1. 程式人生 > >國內CPU的發展現狀

國內CPU的發展現狀

眾所周知晶片是我國資訊產業發展的核心領域,自從中興事件之後,國家領導人也更加的認識到了這一點。開始大力的支援發展我國自主的晶片研發工作,不想在受制於人。在整個晶片行業CPU則代表的晶片中的最核心技術,在CPU設計方面我國與發達國家相比還有顯著的差距。雖然經過多年的努力,技術差距已經有了顯著的縮小,在是在民用商業領域內,仍然沒有看過國產CPU的身影。目前Intel+window的商業聯盟,完全壟斷了我們的民用市場,要想實現我國自主研發的替代,不是幾年的發展就能實現的,這需要軟硬體的結合,擁有我們自主研發的CPU和自主研發的軟體生態的完善,能夠滿足人們日常的工作的需求,這不是短期內就可以實現的,沒有幾十年的積累是,建立一套自己的軟硬體昇天體系是不可能的。今天就目前我所瞭解的國內CPU發展的現狀做個總結吧。

具我所瞭解,我國目前現階段出現的CPU的架構大致分為以下5個體系,每個體系都有比較具有代表性的公司,下面我們就依依介紹以下每個體系中的公司和其特點,以及其產品的應用領域,希望大家看過這篇文章之後,能對我國的CPU行業有個簡單的瞭解。

(1)MIPS體系

(2)x86體系

(3)Power體系

(4)Alpha體系

(5)ARM體系

MIP體系:

MIPS體系具有代表性的晶片設計公司主要有兩家公司,一家是目前比較火熱的龍芯,另一家是主打嵌入式晶片設計的公司名字叫君正,不知道這兩家公司是否都聽說過。下面詳細的介紹下這兩家公司。

(a)龍芯

龍芯CPU是由中國科學院計算技術研究所龍芯課題組研製,由中國科學院計算技術所授權的背景神州龍芯積體電路設計公司研發(目前的龍芯中科技術有限公司)。龍芯的產片目前主要有龍芯1號,龍芯2號,龍芯3A,以及龍芯3B等系列產品。其中龍芯一號頻率為266MHz,最早在2002年開始投入使用。龍芯2號的主頻為1GHz,主要用於低端的筆記本和一些高階的嵌入式裝置中。龍芯3A系列是商用4核處理器,主頻可達1.5GHz,功耗在30W左右,比較適合筆記本的晶片。目前很多黨政辦公和一些教育機構採用的國產處理器的晶片就是龍芯3號為主。龍芯3B系列是8核處理器,支援向量運算,峰值計算能力可以達到每秒1.28*1000億次運算,具有很高效能的功耗比。適用於高效能運算機和高階的伺服器領域。目前在軍隊和一些保密單位已經大規模的採用龍芯的處理器,其發展前景還是比較樂觀。龍芯的指令集完全相容MIPS32和MIPS64的指令集,並在此基礎上開發了屬於自己的指令,現階段龍芯已經永久的買斷了MIPS指令的使用授權,從自主可控的角度來講完全是自主可控的,將來不會再出現被別人卡脖子受限於人的局面。目前龍芯的發展局面所涉及嵌入式,PC,以及伺服器都有所涉及,但是市場還沒有真正的開啟,目前主要的市場還在於軍隊以及黨政辦公教育等領域,而真正的民用市場還沒有涉及,所以要想發展壯大,民用市場是一塊很大的肥肉,只要能打進去,其銷量不可估計。當然要開啟民用市場,首先要跟上的就是與處理器相隨的軟體生態,目前龍芯在自己做作業系統也和多家軟體機構做上層軟體的 適配工作,所以軟體的完善對龍芯來講及其重要,MIPS架構與ARM架構相比,軟體生態這時其先天的不足。當然處理器的效能和穩定性也及其的重要。只要軟體跟得上使用者用的好,能和window 相媲美,那麼取代x86的屬於龍芯的時代即將到來。

(b)君正

北京君正和龍芯一樣是屬於MIPS陣營的,君正與龍芯不同其主打嵌入式領域,是專注於可穿戴,物聯網領域的本土IC設計公司。由於嵌入式領域的軟體一般按需求定製 ,這導致智慧可穿戴市場的一部分可穿戴產品和應用軟體具有專用性,軟體生態鏈比較短,加上應用需求的多樣化,因此不能用一套通用的方案來滿足所有人的需求。所以在這個領域不可能出現一家公司 壟斷的局面。因此在智慧可穿戴市場不容易出現PC和移動手機市場那樣被X86和ARM架構所壟斷的場面。智慧可穿戴晶片和物聯網晶片對效能要求不高,大部分關注點應該在於低功耗,廉價和尺寸等方面因素,所以君正的產片完全滿足其要求。x86處理器不可能應用於該領域,ARM陣營的IC設計公司受制於較高的授權費用,在晶片產量跟不上的情況下,並不具備市場上的競爭力,所以對於擁有十多年晶片設計經驗和技術積累的君正來說,在該領域的發展還是很客觀的。目前國內在智慧手錶和智慧家電等領域應用比較 廣泛。

X86體系:

(a)北大眾志

北京北大眾志微系統科技有限責任公司成立於2002年,是我國積體電路設計行業的重要骨幹企業。2005年AMD與中國政府達成了協議,科技部制定北大微電子中心接受AMD Geode-2處理器的授權,AMD無疑是X86架構,中國因此獲得了x86的技術。不過Geode-2屬於AMD的嵌入式處理器,因此北大眾志也專注於嵌入式領域。從自主可控的角度來講,並不是屬於自主可控,其授權一旦停止,就將面臨受制於人的局面。

(b)兆芯

上海的兆芯也是一家x86架構的國內晶片設計公司,目前已經被很多人所熟知。眾所周知,x86架構的核心技術在於AMD和Inel這兩家公司所掌握的技術,美國政府是會嚴格控制器授權的。除了這兩家公司,中國臺灣的威盛(VIA)也曾經授權擁有x86架構。兆芯是從Intel拿到授權,並在此基礎上 自己研製了ZX—C處理器,並於2015年實現量產,28nm四核處理器,其主頻可達2G,並且支援國密演算法加密,2017年兆芯宣佈其新一代ZX—D系列4核8核處理器已經流片成功。目前其用用領域主要是在伺服器領域,在中興事件之前,在國產化圈內其銷量還是比較可觀的,但是中興事件之後,從自主可控的角度,其完全不是屬於自己可控,現在在國產圈內,市場份額在漸漸減少。

(c)海光

除了上海兆芯,還有天津的海光也是屬於一家國產的擁有x86授權的晶片設計公司。2016年AMD宣佈與中國 天津海光投資公司達成協議,將x86技術授權給海光公司。並且雙方 還會成立合資公司,授權並生產伺服器處理器,據稱為開啟中國高效能 伺服器市場,AMD這次授權給海光的是頂尖的x86技術。目前其效能確實不錯,但是在國產化圈內,使用其產品的時候,還是會估計到其並非自主可控的事實。

Power體系:

(a)中昊巨集芯

具有藍色巨人支撐的IBM的Power架構 一直是 高效能的代言,IBM在2013年聯合NVIDIA等公司成立OpenPower開放聯盟,其他公司也獲得了Power架構的授權,此後,還推動誠意了中國的Power技術產業聯盟,與多家公司簽署了授權協議,中昊巨集芯就是其中的一家公司,中昊巨集芯成立於2013年,目前在國內的國產化市場內,並沒有見到其產片的影子,相信若干年後,能夠在市場上見到其產片。

Alpha體系:

(a)申威

申威處理器或者申威CPU簡稱“SW處理器”,申威對自主的Alpha架構不斷深化升級,在雙核Alpha基礎上拓展了多核架構和SIMD等特色的擴充套件指令集。其產片主要面向高效能的計算服務領域,在2016年國際超算大會上,基於申威26010處理器的神威太湖之光超級計算機系統首次亮相併奪冠,其峰值計算能力能夠達到每秒1.25*10的8次方運算,成為世界上首臺執行速度超過10九次方億次的超級計算機。目前在伺服器領域,應用比較好,其高效能和穩定性得到了廣大使用者的青睞。

ARM體系:

ARM體系相信是大家瞭解最多的一個架構,目前我國擁有ARM架構授權的公司不少,但是其授權方式不同。ARM的授權方式有兩種,一種是授權其“ARM處理器IP”給合作伙伴,合作伙伴可以直接使用其處理器IP設計SOC晶片。另一種授權方式是授權其“ARM架構”給合作伙伴,合作伙伴基於ARM架構自主研發其 處理器核。然後使用處理器核來設計SOC晶片。在自主可控的領域內,直接獲得ARM處理器IP的公司並不屬於自主可控自主研發的公司。目前國內拿到ARM架構授權的公司主要有飛騰,華為的海思和展訊。下面詳細的介紹下這兩家公司。

(a)飛騰

飛騰公司是中國國防科技大學高效能處理器研究團隊建立的企業,國防科技大學多年來在 CPU 領域海思積累了很雄厚的技術實力。2016年天津飛騰公佈了最新的產品FT2000,它最早亮相於2015年的HotChips大會,代號火星定位於高效能的伺服器領域,FT2000採用ARMv8指令集,但是使用自研核心 不同於市場上的ARMv8核心。FT2000之所以引人矚目還是因為其效能方面真的很突出,包括高達64個FTC61處理器核,其公佈的Spec2006測試中,成績非常突出,這是國產伺服器晶片第一次在效能上追平了Intel的跑分。目前在伺服器領域有較好的市場份額,和龍芯一樣都是目前比較火熱的自主可控晶片廠商。飛騰擁有ARM架構先天的軟體生態優勢,目前在國產圈內,市場依然不錯。

(b)華為海思

華為海思目前是我國技術最強大的晶片開發商之一,華為的麒麟晶片在效能上與高通三星這些領先的晶片企業處於一個水平。其產片目前主要應用於移動手機裝置,高效能的伺服器領域也有較好的市場份額,目前還要進軍國產圈,這無疑不是一個噩耗對國產圈內的其他晶片廠商來說,華為的實力大家是有目共睹的。在十二五科技創新成就展上,華為展出了一臺ARM平臺的伺服器“泰山”配備自主研發的ARM64架構的64位處理器“Hi612”採用臺積電的16nm工藝,擁有多大16核並且相容ARMv8指令集,取得了不俗的表現。相信未來華為在這方面的表現將更加突出。

(c)展訊

除華為之外,展訊是另一家國內手機晶片的翹楚。2016年展訊的晶片出貨達到了6.7億套,2017年宣佈成功研發其自主的ARM架構的處理器,宣稱在SC9850 4核(Context-A7)晶片同樣大的面積上實現了6核的設計,功耗和效能都可以按照自己的配置實現。標誌著展訊將成為除蘋果和三星兩家智慧手機廠商之外繼高通之後的第二家擁有自主ARM架構的手機CPU晶片廠商。

(d)華芯通

2016年,美國高通公司和中共貴州整蠱聯合出資成立了一家晶片公司——華芯通半導體,旨在專門為 中國市場設計與開發伺服器專用晶片的公司。華芯通已經獲得ARMv8-A架構的授權,並代表中國成為全球第二大資料中心市場,該授權將幫助華芯通在快速擴充套件的中共伺服器市場推出先進伺服器設計技術,幫助中國企業在本土市場提供基於ARM的伺服器技術,從而推動高效伺服器解決方案的大規模部署。目前的市場還沒有開啟,為來如何我們拭目以待。