兆芯：以自主x86架構實(shí)現硬件安全

作者/ 喬北 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：國產(chǎn)通用處理器現在仍面臨自主IP、產(chǎn)業(yè)標準和生態(tài)建設等問(wèn)題，兆芯以完全自主研發(fā)設計的x86架構通用處理器，與國內行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，在操作系統、工藝、固件、整機、嵌入式工控、網(wǎng)絡(luò )安全等領(lǐng)域通力合作，共同構建了一條從芯片研發(fā)生產(chǎn)，到硬件整合、系統集成、應用和服務(wù)的完整國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。

　　“芯片是聯(lián)網(wǎng)設備的核心，尤其是通用處理器，在包括國家機關(guān)、保密單位、軍事領(lǐng)域在內的各行業(yè)中都占有重要的地位。通用處理器芯片一旦出現問(wèn)題，造成的不僅僅是經(jīng)濟影響，甚至會(huì )涉及國家主權問(wèn)題?！鄙虾Ｕ仔炯呻娐酚邢薰靖笨偛酶党遣┦吭诒本﹪H互聯(lián)網(wǎng)科技博覽會(huì )上強調。

　　上海兆芯集成電路有限公司在北京國際互聯(lián)網(wǎng)科技博覽會(huì )上，以“自主安全可靠的國產(chǎn)x86解決方案”為主題，展出了公司自主設計研發(fā)的國產(chǎn)x86通用處理器，以及應用兆芯國產(chǎn)通用CPU的一系列國產(chǎn)整機、服務(wù)器，基于兆芯國產(chǎn)通用CPU的集成解決方案、可信終端解決方案等產(chǎn)品和解決方案。并與電子產(chǎn)品世界編輯就當下通用處理器芯片的發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了探討。

國產(chǎn)通用處理器面臨的問(wèn)題

　　我國通用處理器在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上還存在一些問(wèn)題亟待解決。第一，完全自主的IP，目前，國內很少有處理器IP核100%完全自主的公司;第二，產(chǎn)業(yè)標準，國產(chǎn)CPU設計公司在進(jìn)行CPU設計研發(fā)工作時(shí)，必須要遵循的普遍是國際上的協(xié)議和標準;第三，國產(chǎn)通用處理器的生態(tài)規模還比較有限，同時(shí)，應用推廣的規模也比較有限;第四，研發(fā)投入仍然不足。例如，我國每年核高基專(zhuān)項的研發(fā)投入還不及英特爾的8%，這個(gè)差距可想而知。

　　傅城博士認為，從解決問(wèn)題的角度出發(fā)，針對自主IP問(wèn)題，企業(yè)需要實(shí)事求是，堅持自主創(chuàng )新。兆芯在這方面就沒(méi)有這種后顧之憂(yōu)，兆芯國產(chǎn)通用處理器和芯片組的相關(guān)IP100%是由兆芯自主設計研發(fā)的。針對產(chǎn)業(yè)標準的問(wèn)題，可以考慮對利用市場(chǎng)吸引國際標準化組織本土化這一渠道加以改善，同時(shí)也需要產(chǎn)業(yè)內的龍頭企業(yè)和政府的積極參與和支持。生態(tài)規模和應用推廣有限，研發(fā)投入不足的問(wèn)題，除了需要企業(yè)更加開(kāi)放合作，也需要寄希望于政府和相關(guān)組織的引導和支持。

基于x86架構，發(fā)展自主通用處理器

　　芯片是一種重要的“原材料”，芯片的發(fā)展水平高低嚴重制約著(zhù)我國信息技術(shù)和高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2013年以來(lái)，我國每年進(jìn)口的集成電路價(jià)值超過(guò)2000億美元，自給率嚴重不足。而這些進(jìn)口芯片大部分又以成型的終端產(chǎn)品出口到境外，我國現在所謂的高科技制造業(yè)所做的大部分工作是整合加工，因而，所能獲取的附加值和利潤極低。

　　面對可能出現的進(jìn)出口限制對信息產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展造成的影響，以及信息安全和國家安全問(wèn)題。尤其是隨著(zhù)近些年全球信息安全問(wèn)題不斷暴露，由于硬件的后門(mén)既難以發(fā)現，又難以修復，沒(méi)有自主可控的芯片就難以保證我國的信息安全和國家安全。因此，設計研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的芯片就顯得尤為關(guān)鍵。

　　x86架構芯片在全球互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中都格外關(guān)鍵，其在桌面辦公領(lǐng)域的占有份額高達95%以上，并且具有生態(tài)系統成熟，操作系統、辦公軟件遷移成本低廉，軟硬件兼容性出色等優(yōu)勢?！懊鎸θ蚍秶鷥纫驯粡V泛接受的局勢，發(fā)展自主可控的x86高端通用芯片，在核心芯片和關(guān)鍵領(lǐng)域早日實(shí)現國產(chǎn)自主可控產(chǎn)品的替代，顯然是投入產(chǎn)出比較高的一種渠道?！备党遣┦糠Q(chēng)，“兆芯的最終目標并不局限于國內市場(chǎng)，而是在國際市場(chǎng)上與國際廠(chǎng)商競爭。使用全球通用的架構和芯片，比起推動(dòng)全新的架構和芯片的應用，顯然更容易被市場(chǎng)接受?！?/p>

ZX-D系列

　　ZX-D是兆芯自主設計研發(fā)的新一代國產(chǎn)自主可控通用處理器，相比ZX-C，ZX-D采用了全新的架構設計，芯片面積雖然有所增加，但集成了CPU、內存控制器、GPU等單元，高速緩存空間更大，這使得處理器內部數據交換更加高效，性能也有較大的提升。根據權威機構的測試報告，在保持和開(kāi)先ZX-C系列處理器工作頻率不變的前提下，兆芯ZX-D系列處理器比開(kāi)先ZX-C系列處理器在整數單任務(wù)運算性能上有20%左右的提升，在整數多任務(wù)運算性能上的提升更接近50%。

　　另外，兆芯ZX-D也是國內首款支持DDR4內存的國產(chǎn)通用CPU，這對于整機性能的提升也是一個(gè)積極的因素。

生態(tài)建設

　　首先，兆芯的國產(chǎn)x86處理器在不斷地壯大，性能也在不斷增強。兆芯的國產(chǎn)通用處理器有開(kāi)先ZX-C四核、開(kāi)先ZX-C+四核和開(kāi)勝ZX-C+八核產(chǎn)品，均可應用到計算機、服務(wù)器、嵌入式和工控設備的設計生產(chǎn)中。三款國產(chǎn)通用處理器均實(shí)現了規模量產(chǎn)。兆芯ZX-D系列處理器目前也呼之欲出。

　　兆芯國產(chǎn)x86處理器的性能、芯片的可靠性和穩定性達到了行業(yè)領(lǐng)先水準，這些因素讓兆芯國產(chǎn)x86處理器完全勝任日常辦公的需求。另外，兆芯已經(jīng)能夠做到每一款芯片的供貨品質(zhì)良率都達到99.8%以上。

　　其次，以兆芯國產(chǎn)x86為核心的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈日趨完備。兆芯與國內行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，在操作系統、工藝、固件、整機、嵌入式工控、網(wǎng)安等領(lǐng)域通力合作，共同構建了一條從芯片研發(fā)生產(chǎn)，到硬件整合、系統集成、應用和服務(wù)的完整國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。

　　在兆芯與國內行業(yè)龍頭企業(yè)共同構建的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈內，除了國產(chǎn)化電腦等設備的設計生產(chǎn)和系統集成，兆芯和產(chǎn)業(yè)鏈伙伴還在提升辦公設備、應用軟件的兼容性，以及完善服務(wù)和擴展應用領(lǐng)域方面不斷的努力。國產(chǎn)化辦公電腦現已支持總計1000余款外設產(chǎn)品和5000余款應用軟件，服務(wù)體系囊括11000多名產(chǎn)品服務(wù)工程師，覆蓋全國超過(guò)2000個(gè)縣級城市。

　　最后，兆芯協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈伙伴，在市場(chǎng)化方面，已經(jīng)取得了一定的成果。兆芯開(kāi)先ZX-C處理器自2015年4月量產(chǎn)以來(lái)，在桌面電腦領(lǐng)域，兆芯ZX-C處理器已被聯(lián)想、長(cháng)城、同方等國內整機廠(chǎng)商采用?；谡仔綵X-C處理器的聯(lián)想開(kāi)天M6100臺式機、開(kāi)天A6100一體機、昭陽(yáng)CF03筆記本等產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)了國家強制性3C認證、能效一級認證、中國節能認證和綠色環(huán)境標志認證。

　　采用兆芯國產(chǎn)通用處理器的整機，在日常辦公體驗上，與大眾常見(jiàn)的PC沒(méi)有任何差異。應用兆芯國產(chǎn)x86通用處理器的整機已在黨政軍辦公、信息化等國家重點(diǎn)系統工程中得到實(shí)際應用，并獲得了“性能良好，質(zhì)量可靠，能夠滿(mǎn)足實(shí)際工作需要”的積極反饋。除桌面辦公領(lǐng)域之外，兆芯x86通用處理器在服務(wù)器、嵌入式整機、存儲系統等領(lǐng)域也可以滿(mǎn)足用戶(hù)需求。隨著(zhù)推廣的進(jìn)行，應用兆芯x86通用處理器的各類(lèi)設備將逐步進(jìn)入到金融、電力、稅務(wù)等應用領(lǐng)域，根據需求進(jìn)行全面國產(chǎn)化替代。

　　參考文獻：

　　[1]李韜.網(wǎng)絡(luò )處理器芯片的國產(chǎn)化之路[J].電子產(chǎn)品世界,2015(1):25-27.

　　[2]王瑩.芯片的知識產(chǎn)權保護需要協(xié)同與堅決[J].電子產(chǎn)品世界,2015(5):18-18.

　　[3]王瑩.兆芯X86 CPU找到黨政軍藍海[J].電子產(chǎn)品世界,2016(7):16-17.

　　[4]迎九.本土內存制造需要狼性、特色和專(zhuān)利[J].電子產(chǎn)品世界,2015(8):27-29.

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第6期第19頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。