国产处理器(二)自主研发很光鲜,龙芯/申威为啥却卖不出去?

2016-10-23 18:41:39 来源:EEFOCUS
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在中国集成电路设小计业2016 年会暨长沙集成电路产业创新发展高峰论坛”上,魏少军教授明确表示2016年智能终端核心芯片、服务器CPU、嵌入式CPU都取得了不错的成绩。随后,龙芯3A3000流片成功的消息发布。

 

可见,我国的CPU进入高速发展阶段,众多厂商做起领头兵,龙芯、飞腾、中晟宏芯、兆芯、澜起科技、北大众志、杭州中天、豪威等。

 

有了牵头兵,不一定这场仗能打的赢,而且可能还有“战士”牺牲。因为国产CPU产业配套滞后于产品技术需求、生态环境薄弱且成熟缓慢。正如龙芯中科技术有限公司总裁兼龙芯总设计师胡伟武曾经说的那样,“目前新一代龙芯在CPU最核心的技术微结构方面,跟国外的主要厂商终于已经基本持平了,差距方面仅差5%、10%左右。我们可以做世界第一CPU,而且有,但关键就是没法用,用户不用你”。

 

 

在10月21日举办的“面向计算机系统能力培养的龙芯CPU高校开源计划”活动中,龙芯中科宣布将GS132和GS232两款CPU核向高校和学术界开源,这又预示着什么?


很明显,龙芯将两款CPU核开源,一方面可以很好配合国家计算机专业课程的教育改革,另一方面也为以龙芯相关软硬件开发的人才培养加足马力,并借此丰富龙芯的软件生态和产业链。


众所周知,国内大多数IC设计公司的SoC并非完全的“独立自主”,大多依靠购买国外IP并“攒”出SoC,拥有自主设计CPU核的单位屈指可数,尤其是在飞腾处理器转移到ARM阵营,坚持自主架构研发的国产芯片仅剩龙芯和申威两家。


现在我们就走进国产龙芯、申威看看他们是怎么熬过了这些年。


龙芯
虽然龙芯走向产业化仅仅6年的时间,但是它的历史却要回溯到2001年。2001年,中科院计算所开始研制龙芯系列处理器;2010年,龙芯中科技术有限公司正式成立。

 

龙芯系列CPU包括面向行业应用的专用小CPU,面向工控和终端类应用的中CPU,以及面向桌面与服务器类应用的大CPU。


龙芯成功包揽了我国三项CPU界的“首款”称号,我国首款通用CPU(龙芯1号)、我国首款64位通用CPU(龙芯2B)、我国首款四核CPU(龙芯3A)。


龙芯发展史:

 

 

虽然2015年3月31日中国发射首枚使用"龙芯"北斗卫星,看似龙芯在市场也得到良好应用,而实际上15年来,龙芯未解决无人用问题,就像龙芯中科技术有限公司总裁兼龙芯总设计师胡伟武所说:“我们走过了太多的弯路。我们之前太过关注这些参数了,比如CPU的主频和核数要跟Intel、IBM、AMD看齐,不知道自己的问题出在哪里,那就是没有建立自己的生态。”


龙芯的问题可能出在:落后英特尔处理器性能上竞争力不大,批量太少价格无优势,而且整个社会的PC基础都是建立在Windows基础之上的,龙芯的产品兼容很难。

 

 

在设计CPU的过程中,80%以上的功夫都用在CPU核上,因此,如何设计一个高性能的CPU核可以说是CPU设计中的关键技术之一。然而,CPU和操作系统是计算机系统的核心,也是我国信息技术中的薄弱部分。

 

龙芯将GS132和GS232两款CPU核向高校和学术界开源,不仅是一项伟大的学术贡献,更有着深渊的产业意义,但将CPU核开源并不意味着一定就能把生态建立起来,同时也要考虑利弊双生,就像SUN将自己的CPU开源,国防科大以源代码为基础开发了飞腾1000和飞腾1500,这两款CPU还被用于天河1号和天河2号,但SPARC还是逐渐被边缘化,生态的建立如今也没能完成。


龙芯产业化之路又要如何走通、何时走通,成了一条需要时间探索的路。


申威
在第47届世界超级计算机大会上公布的最新TOP500排名中,名列榜首的是我国“神威•太湖之光”计算机系统,它比第二名美国的泰坦超算还快一倍多,该系统全部采用了国产处理器“申威26010”。

 

 

申威处理器又称"SW处理器",源自于DEC的Alpha 21164,其研制得到了国家"核高基"专项资金支持。在国家"核高基"重大专项支持下、采用自主指令集,具体负责研发的单位是江南计算机所属于军方研究机构(总参56所),且具有完全自主知识产权的处理器系列。


相比从诞生之初就处于舆论风口浪尖的龙芯,申威这款走全自主道路的芯片要低调得多。无论传统纸媒还是网络媒体,申威的曝光率远远低于其他国产芯,龙芯、海思、展讯,申威偶尔在大众眼中出现也是值得“赞扬”的一面,很少有“抨击”的情况出现。申威的低调也许与的军方背景有着密不可分的关系。


而一路走来,申威的“芯”路例程又是怎样的?

 

上世纪60-70年代末,中国在高性能计算机领域也曾有过自己的辉煌,哈军工、北京大学、清华大学、国防科大都有软硬件自己编译和制造的计算机。但是80年代因迷信“造不如买、买不如租”、“市场换技术”等理论,放弃了自主芯片的研发转而大量外购国外芯片。而没有中国“芯”,在技术上始终受制于人的弊端越发明显。


于是为解决在超算和国防、信息安全无“芯”可用的困境。总参谋部第五十六研究所(无锡江南计算技术研究所)于2003年开始着手设计中国人自己的高性能芯片。申威从此踏上了征途。


 

申威1和申威2像是沙场试兵,对Alpha21164技术的加以消化吸收,而在SW1600上便做到了技术的融会贯通。但是SW1600单核性能有限,16核的可扩展性较好,可实现比较理想的多核性能加速比。


从2010年以后,申威才开始逐步在商用市场探索。2014年年底和2015年年初,申威公布了面向服务器、桌面计算和工业控制的一系列芯片产品手册,这标志着申威正式进入商用市场。SW410与龙芯一样遭遇了PC市场软件生态贫乏与产业联盟弱小的问题,竞争力低下,同样SW410自身也存在单核性能太弱的问题,这导致民用PC市场的竞争力更低下。


虽然申威进入商用领域,哪怕做不出成绩也不用担心生存问题,因为申威是军方项目,神威超算是国家级工程,申威的软件和硬件产品完全可以在体制内完成内部循环,这便与龙芯不同了,龙芯的需要在商业市场上去拼杀求生存才可以。 

 
原来飞腾也是龙芯和申威阵营的,走独立自主的技术路线。但是后来飞腾的路线转移到依附于ARM IP授权设计自己的SOC的路线的海思与展讯阵营。


国产“飞腾处理器”是国防科技大学计算机学院开发的银河飞腾系列通用CPU,得到国家“核高基”项目的专项资金支持。


由于自主架构芯片在产业化实践中的屡战屡败,然而又要面对激烈而残酷的市场竞争,2015年3月26日,“飞腾CPU”正式宣布放弃自主研发处理器架构,直接采用ARM 64位V8系列处理器架构。


CPU的“国产”与“自主”并非是一个定义。采用基于ARM的CPU核心来做自己的SoC芯片,可实现快速推出系统级芯片方案并占领市场,但CPU核心并不是完全自主化。 “飞腾”CPU的产业化企业----天津飞腾公司放弃了自主研发处理器核。


可见国产处理器在自主研发的道路上,并不是走得一帆风顺,像申威这样有着国家“后台”的可能走得稳一些,但是对于龙芯、飞腾可能走着走着就迷失了,飞腾的阵营转移也是情非得已,走到今天的龙芯值得国人敬佩与点赞。

 

有关国产移动终端处理器的文章可以查看:海思/展讯/联芯的小成绩,却是摸爬滚打多年

 

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赵碧莹
赵碧莹

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