国产CPU性能最全盘点,宜良性竞争优胜劣汰

2019-07-15 17:59:41 来源:EEFOCUS
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近年来,中国政府大力发展集成电路产业,国产 CPU 如同雨后春笋般成长起来。国 产 CPU 性能到底怎么样,和英特尔的差距到底在哪里?笔者接下来对国产 CPU 做一 个比较全面客观的盘点。


X86 阵营:澜起、海光、兆芯
2016 年起,澜起科技与 Intel、清华大学合作,开发出津逮 CPU。津逮 CPU 其实就 是在 Intel CPU 上加一个所谓的安全模块,是 CPU+ASIC。由于本身用的就是英特尔 的 X86 CPU,因而在性能上是可以媲美英特尔的 CPU。问题就在于,增加一个 ASIC 会导致额外封装成本,以及 ASIC 本身也有成本,因而能不能把成本控制下来是关键。 另外,能否保证100%安全可控,这也是需要时间检验的问题。


海光是 AMD 和曙光成立的合资公司。在锐龙问世前,AMD 在商业上被英特尔压着 打,因而向中国大陆抛出橄榄枝,成立合资公司,并将 Zen 的源代码和设计文档等 技术资料授予合资公司。就性能来说,Zen 属于国际一流水平,具有市场竞争力, 这一点从 AMD 股价在过去几年上涨 800%就能体现出来。据说海光已经在进行产品 的迭代创新,如果能够把技术消化吸收,并把成本控制下来,在商业市场和英特尔 抢饭碗,那是挺好的。


兆芯是上海国资与中国台湾 VIA 成立的合资公司。在十二五期间,合资公司承接了 核高基 01 专项,获得了海量资金扶持。兆芯通过引进 VIA 的技术,做了数代改进, 最新的 KX6000,性能达到老一代 AMD 处理器的水平,如果能够把成本降下来,那 么在上网本、瘦客户端等平台上还是有一定潜力的。诚然,兆芯 CPU 性能提升比较 明显,但和澜起津逮 CPU 和海光 CPU 在性能上还是有不小差距。


ARM 阵营:ARM mini China、华为、飞腾、华芯通
随着中国掀起芯片热,ARM 也来大陆开设合资公司。一些网友把中方占股 ARM mini China 51%的股份视为中国可以通过这种方式不再惧怕国外制裁。数月前,ARM 决 定制裁华为,ARM mini China 与 ARM 保持一致步调共同制裁华为,这足以说明, ARM mini China 对于中国实现 CPU 自主可控没有任何关系。


多年前,ARM 服务器 CPU 被诸多行业人士看好,并认为有希望取代 X86,或侵蚀部 分 X86 服务器 CPU 市场。于是,AMD、高通、博通等一大批知名国外公司相继参与, 华为和飞腾也加入这波浪潮。


华为的ARM服务器CPU获得了核高基等国家资源的扶持。其ARM服务器有Hi1610、 Hi1612、Hi1616、Hi1620。Hi1616 就是鲲鹏 916,Hi1620 就是鲲鹏 920,华为宣 传鲲鹏 920 性能超出业界标杆 25%,同时,能效比优于业界标杆 30%。就芯片设计 本身来说,Hi1610、Hi1612 是买 A57 做集成,Hi1616 是买 A72 做集成。Hi1620 虽然华为官方宣传自主,但根据技术发展一般规律来看,应该是站在巨人肩膀上的 产物。


飞腾的 ARM 服务器和华为的发展模式类似。飞腾已经研发了 FT1500A、FT2000、 FT2000plus 等几款芯片,其中,FT2000plus 虽然在单核性能上与英特尔差距较大, 但在多核上飞腾对标英特尔 E5 处理器。


华芯通是贵州政府与高通成立的合资公司。高通将向合资公司提供其服务器芯片专有技术,支持新公司在未来的发展。根据公开消息,华芯通首期注册资本 18.5 亿元, 贵州方面占股 55%,高通方面占股 45%。虽然这项合资一度被非常看好,但在 2019 年 4 月底,华芯通宣布关门。


ARM 服务器 CPU 有三个问题,一是性能,二是生态,三是价格。


就性能来说,虽然华为和飞腾纷纷用 PPT 对标,甚至“吊打”英特尔,但其实是用 48 核、64核对战英特尔14 核、28 核。国产 ARM CPU 在单核性能上与英特尔还是有 不小差距的,因而只能用堆核心数来对比多核性能。然而,CPU最关键的恰恰是单 核性能,实践证明,强劲的单核性能+超线程才是最优解。单核性能上不去,盲目堆核心数是邪路。


就生态来说,虽然早在 4、5 年前业界就盛传 ARM 在服务器上的生态会很丰富,但 时至今日,当年夸下的海口依然只是 PPT。X86 在 PC 和服务器上的优势异常稳固。


就价格来说,芯片的价格与产量息息相关,在这方面,英特尔相对于国产ARM CPU 有明显优势。加上国产ARM服务器CPU普遍采用堆核心数量的做法,这又进一步 加大了芯片的成本,因而这些国产ARM服务器CPU反而比英特尔卖的更贵。


高通、AMD 等国外巨头之所以放弃 ARM 服务器 CPU,华芯通之所以关门,根源就 在于纯商业模式下,ARM服务器CPU走不通。正是因此,华为和飞腾都往央采和安全可控市场冲。


MIPS/SW64:龙芯、申威
龙芯成立于 2001 年。在“十五”期间龙芯获得国家较大扶持,在“十一五”期间,政策上加大了对芯片项目的审核力度,国家对芯片项目的拨款变得“非常谨慎”,这使国家 资金迟迟没有到位,是李国杰院士用计算所的经费支持龙芯研发。在“十二五”之后, 龙芯只能自己赚钱和依靠投资人的投资养活自己。在过去 18 年的时间里,国家只给 了龙芯5亿多的经费。正因为囊中羞涩,使龙芯在“断奶后”,芯片的制造工艺上普遍落后于同时期其他国产 CPU。


就 CPU 最关键的单核性能来说,龙芯依靠自己的芯片设计能力,在制造工艺落后 1-2 代的情况下,单核性能进步迅速,达到 20 分。诚然,龙芯这几年进步很快,但 CPU 性能和生态与英特尔还是有很大差距。


SW 由相关单位设计,在超算上取得成功后,SW 开始把服务器作为发力的方向,2019 年会有 SW3231 问世,2020 年 SW3232 会问世。就单核性能来说,SW3232 的预 定目标是 25 分左右,如果能够达到预期性能,且能够解决软件生态的问题,在一定 范围内小规模推广是可以期待的。


RISC-V
近年来,舆论上和行业里部分人认为 RISC-V 已经过度炒作,这种炒作和几年前高调 炒作 ARM 进军服务器 CPU,ARM 前景无限非常类似。


可以说,在纯商业模式下完全依赖“看不见的手”进行调控,想要挤掉英特尔、ARM 在各自强势领域的市场份额,是不可能完成的任务。只有通过“看得见的手”进行调控,后来者才能有一个茁壮成长的机会。


因此,对于 RISC-V 而言,单纯依靠市场的力量,能够做的是在嵌入式方面有所作为, 比如在物联网的大潮下,做一些嵌入式应用,无法在 PC 和服务器这类对性能要求较 高的市场有所作为。因为在这些方面依靠市场力量搞 RISC-V,就如同在 PC 和服务 器推ARM,在移动端推 X86 一样悲剧。


国产 CPU 宜良性竞争
国产基础软硬件最理想的状态,是国内所有 CPU 公司围绕一套指令集设计 CPU,软件厂商围绕这套指令集建生态。比较现实的做法是通过市场竞争优胜劣汰,前提是 必须有良好的规则,否则只能是“劣币驱逐良币”。


首先,不宜搞拉偏架式帮扶补贴。近年来,国家对集成电路产业的扶持力度很大。 诚然,国家对于落后产业进行补贴帮助产业发展是理所当然的,但补贴也要讲究方 式方法,政府资金可以“扶一程”、“送一程”,之后就应该让企业到市场中去自谋生路了。

 

应用是国产CPU成长的阶梯,国家应当从应用上动脑筋,帮助国产 CPU 用起来。


其次,对于自主可控不能双重标准。技术引进也是掌握先进技术的有效方式,技术 消化吸收是需要一定能力水平和时间。对于技术引进,真正关键的在于能力。海光、 华为、兆芯都在吸收消化引进的技术,都是拿到了真东西。海光是完整 CPU 内核及源代码,兆芯从VIA 获得了源码,华为也由 ARM 公司授权获得技术,关键是要形成自己的设计能力,开发出自己的独立产品和 IP。


这里在对 X86 和ARM 授权多说几句。网上总有不明真相的群众认为 X86 授权有问 题,而 ARM 授权却米有。但实际上,X86 和 ARM 授权都是存在瑕疵的,也都有回 旋的余地。


就海光来说,英特尔和AMD之间的 X86 交叉授权背景复杂,交叉技术授权符合美 国法律法规,如果英特尔拿这个去制约 AMD 的生意,就会受到美国国内的反垄断制 裁,这对英特尔更严重更致命,以至于网友调侃,“农企要挂了,英特尔又得去送钱”。


像当下这种敏感时期,中美也是斗而不破的,即便华为被列入“实体名单”,即便 ARM 宣布遵守川普禁令,但还是有回旋余地——川普并没有一上来就全面封杀,而是给了 90 天宽限期,而宽限期还未结束,在 G20 碰面之后,川普明显就松口了。可以说, 川普的目的“以战促和”。


真正碰到中美撕破脸了,一切中国使用的由美国控制的专利技术,软件、硬件全都 无法幸免,中国商业社会有可能会瘫痪。


因此,X86和ARM都存在瑕疵,也都有回旋的余地。一些ARM支持者以X86授权 攻击 X86 CPU,却对 ARM 授权的风险视而不见,这是值得商榷的。


最后,安全市场和商业市场应当齐头并进。中国还做不到使用国产 EDA、原材料、 设备、工艺完成国产 CPU 的设计、制造、封装,因而自主可控是相对概念。就安全市场来说,应当作为中国自己 IT 技术体系的孵化地。


就商业市场来说,还是应当让商业法则发挥作用,政府应当作为规则的维护者,不 应当过度干涉商业市场。笔者认为,就商业市场以及对 X86 生态和性能有要求的特 殊市场,海光目前性能表现不错,且技术上存在消化吸收的较高可能性。问题在于 成本控制水平,价格有没有竞争力。就建立中国版 Wintel 来说,龙芯和申威可以期待,但短期在商业市场缺乏竞争力,需要二十年磨一剑打持久战。

 

 
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