《電子技術(shù)應(yīng)用》
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國產(chǎn)CPU急流勇進

2021-01-07
來源:與非網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 國產(chǎn)CPU 英特爾 AMD

  2020年,CPU處理器市場可謂硝煙四起。

  一邊是英特爾推出全新第十代酷睿系列處理器,一時風(fēng)頭無兩;另一邊,AMD先后推出銳龍3000XT和銳龍5000系列處理器,奪下兩大桂冠。

  在英特爾和AMD的激烈競爭之下,國產(chǎn)CPU也正悄然崛起,在被國際巨頭肆虐的本土市場上逐漸生根發(fā)芽。

  中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副理事長魏少軍曾公開表示,當(dāng)前國產(chǎn)通用CPU處理器盡管與世界最先進水平相比仍有一些差距,但已從十年前“基本不可用”發(fā)展到今天“完全可用”,國產(chǎn)CPU應(yīng)用開始從專用領(lǐng)域轉(zhuǎn)向公開市場,邁出了具有里程碑意義的重要一步。

  在此大環(huán)境和趨勢下,飛騰公司近日召開“2020飛騰生態(tài)伙伴大會”。作為國內(nèi)領(lǐng)先的自主CPU芯片提供商,飛騰公司堅持核心技術(shù)自主創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)生態(tài)開放聯(lián)合的發(fā)展理念,不斷完善產(chǎn)品譜系,攜手上下游廠商構(gòu)建起龐大、開放、活躍的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。與國產(chǎn)CPU發(fā)展步調(diào)相輔相成。

  飛騰公司的生態(tài)進展與規(guī)劃

  生態(tài)布局

  大會上,飛騰公司總經(jīng)理竇強分享了2020年飛騰CPU的生態(tài)建設(shè)和應(yīng)用成果。截止目前,飛騰合作伙伴數(shù)量約超過1600 家(包括集成商合作伙伴246家、硬件合作伙伴516家、軟件合作伙伴851家),整機形態(tài)日益豐富,應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展。

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  同時加速發(fā)力協(xié)同優(yōu)化,推動軟件認(rèn)證適配,攜手生態(tài)伙伴發(fā)布了 90 余個行業(yè)聯(lián)合解決方案,覆蓋電信、金融、能源、交通、醫(yī)療、數(shù)字城市、工業(yè)制造等行業(yè)領(lǐng)域,同時耦合云計算、大數(shù)據(jù)、5G、AI、區(qū)塊鏈等技術(shù)方向,給行業(yè)信息化建設(shè)快速發(fā)展提供“芯”動能。

  飛騰公司副總經(jīng)理張承義向與非網(wǎng)等媒體指出,飛騰生態(tài)大會的意義一方面在于打破外界對于公司自成體系、排外的固有印象與生態(tài)困境;另一方面,在堅持自主創(chuàng)新、開放聯(lián)合的方針下,加強技術(shù)提升與生態(tài)建設(shè),拓寬“朋友圈”。

  在良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境和上下游生態(tài)伙伴的通力合作下,飛騰公司2020年芯片銷量超150萬片,全年營收超13億元,取得了較快發(fā)展。其中,由于終端類產(chǎn)品規(guī)模較大,桌面CPU銷量約占其中8成,主要應(yīng)用于黨政辦公系統(tǒng)、重點行業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、云計算、大數(shù)據(jù)以及金融、能源和軌道交通等關(guān)系到國家安全和國計民生的重要領(lǐng)域。

  未來,飛騰將圍繞9個戰(zhàn)略性行業(yè)的部分合作伙伴,支持其產(chǎn)品開發(fā)和軟硬件適配與優(yōu)化,推動行業(yè)聯(lián)合解決方案加速落地,助力客戶取得商業(yè)成功。

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  此外,飛騰也在發(fā)力校企合作和技術(shù)人才培養(yǎng),正式發(fā)布了飛騰培訓(xùn)認(rèn)證體系,與西安交通大學(xué)、湖南大學(xué)、電子科技大學(xué)、天津大學(xué)等11所高校的15個項目已經(jīng)簽約。面向政府部委機關(guān)、行業(yè)用戶、行業(yè)協(xié)會、集成商、整機商、板卡廠商等企事業(yè)伙伴共育人才,共同構(gòu)筑信息人才的全新生態(tài)。

  三大產(chǎn)品線迭代升級

  2020年,飛騰公司對三大產(chǎn)品譜系(高性能服務(wù)器 CPU、高效能桌面 CPU、高端嵌入式 CPU)進行了全面的品牌升級,形成了騰云S系列、騰銳D系列、騰瓏E系列,產(chǎn)品研發(fā)基于這三大產(chǎn)品線不斷迭代升級。

  大會期間,飛騰發(fā)布了新一代桌面處理器芯片騰銳D2000。飛騰公司副總經(jīng)理郭御風(fēng)介紹,騰銳D2000集成8個飛騰自主研發(fā)的高性能處理器內(nèi)核FTC663,兼容64位Armv8指令集,主頻2.3-2.6GHz,TDP功耗25W,支持飛騰自主定義的處理器安全架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)PSPA I.0,滿足更復(fù)雜應(yīng)8用場景下對性能和安全可信的需求。

  相比上一代產(chǎn)品,騰銳D2000性能大幅提升,可與上一代產(chǎn)品 FT-2000/4 管腳兼容,客戶可以實現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)的原位拔插代換,無縫兼容;SPECint分值為97.45,接近原來的2倍?;隍v銳D2000的臺式機、筆記本、一體機、工控機、網(wǎng)安設(shè)備等各類型終端產(chǎn)品將于2021年第1季度陸續(xù)上市。

  在高性能服務(wù)器CPU部分,飛騰在2020年下半年推出了騰云S2500系列服務(wù)器CPU,相比上代產(chǎn)品性能大幅躍升,兼具高可擴展、高性能、高安全、高可靠、高能效五大核心能力,目前已被國內(nèi)諸多廠商所采用。

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  據(jù)竇強介紹,下一代服務(wù)器CPU將基于全新的FTC860核心,采用Armv8.2+架構(gòu)。新架構(gòu)將內(nèi)存支持升級到DDR5,并拓展到16個通道,支持內(nèi)存校驗糾錯,還有最多64路PCIe 5.0,安全方面支持PSPA 1.0架構(gòu)。與S2500相比,新一代的服務(wù)器CPU在單核性能上將有50%的提升,芯片計算性能提升1倍以上,訪存性能提升60%以上,芯片I/O性能提升15倍。

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  在嵌入式CPU方面,竇強表示,下一代嵌入式CPU將會采用柔性體系架構(gòu),即兼顧性能和功耗的大小核設(shè)計,接口豐富的高集成SoC,差異化的配置和多形態(tài)的封裝,適配多場景應(yīng)用?;谌嵝泽w系架構(gòu),打造四核、雙核、單核版三種規(guī)格產(chǎn)品,來滿足包括電力、軌交、云終端及工業(yè)控制等多種場景需求。

  除了產(chǎn)品更新以外,從飛騰下一步規(guī)劃來看,公司還計劃推出第一代桌面平臺化解決方案——洞庭平臺。據(jù)介紹,該平臺將支持包括騰銳D系列芯片(桌面CPU)以及飛騰套片x100在內(nèi)的產(chǎn)品。張承義表示,洞庭平臺可以為客戶提供集成度更高,可靠性更高,成本更低的解決方案,同時加快開發(fā)進度,提升國產(chǎn)化率。

  展望

  回看當(dāng)下CPU市場,經(jīng)過多年鏖戰(zhàn)的英特爾和AMD等行業(yè)巨頭早已鑄就了高護城河,國產(chǎn)CPU一邊踉蹌前行,一邊重振旗鼓。

  在芯片自主浪潮下,展望2021年,飛騰公司將進一步加大產(chǎn)品研發(fā)、生態(tài)建設(shè)力度,通過技術(shù)創(chuàng)新賦能行業(yè)發(fā)展。預(yù)計全年人員規(guī)模將突破1200人,研發(fā)投入突破7億元,芯片交付量超200萬片,全年營收超20億元。

  架構(gòu)之“爭”

  了解完飛騰市場進展和規(guī)劃之后,我們不妨再來看一下CPU架構(gòu)方面。

  CPU是電子設(shè)備的運算和控制核心,負(fù)責(zé)指令讀取、譯碼與執(zhí)行。指令集是CPU處理指令及數(shù)據(jù)的規(guī)范,可分為復(fù)雜指令集(CISC)與精簡指令集(RISC),前者以x86架構(gòu)為主,后者涉及Arm、MIPS、Alpha、Power等架構(gòu)。隨著市場的演進,目前x86、Arm成為主流的兩種架構(gòu)。

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  圖源 | Toptal

  關(guān)于CPU架構(gòu)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,張承義在采訪中分析了CPU架構(gòu)從“蠻荒時代”到“戰(zhàn)國時代”再到“寡頭時代”的發(fā)展過程。

  2009年以來,x86逐步領(lǐng)跑通用CPU(桌面與服務(wù)器CPU)市場,規(guī)模優(yōu)勢相較于Non-x86不斷擴大。十多年來,不少“鼓吹”Arm服務(wù)器CPU的廠商,高通、博通、AMD、華芯通等先后鎩羽而歸。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù),2019年,全球x86服務(wù)器出貨量和銷售額分別為1249.7萬臺和693.6億美元,遠(yuǎn)超其它架構(gòu)。

  不過,近年來隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,Arm架構(gòu)迎來發(fā)展良機。Arm架構(gòu)CPU的應(yīng)用始于低功耗、計算量小的移動場景,憑借低能耗、靈活性高等優(yōu)勢逐漸在移動端、IoT側(cè)占據(jù)市場及技術(shù)優(yōu)勢。

  Arm陣營動作頻頻,Arm與x86在通用CPU市場展開競爭。以飛騰為代表的國內(nèi)Arm架構(gòu)陣營能否突出重圍?張承義認(rèn)為,架構(gòu)的演進存在時代性和偶然性,是否契合歷史機遇與計算變革是其能否脫穎而出的重要原因。

  從上述Arm陣營廠商的“前車之鑒”以及Marvell不久前“放棄”Arm服務(wù)器芯片計劃的行業(yè)動態(tài)不難發(fā)現(xiàn),Arm服務(wù)器CPU單純走商業(yè)市場的路子行不通,以定制化產(chǎn)品和角度切入細(xì)分市場是較為可能的出路。

  在本屆大會當(dāng)中,飛騰聯(lián)合了中國長城、浪潮、同方、曙光、中興通訊等15家國內(nèi)廠商發(fā)布了基于騰云S2500的多路服務(wù)器產(chǎn)品群。高性能服務(wù)器CPU騰云S2500明年預(yù)計迎來爆發(fā)期,有望帶來服務(wù)器CPU的增長。

  桌面CPU領(lǐng)域,蘋果攜Arm架構(gòu)的M1芯片高調(diào)而來。暫且不討論蘋果進攻桌面端的野心,站在Arm和x86的競爭角度來看,蘋果此舉無疑對Arm來說是一個好消息,M1芯片的發(fā)布將會吸引更多的人,將開發(fā)人員從x86轉(zhuǎn)移到Arm,其他Arm陣營處理器廠商無疑也會受到鼓舞,去推出相關(guān)的Arm處理器產(chǎn)品。

  飛騰新發(fā)布的桌面處理器芯片騰銳D2000,將搭載在臺式機、筆記本、一體機、工控機、網(wǎng)安設(shè)備等各類型終端產(chǎn)品,于明年陸續(xù)上市,持續(xù)助推Arm生態(tài)。

  根據(jù)IDC最近報告顯示,Arm在當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心和云市場仍只占很小的一部分,收入基礎(chǔ)尚小。但近幾年Arm架構(gòu)發(fā)展迅速,從移動端向桌面和服務(wù)器領(lǐng)域進軍,同時在行業(yè)廠商的推動下,逐漸在“利基市場”中嶄露頭角。

  飛騰作為一家基于Arm指令集架構(gòu)進行自主研發(fā)的國產(chǎn)CPU代表企業(yè),秉持開放、合作、共贏的方針,聚焦主營芯片業(yè)務(wù),提出未來5年投資10億元的“共飛騰”生態(tài)支持計劃,支撐生態(tài)伙伴做好整機、軟件、集成業(yè)務(wù),協(xié)調(diào)發(fā)展,與生態(tài)伙伴實現(xiàn)共贏。

  另一方面,x86和Arm之外,RISC-V架構(gòu)憑借開源和靈活性吸引了一些行業(yè)公司的目光。其優(yōu)勢顯而易見:(1)設(shè)計優(yōu)勢,能夠降低芯片研發(fā)的門檻;(2)市場優(yōu)勢,RISC-V適合眾多市場發(fā)展;(3)管理優(yōu)勢,有利于規(guī)避政策管制等影響因素;(4)大家都從零開始,沒有歷史包袱;

  但優(yōu)勢背后依舊困難重重,張承義認(rèn)為,RISC-V對于芯片設(shè)計廠商在初期成本方面確實有一些優(yōu)勢,但在生態(tài)系統(tǒng)上尚難以提供完整的支持,花在后續(xù)生態(tài)建設(shè)上的成本還會在一定程度上抵消早期的成本優(yōu)勢。目前在國產(chǎn)通用CPU市場,RISC-V幾乎沒有份額。

  可見,其問題并不在于CPU設(shè)計層面的指令技術(shù)等技術(shù)上的障礙,更多的是來自生態(tài)和商業(yè)模式上的限制,即如何解決產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)盈利的難題,如何搭建完善的行業(yè)生態(tài)體系,都是擺在RISC-V面前的挑戰(zhàn)。

  因此,從一些對生態(tài)系統(tǒng)的成熟度和統(tǒng)一性要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域(弱生態(tài)領(lǐng)域)逐漸移植和積累是RISC-V應(yīng)該重點發(fā)力的領(lǐng)域。

  寫在最后

  從許多年前那個CPU“群雄爭霸”的年代,到英特爾獨步武林,再到Arm順勢而起,近年來RISC-V應(yīng)勢而生,時代際遇、技術(shù)變革、市場策略,無一不決定著架構(gòu)路線的興衰起落。

  技術(shù)問題向來不是阻礙其發(fā)展的主要障礙,Arm架構(gòu)、x86架構(gòu)這么多年來之所以在各自優(yōu)勢領(lǐng)域里長期保持領(lǐng)先,源于已經(jīng)建立起了完整的生態(tài),生態(tài)內(nèi)的企業(yè)和產(chǎn)品圍繞架構(gòu)來進行整合。

  2021年,隨著產(chǎn)業(yè)政策的不斷加碼,期待國產(chǎn)CPU能夠趁“勢”直追,開枝散葉。


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