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兆芯:带领国产CPU向更高性能攀岩,PC产品和大众产品相当

ICExpo  · 公众号  ·  · 2017-05-15 19:12

正文

国产芯片的低自给率一直是中国芯片产业的痛点,尤其是在处理器领域,国外公司几乎实现了全球垄断。为了促进国内集成电路产业的发展,提高国产芯片可替代率,国家在战略层面发布了集成电路产业发展纲要,近几年我们也看到一批国内芯片设计公司陆续成长起来,上海 兆芯 (以下简称“兆芯”)就是其中一家,在2017年北京国际互联网科技博览会暨世界网络安全大会上,兆芯展出了通用处理器芯片以及合作厂商的电脑产品。


兆芯于2013年在上海成立,由上海市国资委下属的上海联和投资有限公司控股。经过几年发展,兆芯目前拥有员工总数超过1200人,在北京、武汉、深圳等地都设有分支机构。兆芯的处理器基于x86架构,已经推出开先 ZX-C 四核、开先ZX-C+四核和开胜ZX-C+八核产品,均可应用到计算机、服务器、嵌入式和工控设备的设计生产之中,三款通用处理器均实现了规模量产。兆芯国产X86处理器的性能、芯片的可靠性和稳定性达到了行业领先水准,这些因素让兆芯国产X86处理器完全胜任日常办公的需求。另外,兆芯已经能够做到每一款芯片的供货品质良率都达到99.8%以上,这几乎达到了工艺制造厂商的技术极限。

ZX-D 系列处理器实现流片

ZX-D是兆芯自主设计研发的新一代国产自主可控通用处理器,相比ZX-C,ZX-D采用了全新的架构设计,芯片面积虽然有所增加,但集成了 CPU 、内存控制器、GPU等单元,高速缓存空间更大,这使得处理器内部数据交换更加高效,体现在性能上就是较大幅度的提升。根据权威机构的测试报告,在保持和开先ZX-C系列处理器工作频率不变的前提下,兆芯ZX-D系列处理器比开先ZX-C系列处理器在整数单任务运算性能上有20%左右的提升,在整数多任务运算性能上的提升更接近50%。更重要的是,兆芯ZX-D是国内首款支持DDR4内存的国产通用CPU,这对于整机性能的提升也是一个积极的因素。


有着优异的产品性能,业界对兆芯的ZX-D系列处理器也非常期待。在本次发布会上,兆芯特意带来了ZX-D系列处理器的样片。傅城博士介绍,“ZX-D系列处理器已经在台积电成功流片,其性能和英特尔i3-i5处理器相当,最高性能可达到i5处理器的水平,预计今年下半年将会有采用该系列的整机发布。”

采用兆芯产品的VR游戏体验


通用处理器IP都是自主研发

关于国产芯片的自主IP研发问题业界也一直比较关注,很多人认为国产芯片厂商很难设计出自主IP,基本都是借用国外大厂的IP。此次采访,与非网记者特意就这一问题请教了兆芯副总裁傅城博士,他的回答是:目前公司所有的通用处理器和芯片组全部由兆芯自主完成设计研发,且处理器和芯片组相关IP核100%自主研发。而且兆芯是目前国内唯一掌握处理器、配套芯片组和图形处理器三大核心技术的公司,掌握着三大核心芯片共计480万行代码,芯片的设计研发全部由本土员工组成的技术团队在国内完成,实现了全部研发环节的透明可控。

关于X86 IP授权问题,傅城指出,自2013年开始研发,兆芯的产品在X86架构的指令集上丰富了很多新的东西,最早的英特尔X86指令集已经过了十年的专利保护期,除非要兼容后续新的指令集才需要重新互相授权,很多新的指令是加速特殊应用,对于普通国内用户来说,原有的X86指令集已经够用。兆芯和英特尔交叉协议在2018年到期,2018年之前互相授权的专利永久有效。未来要在Windows的市场上竞争需要兼容更多东西,需要再谈授权,当前的国内市场应用暂时还不需要。

与华力微电子共同研发通用CPU专用工艺

芯片制造工艺对芯片性能改进起着重要作用,每一次制造工艺的提升都会带来产品性能的提升,因此芯片厂商也紧随制造工艺更新开发产品,以满足用户对高性能的需求。兆芯也是一家无晶圆芯片设计厂,其产品由台积电和上海华力微电子代工完成,28nm制程产品由台积电代工,40nm制程产品由上海华力微电子代工。除此之外,兆芯还利用自身IP与华力微电子合作开发一个通用CPU专用工艺。傅城指出,“虽然是28nm工艺,但是采用华力微电子专用工艺生产的芯片会比采用台积电16nm工艺的芯片性能更好,预计在2019年会出样品。”

专用工艺对于通用处理器的优势在哪里?傅城解释,“从工艺的角度来讲,一般的工艺只能支持芯片的核心电压,28nm以下工艺只能支持0.9V-1V,电压低功耗自然也低,但是主频上不去,性能无法保证。专用工艺会专门对CPU做特殊的优化,好处是主频上去的同时不会显著增加CPU的功耗,核心电压可以达到1.1V,甚至1.2V,主频上去以后性能提升非常明显。”

未来兆芯代工采用两条腿走路的方式,台积电和华力微电子都会有产品代工。在工艺节点往下走,台积电的步伐会比较快,但是主频到2.5GHz再往上就比较困难,华力微电子的CPU专用工艺可以更好地帮助兆芯提升CPU性能。

基于兆芯处理器的产品实际体验效果良好

一款通用处理器的性能到底如何,关键还要看应用产品。目前兆芯国产通用处理器已经应用到一系列国产台式机、笔记本、一体机、Mini PC、各类服务器等产品中,如联想台式机/一体机和笔记本、同方一体机、仪电miniPC、联想服务器、火星高科服务器等。笔者在现场做了体验,在运行办公文件、播放高清视频和运行游戏上,用户体验和大众常见的PC无差异。


采用ZX-C系列芯片,主频2GHz,内存4GB


整体界面

办公软件体验


办公软件及游戏体验后,基于兆芯的PC和笔者平时用的PC差别不大。预计2年后,兆芯会推出台积电16nm处理器产品,性能最高达到3.0GHz,配套产品性能会更高。

来源:EEFOCUS

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