全自主的引领者 6、兆芯:合资CPU的探路者 7、申威:为超算而生的强者 一、国产CPU发展历程回溯 回溯中国的国产CPU发展历程,可分为三个阶段: ![]() 转折:上世纪80-90年代。1985年,中科院计算所、半导体所有关研制大规模集成电路的单位和109厂合并,成立中科院微电子中心。但这一时期,由于政策支持力度有所减弱等原因,产业完全市场化但自主性不足。 提速:21世纪初至今。从“十五”开始,国产CPU自主性的问题再度提上议程,产业政策不断加码。泰山计划、863计划等催生了一批国产CPU品牌,2002年,我国首款通用CPU——龙芯1号(代号X1A50)流片成功。2006年,“核高基”重大专项推出,“高”即为高端通用CPU。2014年,我国发布《国家集成电路产业发展推动纲要》,国家集成电路产业投资基金(简称国家大基金)第1期成立,主要投资集成电路制造企业。2019年,国家大基金第2期成立,主要投资应用端。 在经历数十年的艰辛探索后,目前,国产CPU产业已初具规模,涌现出一批领军企业。我们根据CPU指令集体系进行分类: 1)复杂指令集(CISC)下,以X86架构为主,国内代表厂商包括海光、兆芯; 2)精简指令集(RISC)下,涉及ARM架构、MIPS架构、Alpha架构等,国内代表厂商包括鲲鹏(ARM)、飞腾(ARM)、龙芯(MIPS)、申威(Alpha)等。 ![]() 飞腾CPU由国防科技大学研究团队创造,起步于1999年。目前是国资比例最高(CEC通过中国长城控股)的国产CPU企业,是聚焦国家战略需求和重大项目的CPU国家队。在以往信创项目中具有较强的实战经验。曾先后尝试X86、Epic、SPARC、ARM四个指令集,并以SPARC开源代码为基础设计了FT-1000、FT-1000A、FT-1500等CPU。之后出于生态考虑,获得了ARM指令集授权,集成全自主处理器内核,形成了覆盖桌面、服务器和嵌入式等领域的完整产品线。 在生态建设上,飞腾作为独立的芯片供应商,只提供芯片,秉承开放策略,与所有整机厂商都是对等的开放合作的关系,且全栈各层次生态伙伴众多,用户有更多选择,供应链安全性有保障。 ![]() ![]() 2019年5月,基于FT-2000+/64的服务器产品群在福州数字中国峰会上发布。芯片能效(性能功耗比)方面,与其他芯片相比飞腾优势明显;数据库等应用的实测性能对比其他一些国产芯片也相对占优。 ![]() ![]() 在SPEC 2006测试中,全芯片实测整数计算得分61.1,浮点计算得分62.5,相比上一代的FT-1500A/4提升近1倍,访存带宽提升3倍。目前,FT-2000/4已和国产银河麒麟操作系统完成适配工作,包括联想、长城等整机厂商正在开展终端和板卡研制。 生态健全完善,融合移动生态。飞腾与国内1000余家软硬件厂商构建起了国内最完善最庞大的生态体系,仅2019年就新开案板卡设计430余款,已与千余家软件进行了适配和应用。此外,飞腾兼容安卓生态,在飞腾台式机上可以运行200万级安卓应用,极大拓展了飞腾生态。 具备系统级的安全可信:飞腾是唯一一个完整定义并实现了安全处理器平台架构规范的芯片厂商,考虑了密码加速引擎、密钥管理、可信启动、可信执行环境、安全存储、固件管理、量产注入、生命周期管理、抗物理攻击及硬件漏洞免疫等完整的安全要素,可以有效防止处理器出现安全短板,提升处理器的安全性。 PK体系赋能信息技术应用创新。飞腾CPU积极参与CEC(中国电子集团)主导的PK(即飞腾Phytium CPU和麒麟Kylin操作系统)体系建设,打造安全可靠的中国计算机软硬件基础体系国家队。 三、鲲鹏:快速崛起的领导者 鲲鹏是华为计算产业的主力芯片之一。为满足新算力需求,华为围绕“鲲鹏+昇腾”构筑双算力引擎,打造算、存、传、管、智五个子系统的芯片族,实现了计算芯片的全面自研。鲲鹏系列包括服务器和PC处理器。近年来,华为先后推出Hi1610、Hi1612、Hi1616等服务器CPU产品,不断实现主频与核数的提升,并最终开发出当下的旗舰产品鲲鹏920与鲲鹏920s,分别用于服务器和PC机。 ![]() ![]() ![]() ![]() 四、海光:性能领先的实干者 海光芯片性能领先,中科曙光为重要股东。海光信息技术有限公司是国内高性能计算机龙头中科曙光的参股子公司。2014年,在天津注册成立;后历经数次股权变更,2018年10月,中科曙光以5.5元/股受让海光信息1.948亿股股权,受让后合计持有海光信息36.44%股权,为海光信息第一大股东。 2016年,海光信息同AMD达成合作,共同合资成立两家子公司,引入X86架构授权。其中,成都海光微电子技术有限公司拥有授权IP所有权,并负责芯片生产,成都海光集成电路设计有限公司负责芯片设计及销售工作。基于AMD提供的Zen1架构,海光开发出8核心桌面版CPU Dhyana、32核心服务器版CPU Dhyana Plus。 ![]() ![]() ![]() 不过,海光的技术来源一致困扰受制于合资的外资公司(AMD 占股51%),往往易受到质疑。而且技术的后续升级也可能存在一定难度(AMD只授权了上一代架构 Zen)。另外,海光不支持移动生态,在移动生态方面劣势较大。 五、龙芯:完全自主的引领者 龙芯是我国最早研制的高性能通用CPU系列。2001年,龙芯起步于中科院计算所,曾得到863、973、核高基等项目的支持,先后成功流片我国首款通用CPU龙芯1号、首款64位通用CPU龙芯2B、首款主频超过1GHz的通用CPU龙芯2E、首款四核CPU龙芯3A等,完成底层核心技术的积累。 2010年,中科院、北京市政府共同牵头出资,龙芯中科技术有限公司正式成立,开始产业化运作。但龙芯基本上是民营企业,其目前的注册资本2.499亿元,有八个股东,其中中科院计算所(国资)25.21%,北京天童芯源科技公司(胡伟武个人投资260万元,占47.54%;其他股份为早期高管所有)25.21%,龙芯员工持股平台8.4%,其他5个股东是民间资本(上海鼎晖华蕴等)41.18%。 ![]() 目前,龙芯共有三个产品系列定位。3号大CPU面向桌面/服务器类应用,定位Intel酷睿/至强系列;2号中CPU面向工控和终端类应用,定位Intel阿童木系列;1号小CPU面向特定应用与需求,曾用于北斗卫星、石油勘探、智能设备(门锁、水表、电表)等方面,实现“上天入地,守卫国门,保护家门”。 ![]() 第一代,基本可用。3A1000、3B1500单核性能较低,SPEC CPU2006测试分值仅2-3分,打开20M文档需要33秒,用户体验一般。 第二代,可用。3A/B3000四核处理器采用28nm工艺,主频1.35-1.5GHz,单核性能达到10-11分,超过凌动系列,打开20M文档仅需6秒。具有安全自主程度高、整机厂商品类多、国产化桥片方案等特点。目前,累计出货超过30万颗,是此前信创工程上份额最大的通用CPU。 ![]() ![]() 未来,提高主频和核数。3A5000四核桌面CPU将采用12nm工艺,单核性能争取达25-30分,与3A4000兼容,可原位替换,预计2020年二季度流片;3C5000十六核服务器CPU同样采用12nm工艺,支持4-16路服务器,预计2020年三季度流片。 需要关注的是龙芯不支持移动生态,在移动生态方面劣势相对较大。从龙芯国产生态体系分析,支持龙芯的整机相对较少,目前只有5家左右。而由于其芯片虚拟化能力相对不足,导致支持的云平台厂家较少。 六、兆芯:合资CPU的探路者 兆芯系列CPU由上海兆芯集成电路有限公司推出。公司成立于2013年,由上海市国资委下属企业和台湾威盛电子合资成立。公司基于X86架构,成功研发并量产多代通用CPU,形成“开先”、“开胜”两大产品系列,实现了“从双核心到八核心”、“从1.6GHz到3.0GHz”、“从处理器+芯片组方案到SoC单芯片方案”等多方面的发展与创新,具备自主演进发展的能力和条件。 ![]() KX-6000适配win7、win10等主流操作系统,SPEC 2006 INT RATE成绩为170分,单芯片性能已经达到7代i5的同等水平,应用体验大幅提升。 ![]() 兆芯生态具有优势。兆芯在实现技术创新与产品进步的同时,始终保持开放合作,最大化兼容X86生态的优势。兆芯CPU广泛应用于电脑整机、笔记本、一体机、服务器和嵌入式计算平台等,能够为党政办公、金融、教育、交通、网络安全、能源等行业提供可靠的解决方案。 ![]() ![]() 七、申威:为超算而生的强者 申威CPU由上海高性能集成电路中心研制,基于DEC公司的Alpha架构,并进行了指令集扩展和微结构自主创新,成功应用在国产超级计算机中。 在探索中迭代发展。2006年,申威1单核CPU研制成功,130nm工艺,主频900MHz。2008年,申威2双核CPU推出,同为130nm工艺,主频1.4GHz。2010年,申威1600十六核CPU推出,65nm工艺,运用于神威蓝光超算。2012年,申威1610、410相继推出,均为40nm工艺、1.6GHz主频,分别用于服务器和PC。申威现已形成高性能计算CPU、服务器/桌面CPU、嵌入式CPU三个系列产品线。 ![]() 申威信息安全产业联盟应运而生。目前已有包括上海高性能集成电路中心、中国仪器进出口(集团)公司、中电科技(北京)有限公司等在内的50多家成员,覆盖芯片设计、基础软件、工业控制、整机及方案、定制服务等多个行业领域。2020年3月,统信UOS也已完成对申威421系列、1621系列机型的适配。 ![]() 目前,在国际环境、产业政策、市场需求的联合驱动下,一大批国产CPU厂商奋楫前行,在工艺、性能、生态建设等多个方面不断取得突破,为CPU的自主可控、安全可信做出了贡献,并在“好用”的市场化道路上越走越远。 来源:兴业计算机 图文系网络转载,版权归原作者所有。不代表本公众号观点,如涉及作品版权问题,请与我们联系,我们将在第一时间协商版权问题或删除内容! 原标题:《详解六大国产CPU处理器》 阅读原文 |
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