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“中国芯”当自强——国产CPU盘点

2022-01-11 14:19:44


精简指令集(RISC)鲲鹏/麒麟CPU,鲲鹏/麒麟CPU是华为计算产业的主力芯片,基于ARM V8架构处理器核、微架构和芯片均由华为自主研发设计。


英特尔是全球知名的个人电脑和服务器CPU巨头公司,它和微软Windows操作系统组成的Wintel联盟,曾垄断桌面端长达20多年。英特尔的CPU市场占有率曾一度超过90%。我国多家生产个人电脑的企业,如联想、浪潮、小米、华为、荣耀等都需要用到英特尔的产品。也许正是英特尔看到市场地位牢固,所以也随西方政客炒作新疆议题,做起了“吃中国的饭,砸中国的锅”的事。在引起中国消费者强烈不满后,才悻悻做出道歉的模样。

经此一事,我国CPU面临"卡脖子"的问题更加凸显。发展我国自主可控的CPU成为当务之急。那我国相关的企业经过这么多年的探索,我们自己的CPU发展状况到底如何呢?我们做了如下盘点:

目前,在我国国产CPU产业,已有一批领军企业。根据CPU指令集体系我们大致可以把他们分为2大类:1,复杂指令集(CISC)下,以X86架构为主,国内代表厂商包括海光、兆芯等。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/麒麟、飞腾、龙芯、申威等。


复杂指令集(CISC)


“中国芯”当自强——国产CPU盘点

海光CPU为海光信息的CPU产品。海光信息主营业务是研发、设计和销售应用于服务器、工作站等计算、存储设备中的高端处理器,产品包括海光通用处理器(CPU)和海光协处理器(DCU)。海光的CPU产品包括7000系列、5000系列和3000系列,分别应用于高端服务器、中低端服务器、工作站和边缘计算服务器。因其高端处理器相关技术及软件需受AMD授权,加上美国商务部工业与安全局将海光信息列入到美国《出口管制条例》“实体清单”中,后续公司采购、销售含有美国受限技术比例较高的“管制物品”将会受到限制。海光将来发展不确定性增加。


“中国芯”当自强——国产CPU盘点

兆芯CPU。兆芯是一家国资控股公司,同时掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术,具备相关IP自主设计研发的能力。公司已成功研发并量产多款通用处理器产品,并形成“开先”、“开胜”两大系列,产品性能不断提升。兆芯开先®KX-6000系列处理器,是国内首款实现主频3.0GHz关键突破的国产通用处理器,达到国际主流同等水平。兆芯CPU主要应用于台式机、笔记本、一体机、云终端、服务器以及嵌入式工业主板和工业计算平台等产品。


精简指令集(RISC)


“中国芯”当自强——国产CPU盘点

鲲鹏/麒麟CPU,鲲鹏/麒麟CPU是华为计算产业的主力芯片,基于ARM V8架构处理器核、微架构和芯片均由华为自主研发设计。鲲鹏系列包括服务器和PC处理器。近年来,华为不断推出新品,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。麒麟系列主要用于移动设备,最新一代旗舰芯片是麒麟990系列,包括:麒麟990和麒麟990 5G两款芯片 。两款芯片在性能与能效、AI智慧算力及ISP拍摄能力等方面进行全方位升级。这标志着,华为在5G和AI两大领域同时实现了全球引领。但因受美国制裁,麒麟系列芯片在今年9月份以后将无法再生产。


“中国芯”当自强——国产CPU盘点

飞腾CPU。飞腾CPU由国防科技大学研究团队创造,目前是国资控股的CPU企业,是聚焦国家战略需求和重大项目的CPU国家队。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。服务器CPU:FT-2000+/64于2017年发布,集成64个FTC662处理器内核,16nm工艺,主频2.0-2.3GHz,主要应用于高性能服务器领域,性能与Intel Xeon E5-2695V3系列相当。在ARM v8指令集兼容的产品中,FT-2000+/64在单核计算能力、单芯片并行性能、单芯片cache一致性规模等指标上处于先进水平。桌面CPU:2019年,飞腾发布FT-2000/4,整体性能与Intel Core I5系列相当。FT-2000/4集成4个FTC663处理器核,16nm制程,主频2.6-3.0GHz。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。


“中国芯”当自强——国产CPU盘点

龙芯CPU。龙芯是我国最早研制的高性能通用CPU的企业,起步于中科院计算所,曾得到863、973、核高基等项目的支持。龙芯基于MIPS架构,龙芯形成了自主指令集LoongISA,处理器核心的微结构和物理设计全部自主研发,并取得了500多项专利。目前,龙芯共有三个产品系列。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”。


“中国芯”当自强——国产CPU盘点

申威CPU。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。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。申威的432、443均为4核CPU,分别采用第四代、第五代申威核心,主频分别达2.2-2.5GHz和2.8-3.0GHz,综合性能将分别达到同期国际主流桌面CPU的60%和80%。申威3232为32核CPU,主要面向云计算、大数据领域,综合性能预计为同期英特尔主流服务器CPU的60%-70%。


“中国芯”当自强——国产CPU盘点

CPU是信息技术产业的核心基础元器件,是国家发展的一大“命门”,CPU国产化亟待大发展。在国际环境、产业政策、市场需求的联合驱动下,国产CPU厂商在工艺、性能、生态建设等多个方面不断取得突破,但与英特尔、AMD以及苹果相比,中企无论是技术还是生态,都还有很长的路要走。