兆芯:国产芯片生态为重,自主可控不只是芯片

  作者:王金旺 时间:2018-08-27来源:电子产品世界

编者按:系统漏洞及信息安全问题的频发,使得国产芯片的自主可控成为近些年来的焦点问题,本刊编辑采访了上海兆芯集成电路有限公司副总经理罗勇博士,就当下国内集成电路市场发展相关问题进行了探讨。

作者 / 王金旺 《电子产品世界》编辑

摘要:系统漏洞及信息安全问题的频发,使得国产芯片的自主可控成为近些年来的焦点问题,本刊编辑采访了上海兆芯集成电路有限公司副总经理罗勇博士,就当下国内集成电路市场发展相关问题进行了探讨。

  长久以来,国内半导体市场始终面临着自给率严重不足的问题,尤其国产通用CPU,包括服务器、个人电脑、工业应用领域在内的国产核心集成电路市场占有率几乎为零。为了打破这一局面,逐步实现自主可控,自主创新就成了必由之路。本刊编辑采访了上海兆芯集成电路有限公司副总经理罗勇博士,就当下国内集成电路市场发展相关问题进行了探讨。

对标国际标准

  作为国内知名x86系统解决方案供应商,兆芯同时掌握中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)及芯片组三大核心技术,其自主研发的国产x86解决方案包括开先和开胜两大系列,开先系列面向桌面整机(包括各类台式机、笔记本)、嵌入式产品,开胜系列则面向服务器产品。

  谈到兆芯x86解决方案整体性能时,罗勇博士表示,兆芯处理器的整体性能已经能够对标国际主流标准,以ZX-C系列CPU及KX-5000为例,已经可以对标Intel第六代i3处理器,主机频率可以达到2GHz,对于日常办公应用、4K解码,甚至运行使命召唤、古墓丽影等主流3D游戏已经毫无压力。而考虑到3GHz频率已经开始成为主流,兆芯又跟进了最新的KX-6000系列,其整机性能对标Intel的i5系列处理器,包括运行现在最火的(也是对计算机性能要求很高的)“吃鸡”游戏,仍可流畅运行。

  在集成电路尤其是处理器芯片方面,要真正解读一项技术需要花很长时间,才能避免出现系统漏洞、安全问题,或在出现安全问题时及时查出原因并修复。兆芯用6年时间研发了ZX-C和KX-5000两代处理器,从而完全解读了x86系统架构及相应技术。

  兆芯设计ZX-C系列用了4年时间,罗勇博士坦然表示,设计出的处理器虽然在功耗和面积上控制得很好,单核性能提升了20%,多核性能提升了两倍,但是并没有达到预期目的,同时发现在设计过程中走了很多弯路,因而进一步研发了KX-5000系列。这一代芯片又将单核做了大幅度修改,同时将多核全部引入,打通了I/O频率,从而达到现在能够对标Intel第六代i3处理器的性能,从而满足日常办公、大型游戏等应用需求。

自主可控不该只考虑芯片架构

  近年来,随着计算机系统漏洞问题及中美贸易战的出现,自主可控再一次成为国家发展规划中的关键词。罗勇博士告诉记者,兆芯选择基于x86研发自己的微架构是考虑到x86架构拥有成熟的系统生态,而且不存在核与授权的问题。相比于海光的系统架构,兆芯系统架构在演进、升级等方面是完全自主的,不存在授权问题。

  近两年的网络漏洞其实是芯片组中出现的问题。兆芯拥有完全自主的GPU和芯片组,从而能够很好地规避这一问题。现在兆芯的GPU是集成在CPU芯片中的,即集成显卡。罗勇博士称,将来随着国产GPU需求不断扩大,也可能将GPU独立来做。但是芯片组一直是独立的,例如开先ZX-C系列处理器配合自主研发的ZX-100S芯片组,而开先KX-5000系列处理器和后续产品都会采用SoC架构,将芯片组功能与CPU核心等整合到一颗芯片上,可选择性配合ZX-200 IO拓展芯片,满足多样化外设接口需求。

  另外,在军工领域,尤其是军用装备上对国产化刚需很强,即使用10颗国产芯片去替代3颗Intel芯片,也是必须的。在这样嵌入式及特殊垂直行业兆芯虽然相对起步较晚,但是逐渐有更多产品出现并取代国外芯片。

  谈到半导体产业自主可控,罗勇博士不无担心,其实就半导体产业链自主可控来讲,国内往往过度强调生产、架构,但却忽略了设计工艺和设计工具(EDA)。还存在很多问题,包括以下几个方面:第一,技术并没有达到,可靠性、稳定性及生态兼容性问题仍有待改进;第二,设计工艺方面,TSMC及华虹宏力虽然给国产芯片解决了一定问题,但是仍难以对标国际高端能力;第三,EDA方面,到目前为止,最大三家公司——Synopsis、Cadence、Mentor Graphics都是美国公司,国内还没有一个大型整体的设计工具。

产业生态兼容性

  x86最大的优势在于生态兼容上。国内现在很多系统芯片做得确实很好,但是由于用户大量的应用是基于Windows系统的,而国产芯片并不兼容,带来无法推广的问题。罗勇博士谈到,市场生态是慢慢积累下来的,Intel和微软用40年做的生态,没有一家芯片厂商可以在短时间内将其替代。我们更应该尊重原有生态,并基于此开发自己的产品。

  兆芯设计的处理器到目前为止针对国内桌面应用,在单核、多核性能上已经表现很好,整机性能可以对标Intel的i3和i5处理器,基本可以满足桌面的主流应用。由于现在绝大部分软件生态都是建立在x86架构的Windows系统基础上的,因而兆芯处理器可以很好地兼容其配套的外设、软件及驱动。

借助新兴领域,直面国际竞争

  随着新兴技术的不断兴起,罗勇博士表示,兆芯现在关注下一代的规划,包括AI、边缘计算、异构计算等。因为这些市场本身刚刚起步,Intel也只是领先两三年,不像云存储、处理器领域领先二十年,你得一步一步追。

  对于这些新兴领域,我们更有希望做出性能相近,针对中国市场有更多差异化的东西,我们做国产芯片迟早要到市场直面国际竞争,而这些新兴领域就是我们实现差异化竞争的关键。兆芯下一代芯片一定不只是在桌面性能提升、容量扩大,也包括针对这些新兴领域的应用能力。

  参考文献:

  [1] 王金旺.“中国芯”稳步发展,高端芯片仍待突破[J].电子产品世界,2017(1):25-26.

  [2]乔北.兆芯:以自主x86架构实现硬件安全[J].电子产品世界,2017(6):19-20.

  [3]任泽坤.芯片厂商引领广电的人工智能化[J].电子产品世界,2017(10):23-24.

  [4]王莹.AI与软件定义可满足智能物联网对终端芯片的需求,20187(1):24-26.

  本文来源于《电子产品世界》2018年第9期第15页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。

关键词: 芯片 自主可控 国产化 201809

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