【时讯】详解六大国产CPU解决器

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cpu作为计算机设备运算和控制的核心，负责指令的读取、解码和执行，由于研究开发门槛高，生态构筑困难，因此被认为是集成电路产业中的“珠穆朗玛峰” 纵观世界，英特尔、amd两家巨头均领先于通用cpu (台式机和服务器cpu )市场。 在国内，国产cpu正处于拼命追赶的关键时期，以飞腾、鲱鹏、海光、龙芯、兆芯、申威等为代表的制造商全力打造“中国芯” 本文详细解读了国产cpu的快速发展过程和现在产业链各领导公司的配置情况，具体包括: 1、追溯国产cpu的快速发展过程2、腾飞: pk生态的主导者3、鲱鹏:迅速崛起的领导人4、海光:性能领先者 1956年，半导体技术被列为国家新技术的四大紧急措施之一 此后，中国科学院计算、109厂、半导体所相继成立，锗晶体管、硅平面晶体管、集成电路等半导体器件相继突破，为109乙机、109丙机、156机的诞生提供了基础 1975年，随着大规模集成电路技术的兴起，中国第一台集成电路百万次计算机013架的研制成功 这个时期独立自主的产业迅速发展为我国的cpu事业奠定了坚实的基础 转变:上世纪80-90年代 1985年，中国科学院的计算、半导体都合并了开发大规模集成电路的单位和109家工厂，成立了中国科学院微电子中心。 但是，在这个时期，由于政策支持力减弱等理由，产业完全市场化，但自主性不足。 高速化:从21世纪初到现在 从“十五”开始，国产cpu的自主性问题再次成为议题，产业政策不断被编码 泰山计划、863计划等诞生了国产cpu企业品牌，2002年，中国第一个通用cpu龙芯1号(符号x1a50 )的流片成功 2006年，发表了“核高基”的重大专业领域，“高”是高端通用cpu 年，中国发布了《国家集成电路产业快速发展纲要》，成立了国家集成电路产业投资基金(简称国家大基金)第一期，是第一投资集成电路制造公司 2019年，国家大基金第二期成立，第一投资应用端 经过几十年的艰苦探索，现在国产cpu产业已经有了规模，出现了领导公司 我们根据cpu指令集体系分类:1)多在杂指令集( cisc )下，以x86架构为主，国内代表制造商包括海光、兆芯。 2 )在合理化指令集( risc )下，关于arm结构、mips结构、alpha结构等，国内代表制造商包括鲱鹏( arm )、飞腾( arm )、龙芯( mips )、申威 二、腾飞: pk生态的主导者腾飞cpu由国防科学技术大学研究小组创造，始于1999年 是目前国资比例最高的( cec通过中国长城控股)国产cpu公司，是集中于国家战术诉求和重大项目的cpu国家队 在迄今为止的信创项目中有很强的实战经验 先后尝试了x86、epic、sparc、arm四个指令集，根据SPRC开源代码设计了ft-1000、ft-1000a、ft-1500等cpu。 然后，从生态角度出发，得到了arm指令集的批准，整合了全自主的解决方案核心，形成了涵盖台式机、服务器、嵌入式等行业的完美产品线。 在生态建设中，腾飞作为独立的芯片供应商，只提供芯片，继承开放战略，与所有机器整体制造商是对等的开放合作关系，而且全栈各级生态合作伙伴很多，客户有越来越多的选择，供应链 服务器cpu:ft-2000+/64集成了64个ftc662解决方案核心、16nm工艺、主频率2.0-2.3ghz，首次应用于高性能服务器行业，性能为英特尔至强E5-2695 V3系列 在arm v8指令集兼容的产品中，ft-2000+/64在单核计算能力、单片并行性能、单片cache一致性规模等指标上处于先进水平 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 在芯片的能效(性能功耗比)方面，与其他芯片相比具有飞跃性特征的数据库等应用的实测性能相对于其他国产芯片也相对优异 台式机cpu:2019年发布ft-2000/4，整体性能相当于英特尔酷睿i5系列 ft-2000/4集成了四个ftc663解决方案核心、16nm工艺和2.6-3.0ghz的主频率 在spec 2006测试中，全芯片实测整数计算得分61.1和浮点计算得分62.5比上一代ft-1500a/4提高了近一倍，访问带宽提高了三倍 目前，ft-2000/4符合国产银河麒麟操作系统，联想、长城等整机制造商正在开展终端和卡的开发 生态健全，融合移动生态 飞腾和国内1000多个硬件和软件制造商构建了国内最完整最大的生态体系，仅在2019年就新事件的卡设计了430多块钱，已经进行了一千多个软件和适应和应用。 另外，腾飞与安卓生态兼容，在腾飞桌面上可以运行200万级安卓应用程序，大幅扩大了腾飞生态 系统级安全: feitanium是唯一完全定义和实施安全解决方案平台体系结构规范的芯片制造商，是密码加速引擎、密钥管理、可靠启动、可靠运行环境、安全的 考虑到物理攻击、硬件漏洞免疫等完全安全因素，可以更有效地防止解决方案的安全性，提高解决方案的安全性。 pk系统赋能新闻技术应用创新 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)体系的建设，建设安全可靠的中国计算机硬件和软件基础体系国家队 三、鲱鹏:迅速崛起的领袖鲱鹏是华为计算产业的主力芯片之一 满足了新的计算能力诉求，华为以“鲱鹏+上升”为中心构建了双计算能力引擎，构建了计算、保存、传、管、智五个子系统的芯片族，实现了计算芯片的全面自研。 鲱鱼系列包括服务器和pc解决方案 近年来，华为相继推出了hi1610、hi1612、hi1616等服务器cpu产品，实现了主频率和核数的提高，最终开发出了现在的旗舰产品鲱鱼920和鲱鱼920s，分别用于服务器和PCR 鲱鹏具备“端边云计算力共同体”的特点 鲱鱼cpu基于arm v8体系结构，解决方案核心、微体系结构和芯片是由防火墙自主开发设计的 市场上目前有500多万个基于arm指令集的Android应用程序，与arm服务器天然兼容，无需移植即可直接运行，在运行中没有指令翻译环节，性能没有损失，性能比x86异构提高了3倍， 2019年1月，华为发布了鲱鹏920、基于鲱鹏920的泰山服务器和华为云服务。 鲱鱼920使用7nm的制造工艺 规格方面，支持64核，主频率为2.6ghz，支持集成8通道ddr4、pcie4.0和ccix接口，提供640gbps的总带宽 鲱鱼920主要是低功耗、高性能，在典型的主频率下，specint benchmark得分超过930，超过行业标杆的25%。 而且，能力比比行业标杆好30% 鲱鱼的生态发展很快 防火墙多次是硬件开放、软件开源的，使合作伙伴有效，推动鲱鹏计算产业的迅速发展 目前，超过12家机器整体制造商根据鲱鹏主板推出了自己品牌的服务器和pc产品，华为与产业合作伙伴共同成立了至少15个鲱鹏生态创新中心。 作为鲱鱼计算产业基础的鲱鹏解决器，法威继承了量产代、研发代、计划代的发展节奏，实行长时间投入、全面布局，实行向后兼容性和持续发展的战术，有效满足市场诉求 但是，由于华为是垂直整合型公司，其业务涵盖了芯片、整机、操作系统、云、软件、整合、销售、服务等各个环节，在市场上极具排他性 在最近的国产基础的软件市场上，表现出了与其他制造商的开放合作的姿态，但不仅仅是芯片，还只销售机器整体和主板，希望其他制造商使用现成的处理计划协助市场开拓。 在这种方式中，下游积分器和整个机器制造商的利益空之间非常狭窄，限制了迅速的发展权 四、海光:性能领先的实干人员海光芯片性能领先，中科曙光是重要股东 海光新闻技术有限企业是国内高性能计算机领军人物中科曙光的参股子公司 年，在天津注册成功。 经过几次股权变更，年10月，中科曙光以5.5元/股出让海光新闻1.948亿股股权，出让后，合计拥有海光新闻36.44%的股权，是海光新闻的第一大股东 年，海光新闻与amd合作，共同合资成立了两家子公司，引进了x86架构的授权 其中，成都海光微电子技术有限企业拥有授权ip的所有权，负责芯片生产，成都海光集成电路设计有限企业负责芯片设计和销售业务。 基于amd提供的zen1架构，海光开发了8核心台式机版cpu dhyana、32核心服务器版cpu dhyana plus 海光新闻转向赤字，协同效应明显 年下半年，海光cpu实现批量生产，陆续投入商用，主要客户是国内的服务器单元制造商。 2019年，海光实现收入3.90亿元，净利润0.60亿元，首次扭亏为盈，与中科曙光等厂商的协同效应明显显现 另一方面，中科曙光有着高质量的顾客资源、良好的销售渠道。 另一方面，海光cpu满足国产化的要求，从以“中国核心”为基础的it产业的崛起中受益 最近，中国电信发布了服务器(年)集中采购项目的货物招标集中资格预审公告，根据公告，h系列服务器一共收集了11185台，cpu类型为鲱鹏920系列解决器或海光dhyana系列的 但是，海光的技术来源是一致为难合资的外资企业( amd为51% )，容易受到质疑 此外，技术的后续升级可能也有困难( amd只许可上一代体系结构zen )。 另外，海光不支持移动生态，在移动生态方面不利 五、龙芯:完全自主的领导龙芯是中国最早开发的高性能通用cpu系列 2001年，龙芯从中国科学院的计算开始，曾经得到863、973、核高基等项目的支持，相继得到中国第一个通用cpu龙芯1号、第一个第64位通用cpu龙芯2b、第一个主频率超过1ghz的通用cpu龙芯2e、第一个四核cpu龙芯30。 年，中国科学院、北京市政府共同出资，龙芯中科技术有限企业正式成立，开始产业化运营 但是龙芯基本上是民营公司，其现在的注册资本为2.499亿元，有8名股东，其中中国科学院的计算(国资)为25.21%，北京天童芯源科技企业(胡伟武个人投资为260万元，占47.54%； 其他股票为全体早期高管) 25.21%，龙芯员工持股平台8.4%，其他5名股东为民间资本(上海鼎晖华富等) 41.18% 龙芯反复走自主创新与生态建设之路 龙芯走市场推进技术的道路，通过体制内市场的诱惑，使技术进步，参与体制外市场的竞争 在mips架构的基础上，龙芯形成了自主指令集loongisa，解决方案核心的微结构和物理设计都是自主开发的，获得了500多项专利。 龙芯学习英特尔+谷歌+苹果的商业和技术模式，从云构建开放的全产业链生态系统，实现操作系统的跨平台兼容性。 现在龙芯有三个产品系列的定位 为三大cpu台式机/服务器级应用程序定位英特尔酷睿/至强系列。 2号中cpu将英特尔原子系列定位于工程和终端类应用。 一号小cpu面向特定的应用和诉求，用于北斗卫星、石油勘探、智能设备(门锁、水表、电表)等方面，实现了“上天入地，保卫国门，保护家园”。 龙芯通用cpu在迭代中发展迅速:第一代，基本可用 3a1000、3b1500单核性能低，spec cpu2006得分只有2-3分钟，打开20m文档需要33秒，客户体验通常是 第二代，可用 3a/b3000四核解决方案使用28纳米流程，主频率为1.35-1.5ghz，单核性能为10-11分钟，超过atom系列，打开20m文档只需要6秒钟。 安全自主度高，整机工厂商品类多，具有国产化桥方案等优势 目前累计出货量超过30万个，是迄今为止信创工程中份额最大的通用cpu 第三代，使用方便 2019年12月发布的3a/b4000四核解决方案，在同一工艺中实现了两倍的性能，主频率1.8-2.0ghz，单核性能达到20-30分，amd 28nm工艺的最终产品“挖掘” 将来提高主频率和核数 3a5000四核台式机cpu使用12nm工艺，单核性能达到25-30分，与3a4000兼容，可进行原位交换，预计年第二季度片的3c5000核心服务器cpu也同样使用12nm工艺 值得注意的是龙芯不支持移动生态，在移动生态方面不利 从龙芯国产生态系统分析，支持龙芯的机器整体相对较少，现在只有5家左右 由于芯片虚拟化能力相对不足，支持的云平台制造商很少 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企业发售 企业成立于年，与上海市国资委下属的公司成立了台湾威盛电子合资 企业基于x86架构成功开发和批量生产了多代通用cpu，形成了“坡口”、“开胜”两个产品系列，从“双核到八核”、“1.6ghz到3.0ghz”、“解决方案+芯片组方案到soc” 主力产品性能很好 2019年6月，兆芯在上海正式宣布了新一代16nm x86解决方案产品坡口kx-6000和开胜kh-30000 新一代百万核心解决方案是第一个主频率达到3.0ghz的国产通用解决方案，支持双通道ddr4-3200内存，使用soc设计，包括cpu、gpu、芯片组，芯片集成度进一步提高 kx-6000支持win7、win10等主要操作系统，spec 2006 int rate的成绩为170分，单芯片的性能已经达到与7代i5同等的水平，应用体验大幅提高 积极开展积极的研究 兆内核将于2021年推出kh-40000系列cpu，基于16nm工艺，32核支持双路互连，专门用于高性能服务器产品市场。 另外，兆核正在着手7nm以下的工艺产品的定义和研究开发，作为坡口kx-7000系列，继续进行soc设计方案，在存储器、usb、pcie等规范中瞄准国际同步的主流水平 兆芯的生态有特点 兆芯实现技术创新和产品进步，始终保持开放合作，最大化与x86生态的兼容性 兆核心cpu广泛用于整个计算机、笔记本电脑、一体化、服务器、嵌入式计算平台等，在党政府的办公室、金融、教育、交通、互联网安全、能源等领域 兆芯的劣势 兆芯通过合资企业(上海市国资委下属的上海联、投资有限企业和威盛集团所属企业合资成立，中方国资占控股地位)获得x86结构授权，存在一点“不可控制”的因素，其技术来源始终是合资威盛( via ) 另外，根据兆核引入的x86源代码和微细结构改善优化工作，有源代码研究不充分、后门不能完全发现的风险 七、申威:为超计算而诞生的强者申威cpu由上海高性能集成电路中心开发，基于dec企业的alpha结构，进行了指令集的扩展和微结构的自主创新，成功应用于国产超级计算机。 在探索中迭代迅速发展 2006年，申威1单核cpu研制成功，130nm技术，主频率900mhz 2008年，申威双核cpu上市，同样是130nm工艺，主频率1.4ghz 年，申威1600十六核cpu上市，65nm工艺被应用于神威蓝光超计算 年，申威1610、410相继上市，均以40nm工艺、1.6ghz的主频率，分别用于服务器和pc。 申威现在形成了三个系列产品线:高性能计算cpu、服务器/台式机cpu和嵌入式cpu。 申威432、443、3232在研 申威432、443都是4核cpu，分别使用第四代、第五代申威核心，主频率分别达到2.2-2.5ghz和2.8-3.0ghz，综合地分别达到同步国际主流台式机cpu的60%和80% 申威3232是32核心cpu，面向云计算和大数据行业，预计综合性能为同步英特尔主流服务器cpu的60%-70%。 申威新闻安全产业联盟诞生了 目前，包括上海高性能集成电路中心、中国仪器进出口(集团)企业、电气科学技术(北京)有限企业等50多个成员，涵盖了芯片设计、基础软件、工业控制、机械整体和方案、定制服务等多个领域的行业 年3月，统信uos也完成了对申威421系列、1621系列机型的支持 结语:从cpu国产化大潮开始，群雄逐鹿驰骋中原 cpu作为ict产业的核心基础部件，是国家迅速发展的大“命门” 目前，在国际环境、产业政策、市场诉求的共同驱动下，许多国产cpu制造商奋斗前进，在技术、性能、生态建设等多个方面取得了突破，为cpu的自主控制、安全可靠做出了贡献，远离了“易用”的市场化道路 资料来源:兴业计算机图像文字类网络转载，版权归原作者所有 不代表本公众号的观点。 关于作品的版权问题，请联系我。 第一时间协商版权问题或删除副本。 原文:在“六大国产cpu解决方案”中阅读原文