与非网 1 月 15 日讯,中科院对外宣布,中国科学家研发出了新型垂直纳米环栅晶体管,这种新型晶体管被视为 2nm 及一下工艺的主要技术候选。这意味着此项技术成熟后,国产 2nm 芯片有望成功“破冰”。

 

 

目前最为先进的芯片制造技术为 7nm+Euv 工艺制程,比较出名的就是华为的麒麟 990 5G 芯片,内置了超过 100 亿个晶体管。麒麟 990 首次将将 5G Modem 集成到 SoC 上,也是全球首款集成 5G Soc,技术上的确实现了巨大突破,也是国产芯片里程碑式的意义。

 

而继华为之后,中科院研发出了 2nm 及以下工艺所需要的新型晶体管——叠层垂直纳米环栅晶体管。据悉,早在 2016 年官方就开始针对此类技术开展相关研究,历经重重困难,中科院斩获全球第一,研发出世界上首个具有自对准栅极的叠层垂直纳米环栅晶体管。

 

同时这一专利还获得了多项发明专利授权,中科院的这项研究成果意义很大,这种新型垂直纳米环栅晶体管被视为 2nm 及以下工艺的主要技术候选,可能对国产芯片制造有巨大推动作用。如今在美国企业的逼迫下,国产企业推进自主可控已成为主流意识,市场空间将被进一步打开。相信在 5 年的时间内,在技术方面将实现全面突破。切断对于华为的技术提供,这将是中国整体研发芯片的一个里程碑式转折,中国将不再过于依赖美国所提供的相关芯片及其技术。

 

发展芯片不能幻想“弯道超车” 国产 CPU 强调建立自主生态

“发展核心技术需要愚公移山精神和实事求是的作风,不要幻想‘弯道超车’。”国产 CPU 厂商龙芯中科董事长胡伟武指出,高复杂系统能力建设需要以 30 年为周期,无法避免多轮试错,不能指望一步上楼。

 

龙芯与申威、兆芯和飞腾等都是“中国芯”的代表企业。12 月 24 日,龙芯发布新一代通用 CPU 产品 3A4000/3B4000,使用 28nm 工艺。胡伟武介绍称,3A4000 通用处理性能与 AMD 公司 28nm 工艺最后产品“挖掘机”处理器相当。在此基础上,龙芯公司将于明后年推出使用 12nm 工艺的四核 3A5000 和 16 核 3C5000,其主频将提高到 2.5GHz 以上,通用处理性能将达到当时 AMD 的水平。

 

龙芯中科由中国科学院和北京市政府共同牵头出资成立,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化。该公司致力于龙芯系列 CPU 设计、生产、销售和服务,主要产品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,目前客户主要为党政军企业。

 

从基本可用到好用

龙芯 CPU 也在迭代中发展。胡伟武表示,经过 20 年的发展,从第一代的基本可用(小学毕业)到第二代可用(中学毕业),第三代产品将实现好用(大学毕业),主 CPU 和 OS(操作系统)基本完成“补课”,CPU 通用处理性能已达到 AMD 水平,操作系统成熟度也已接近 Windows XP。

 

英特尔、AMD 等国际大厂几乎垄断 CPU 消费级和企业市场,国产 CPU 主要客户为党政军。但在华为事件后,供应链安全成为各企业不容忽视的问题,国产芯片企业或将迎来更多发展机会。

 

虽然与英特尔、AMD 仍有不少差距,但国产 CPU 厂商在技术和生态上都在“补功课”。平安证券在一份研报中指出,主要厂商如飞腾、龙芯、申威、兆芯及海思等企业在各自领域设计出了自主可控程度较高的 CPU ,产品本身正在实现从“可用”到“好用”的转变,在党政军和重点行业市场得到应用推广,生态建设也取得较大进展 。

 

技术方面,胡伟武指出,通过在市场中试错,龙芯意识到我国 CPU 与国外 CPU 的主要差距在于通用处理性能,而不是专用处理性能;同时,单核性能不足,仅仅叠加核数并不能解决问题;设计能力不足,不能仅仅依赖工艺。因此,龙芯希望通过优化设计提高单核通用处理性能,此次发布的产品基本完成“补课”。他也不避讳,目前发布的产品在工艺上不够先进,功耗偏大,同时 DDR4 内存频率不够高。

 

除了技术,生态是制约国产 CPU 发展的重要因素。不少业内人士都表示,电子产品只有进入应用不断迭代才能不断提高。中国半导体行业协会副理事长于燮康多次表示,“中国的集成电路产业要发展,一定是以应用为牵头带动我们的底层才行。”

 

打造独立的生态

胡伟武表示,应用不够丰富和产业不配套成为自主 CPU 和 OS 发展的下一个瓶颈。过去我国的信息化应用主要构建在国外 Wintel 和 AA(ARM+Android)等体系上,在 CPU、GPU、网络等的产业链配套不足。因此,未来 CPU 与应用软硬件企业应该相向而行。

 

龙芯中科副总裁张戈称,龙芯的合作伙伴已经增至近千家,下游基于龙芯的开发人员达到数万人,在政企、安全、金融、能源、交通、教育等各个应用场景中都有了应用。2019 年龙芯芯片出货量已经达到 50 万颗以上。

 

当天,包括联想、中科曙光、浪潮、同方、超越数控等产业链下游也发布了基于龙芯芯片的桌面计算机、笔记本、一体机、服务器、云终端、网络安全设备、工业控制计算机等产品。

 

从事网络信息安全的卫士通信息产业股份有限公司总经理王忠海告诉第一财经记者,此次卫士通与龙芯合作,通过卫士通自主研发的高性能嵌入式安全 SE,将安全可信能力融入龙芯处理器芯片设计,与传统 CPU 只是在处理器核外增加安全可信模块相比更安全。在市场推广方面,商业的大众市场由龙芯主推,而对安全需求较高的客户,由卫士通主导并通过定制化实现“安全赋能”。此外,卫士通也基于龙芯开发了安全整机、安全中间件以及各类安全应用。

 

胡伟武指出,我国信息产业的根本出路在于建立独立于 Wintel 和 ARM+Android 体系外的第三套生态体系。为此,龙芯提供开源的基础版操作系统支持下游的操作系统企业、整机设备企业、解决方案企业推出产品版操作系统。

 

曾主导并参与中国第一代操作系统研发的万里红董事长李磊告诉记者,目前国产操作系统主要客户还是党政,“没有用户,技术没法迭代,今后软件会越来越重要。用户真正关心的是最终的体验,说白了是跟软件打交道,苹果就是软件做的好,流畅度好,体验感好。”他认为,国产芯片和操作系统在办公领域已经很成熟,用户体验已经没有差距,但是金融、游戏等业务还是有差距,但总体而言差距在缩小。