专栏名称: 半导体行业联盟
半导体行业联盟(icunion)属半导体产业链俱乐部, 分享半导体行业资讯动态,半导体企业名录,半导体行业协会报告,半导体行业论坛研究报告等信息
目录
相关文章推荐
半导体行业联盟  ·  杭州!重磅!2024半导体邀请函! ·  1 周前  
半导体行业联盟  ·  参会名单&议程首发!光电合封CPO及异质集成 ... ·  5 天前  
半导体行业联盟  ·  终于!Mobileye:终止研发激光雷达!裁 ... ·  6 天前  
半导体行业联盟  ·  无锡!2024国际汽车半导体创新发展论坛 ·  1 周前  
21ic电子网  ·  写给小白的操作系统入门科普 ·  1 周前  
51好读  ›  专栏  ›  半导体行业联盟

六大CPU速览,一文读懂国产芯片路线!

半导体行业联盟  · 公众号  · 半导体  · 2024-08-28 10:51

正文

点击参与:9月27日,第三届GMIF2024创新峰会邀您相约深圳!



随着信创2.0阶段国产化替代再次提速,国产芯片作为底层硬件基础设施的核心,受到行业市场的广泛关注。

从国内芯片厂商格局来看,鲲鹏、飞腾、海光、兆芯、申威、龙芯等六大国产CPU齐头并进,均已纳入CPU安全可靠名录。但因其指令集架构路线不同,六大厂商在生态、性能等方面的市场表现各有差异。

众所周知,CPU本质是一块集中了不同功能电路的芯片,要使用这些功能电路,CPU需要调用对应的指令。而用来规定指令格式的东西就叫做指令集架构

打个比方,就像我们要写一篇文章,指令就是文字,指令集架构就是帮你把字句排列优化,最终完成一篇行文流畅的文章。用这种方式写文章的人越多,这种语境就越完善、越好用,进而演化出一种成熟的指令集架构生态。

由于我国在芯片设计方面起步较晚,并未建立起自己的语境(也就是生态),所以六大国产CPU均采用引进吸收再创新的方式,对国外指令集架构进行了不同程度的吸收转化。

六大厂商的芯片架构路线,分别对应了X86ARMAlphaMIPS等。X86属于唯一的CISC指令集(复杂指令集),长于性能,通用性更好,但授权获取难度大,有钱也不一定能买到;其它路线都属于RISC(精简指令集),长于效率,门槛低,版本授权易获取,有钱就能买。

一、龙芯(MIPS路线)

作为喊出100%自研的国产芯片厂商,龙芯CPU的自主程度较高。尤其在MIPS版权纠纷中胜诉之后,更验证了其LoongArch架构的自研程度。

从指令集架构路线来看,LoongArch充分考虑兼容需求,在定义时参考MIPSx86ArmRISC-V等主要指令系统的特征,吸纳近年来指令系统设计领域先进的技术发展成果在硬件方面更易于高性能、低功耗设计,软件方面易于编译优化和操作系统、虚拟机的开发。

去年龙芯3A6000处理器的发布,进一步体现了LoongArch架构的性能迭代能力。根据测试结果,3A6000处理器总体性能已经与英特尔10代酷睿四核处理器相当。

当然,龙芯的商业化能力及其生态层面的短板也不容忽视。一方面有待在开放的竞争市场证明其产品实力;另一方面,更需要充分利用LoongArch架构底座,实现其“打造第三套生态体系”的行业梦想。目前,业内对其给予了很大期待。

二、海光(C86路线)

海光一直被视为X86国产化赛道龙头。毕竟作为唯一一家拿到X86完整指令集的国产芯片,海光的自主化程度和性能、生态实力起步较高,并且近几年市场化进程也非常抢眼。

从指令集路线上来看,目前海光CPU已经迭代出独有的C86架构体系,这一点已经在官方最新的安全可靠测评结果得到证实。基于自主架构的可持续迭代能力,海光可以自由扩展算法指令,不仅在性能上一直处于国内前列,CPU安全性也达到了业内最高标准。

不过,海光最大的优势在于生态。由于C86本身兼容X86主流生态,可以快速适配市场上现有的数百万款常用的应用软件,在用户迁移过程中规避了大量的调优适配成本,最终可实现高效便捷的平滑替代。

这在大规模信创替代背景下的意义显而易见。平替代表的不仅是前期节约大量用户迁移成本,还能最大程度保障后期系统运行的稳定性,进而避免系统故障带来的维护成本。由此,海光也被视为当前国产芯片中应用能力最完善的厂商之一。

三、兆芯(X86路线)

相对于海光,兆芯虽然没有拿到完整的X86指令集授权,但其同样继承了X86的生态和性能优势,并且在中端产品性价比上别开生面,打造出一系列极具应用价值的国产处理器。

从产品层面看,目前兆芯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,已成功研发并量产多款通用处理器产品,形成PC/嵌入式处理器“开先”、服务器处理器“开胜”、IO拓展芯片/芯片组三大产品系列。 

并且,基于X86作为唯一复杂指令集的性能优势,兆芯不断提升处理器计算能力,目前在实测中已达到国际主流水平。

四、鲲鹏(ARM路线)

华为是ARM架构的铁杆粉丝,从移动端发家开始,走得就是ARM的低功耗、小体积路线,在特定场景性能表现抢眼。不过,鲲鹏主要面向的是数据中心服务器领域。ARM作为精简指令集的代表,在PC、服务器等领域,性能和生态方面一直与X86差距不小。

当前,鲲鹏处理器在x86架构芯片中,算力方面优势相对领先并且华为产业链完善,与其对应的上层产品应用,也相对比较丰富。

在生态层面,由于ARM路线较为封闭,与主流Wintel环境互不兼容,鲲鹏采用了自建生态等方式,依托于强大的技术团队支持,优先给大客户提供定制化迁移服务。但在大规模国产替代背景下,中小客户仍面临较大的迁移成本压力。

看似与龙芯同样是自建生态,但龙芯架构自主性更高,可以主动通过编译去转译其他架构。而鲲鹏依靠的是自己的全封闭生态,事实上挑战更大。

此外,ARM虽然在授权获取上门槛较低,但是近几年逐渐展现出一定的政治立场。此前一度宣布不再向中国相关厂商提供新版本授权,导致鲲鹏等厂商停留在V8.2版本。不过前段时间网传公司已拿到V9授权,但在ARM公司官网上并未查到相关信息,目前仍然存疑。

长远来看,仅依靠ARM版授权很难保证持续自主迭代,即便鲲鹏拿到V9版本,后续升级仍然受限,需要进一步完善独立的芯片演进路线。

五、飞腾(ARM路线)

飞腾与鲲鹏同样走的是ARM路线,相对来说国产化属性更高一些。其前身也被称为银河飞腾处理器,是由国防科技大学研究团队在1999年开始创造研制,很早就获得相关机构认定。 

在产品线丰富程度上,飞腾CPU拥有覆盖桌面、服务器和嵌入式等领域的完整产品线。虽然与背靠华为的鲲鹏仍有一定市场差距,但飞腾的优势主要体现在安全性上。

基于PK(飞腾和麒麟)体系,飞腾融合“S-Security”的立体防护安全链,并将“可信计算3.0”技术融入到CPU、操作系统和存储控制器中,实现了底层构架的本质安全。

六、申威(Alpha

申威是由上海高性能集成电路中心研制的全国产处理器,以Alpha指令集为基础进行拓展,

主要面向特种领域,自主化程度毋庸置疑。

出于安全性能以及知识产权角度,申威在研发出第一代基于Alpha指令集的CPU后,将指令集替换为自研的自主可控申威64位指令集,完全区别于原有Alpha指令集。

 

目前,申威处理器专注于高性能计算,尤其是在服务器领域,浮点运算算力与同期外国处理器相当。当然,相对于主流指令集路线,生态短板也比较明显,目前在民用/商用领域并无大规模落地。

总体来看,六大国产CPU厂商均已实现安全可控,并且在信创市场鲲鹏、海光等厂商占据较大市场份额,商业化成果显著。尽管部分厂商在指令集授权、生态发展等方面存在一定限制,但亦有厂商已经走上自主可持续发展路线,为国产芯片开辟出更多想象空间。

未来,值得我们拭目以待。

推荐文章
半导体行业联盟  ·  杭州!重磅!2024半导体邀请函!
1 周前
半导体行业联盟  ·  终于!Mobileye:终止研发激光雷达!裁员...
6 天前
半导体行业联盟  ·  无锡!2024国际汽车半导体创新发展论坛
1 周前
21ic电子网  ·  写给小白的操作系统入门科普
1 周前
食尚知味  ·  2017新年问候!
7 年前
唐唐频道  ·  嘿,你丫手往哪抓呢!
7 年前
城市画报  ·  在春天,我种下了一个男朋友
7 年前