英特爾是全球知名的個人電腦和伺服器CPU巨頭公司,它和微軟Windows作業系統組成的Wintel聯盟,曾壟斷桌面端長達20多年。英特爾的CPU市場佔有率曾一度超過90%。我國多家生產個人電腦的企業,如聯想、浪潮、小米、華為、榮耀等都需要用到英特爾的產品。也許正是英特爾看到市場地位牢固,所以也隨西方政客炒作新疆議題,做起了“吃中國的飯,砸中國的鍋”的事。在引起中國消費者強烈不滿後,才悻悻做出道歉的模樣。
經此一事,我國CPU面臨"卡脖子"的問題更加凸顯。發展我國自主可控的CPU成為當務之急。那我國相關的企業經過這麼多年的探索,我們自己的CPU發展狀況到底如何呢?我們做了如下盤點:
目前,在我國國產CPU產業,已有一批領軍企業。根據CPU指令集體系我們大致可以把他們分為2大類:1,複雜指令集(CISC)下,以X86架構為主,國內代表廠商包括海光、兆芯等。2,精簡指令集(RISC)下,涉及ARM架構、MIPS架構、Alpha架構等,國內代表廠商包括鯤鵬/麒麟、飛騰、龍芯、申威等。
複雜指令集(CISC)
海光CPU為海光資訊的CPU產品。海光資訊主營業務是研發、設計和銷售應用於伺服器、工作站等計算、儲存裝置中的高階處理器,產品包括海光通用處理器(CPU)和海光協處理器(DCU)。海光的CPU產品包括7000系列、5000系列和3000系列,分別應用於高階伺服器、中低端伺服器、工作站和邊緣計算伺服器。因其高階處理器相關技術及軟體需受AMD授權,加上美國商務部工業與安全域性將海光資訊列入到美國《出口管制條例》“實體清單”中,後續公司採購、銷售含有美國受限技術比例較高的“管制物品”將會受到限制。海光將來發展不確定性增加。
兆芯CPU。兆芯是一家國資控股公司,同時掌握中央處理器、圖形處理器、晶片組三大核心技術,具備相關IP自主設計研發的能力。公司已成功研發並量產多款通用處理器產品,並形成“開先”、“開勝”兩大系列,產品效能不斷提升。兆芯開先KX-6000系列處理器,是國內首款實現主頻3.0GHz關鍵突破的國產通用處理器,達到國際主流同等水平。兆芯CPU主要應用於桌上型電腦、筆記本、一體機、雲終端、伺服器以及嵌入式工業主機板和工業計算平臺等產品。
精簡指令集(RISC)
鯤鵬/麒麟CPU,鯤鵬/麒麟CPU是華為計算產業的主力晶片,基於ARM V8架構處理器核、微架構和晶片均由華為自主研發設計。鯤鵬系列包括伺服器和PC處理器。近年來,華為不斷推出新品,實現主頻與核數的提升,並最終開發出當下的旗艦產品鯤鵬920與鯤鵬920s,分別用於伺服器和PC機。麒麟系列主要用於移動裝置,最新一代旗艦晶片是麒麟990系列,包括:麒麟990和麒麟990 5G兩款晶片 。兩款晶片在效能與能效、AI智慧算力及ISP拍攝能力等方面進行全方位升級。這標誌著,華為在5G和AI兩大領域同時實現了全球引領。但因受美國製裁,麒麟系列晶片在今年9月份以後將無法再生產。
飛騰CPU。飛騰CPU由國防科技大學研究團隊創造,目前是國資控股的CPU企業,是聚焦國家戰略需求和重大專案的CPU國家隊。曾先後嘗試X86、Epic、SPARC、ARM四個指令集,並以SPARC開原始碼為基礎設計了FT-1000、FT-1000A、FT-1500等CPU。之後出於生態考慮,獲得了ARM指令集授權,整合全自主處理器核心,形成了覆蓋桌面、伺服器和嵌入式等領域的完整產品線。伺服器CPU:FT-2000+/64於2017年釋出,整合64個FTC662處理器核心,16nm工藝,主頻2.0-2.3GHz,主要應用於高效能伺服器領域,效能與Intel Xeon E5-2695V3系列相當。在ARM v8指令集相容的產品中,FT-2000+/64在單核計算能力、單晶片並行效能、單晶片cache一致性規模等指標上處於先進水平。桌面CPU:2019年,飛騰釋出FT-2000/4,整體效能與Intel Core I5系列相當。FT-2000/4整合4個FTC663處理器核,16nm製程,主頻2.6-3.0GHz。飛騰CPU積極參與CEC(中國電子集團)主導的PK(即飛騰Phytium CPU和麒麟Kylin作業系統)體系建設,打造安全可靠的中國計算機軟硬體基礎體系國家隊。
龍芯CPU。龍芯是我國最早研製的高效能通用CPU的企業,起步於中科院計算所,曾得到863、973、核高基等專案的支援。龍芯基於MIPS架構,龍芯形成了自主指令集LoongISA,處理器核心的微結構和物理設計全部自主研發,並取得了500多項專利。目前,龍芯共有三個產品系列。3號大CPU面向桌面/伺服器類應用,定位Intel酷睿/至強系列;2號中CPU面向工控和終端類應用,定位Intel阿童木系列;1號小CPU面向特定應用與需求,曾用於北斗衛星、石油勘探、智慧裝置(門鎖、水錶、電錶)等方面,實現“上天入地,守衛國門,保護家門”。
申威CPU。申威CPU由上海高效能積體電路中心研製,基於DEC公司的Alpha架構,並進行了指令集擴充套件和微結構自主創新,成功應用在國產超級計算機中。申威現已形成高效能計算CPU、伺服器/桌面CPU、嵌入式CPU三個系列產品線。申威的432、443均為4核CPU,分別採用第四代、第五代申威核心,主頻分別達2.2-2.5GHz和2.8-3.0GHz,綜合性能將分別達到同期國際主流桌面CPU的60%和80%。申威3232為32核CPU,主要面向雲計算、大資料領域,綜合性能預計為同期英特爾主流伺服器CPU的60%-70%。
CPU是資訊科技產業的核心基礎元器件,是國家發展的一大“命門”,CPU國產化亟待大發展。在國際環境、產業政策、市場需求的聯合驅動下,國產CPU廠商在工藝、效能、生態建設等多個方面不斷取得突破,但與英特爾、AMD以及蘋果相比,中企無論是技術還是生態,都還有很長的路要走。