兆芯：國產(chǎn)芯片生態(tài)為重，自主可控不只是芯片

作者 / 王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：系統漏洞及信息安全問(wèn)題的頻發(fā)，使得國產(chǎn)芯片的自主可控成為近些年來(lái)的焦點(diǎn)問(wèn)題，本刊編輯采訪(fǎng)了上海兆芯集成電路有限公司副總經(jīng)理羅勇博士，就當下國內集成電路市場(chǎng)發(fā)展相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

　　長(cháng)久以來(lái)，國內半導體市場(chǎng)始終面臨著(zhù)自給率嚴重不足的問(wèn)題，尤其國產(chǎn)通用CPU，包括服務(wù)器、個(gè)人電腦、工業(yè)應用領(lǐng)域在內的國產(chǎn)核心集成電路市場(chǎng)占有率幾乎為零。為了打破這一局面，逐步實(shí)現自主可控，自主創(chuàng )新就成了必由之路。本刊編輯采訪(fǎng)了上海兆芯集成電路有限公司副總經(jīng)理羅勇博士，就當下國內集成電路市場(chǎng)發(fā)展相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

對標國際標準

　　作為國內知名x86系統解決方案供應商，兆芯同時(shí)掌握中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)及芯片組三大核心技術(shù)，其自主研發(fā)的國產(chǎn)x86解決方案包括開(kāi)先和開(kāi)勝兩大系列，開(kāi)先系列面向桌面整機(包括各類(lèi)臺式機、筆記本)、嵌入式產(chǎn)品，開(kāi)勝系列則面向服務(wù)器產(chǎn)品。

　　談到兆芯x86解決方案整體性能時(shí)，羅勇博士表示，兆芯處理器的整體性能已經(jīng)能夠對標國際主流標準，以ZX-C系列CPU及KX-5000為例，已經(jīng)可以對標Intel第六代i3處理器，主機頻率可以達到2GHz，對于日常辦公應用、4K解碼，甚至運行使命召喚、古墓麗影等主流3D游戲已經(jīng)毫無(wú)壓力。而考慮到3GHz頻率已經(jīng)開(kāi)始成為主流，兆芯又跟進(jìn)了最新的KX-6000系列，其整機性能對標Intel的i5系列處理器，包括運行現在最火的(也是對計算機性能要求很高的)“吃雞”游戲，仍可流暢運行。

　　在集成電路尤其是處理器芯片方面，要真正解讀一項技術(shù)需要花很長(cháng)時(shí)間，才能避免出現系統漏洞、安全問(wèn)題，或在出現安全問(wèn)題時(shí)及時(shí)查出原因并修復。兆芯用6年時(shí)間研發(fā)了ZX-C和KX-5000兩代處理器，從而完全解讀了x86系統架構及相應技術(shù)。

　　兆芯設計ZX-C系列用了4年時(shí)間，羅勇博士坦然表示，設計出的處理器雖然在功耗和面積上控制得很好，單核性能提升了20%，多核性能提升了兩倍，但是并沒(méi)有達到預期目的，同時(shí)發(fā)現在設計過(guò)程中走了很多彎路，因而進(jìn)一步研發(fā)了KX-5000系列。這一代芯片又將單核做了大幅度修改，同時(shí)將多核全部引入，打通了I/O頻率，從而達到現在能夠對標Intel第六代i3處理器的性能，從而滿(mǎn)足日常辦公、大型游戲等應用需求。

自主可控不該只考慮芯片架構

　　近年來(lái)，隨著(zhù)計算機系統漏洞問(wèn)題及中美貿易戰的出現，自主可控再一次成為國家發(fā)展規劃中的關(guān)鍵詞。羅勇博士告訴記者，兆芯選擇基于x86研發(fā)自己的微架構是考慮到x86架構擁有成熟的系統生態(tài)，而且不存在核與授權的問(wèn)題。相比于海光的系統架構，兆芯系統架構在演進(jìn)、升級等方面是完全自主的，不存在授權問(wèn)題。

　　近兩年的網(wǎng)絡(luò )漏洞其實(shí)是芯片組中出現的問(wèn)題。兆芯擁有完全自主的GPU和芯片組，從而能夠很好地規避這一問(wèn)題?，F在兆芯的GPU是集成在CPU芯片中的，即集成顯卡。羅勇博士稱(chēng)，將來(lái)隨著(zhù)國產(chǎn)GPU需求不斷擴大，也可能將GPU獨立來(lái)做。但是芯片組一直是獨立的，例如開(kāi)先ZX-C系列處理器配合自主研發(fā)的ZX-100S芯片組，而開(kāi)先KX-5000系列處理器和后續產(chǎn)品都會(huì )采用SoC架構，將芯片組功能與CPU核心等整合到一顆芯片上，可選擇性配合ZX-200 IO拓展芯片，滿(mǎn)足多樣化外設接口需求。

　　另外，在軍工領(lǐng)域，尤其是軍用裝備上對國產(chǎn)化剛需很強，即使用10顆國產(chǎn)芯片去替代3顆Intel芯片，也是必須的。在這樣嵌入式及特殊垂直行業(yè)兆芯雖然相對起步較晚，但是逐漸有更多產(chǎn)品出現并取代國外芯片。

　　談到半導體產(chǎn)業(yè)自主可控，羅勇博士不無(wú)擔心，其實(shí)就半導體產(chǎn)業(yè)鏈自主可控來(lái)講，國內往往過(guò)度強調生產(chǎn)、架構，但卻忽略了設計工藝和設計工具(EDA)。還存在很多問(wèn)題，包括以下幾個(gè)方面：第一，技術(shù)并沒(méi)有達到，可靠性、穩定性及生態(tài)兼容性問(wèn)題仍有待改進(jìn);第二，設計工藝方面，TSMC及華虹宏力雖然給國產(chǎn)芯片解決了一定問(wèn)題，但是仍難以對標國際高端能力;第三，EDA方面，到目前為止，最大三家公司——Synopsis、Cadence、Mentor Graphics都是美國公司，國內還沒(méi)有一個(gè)大型整體的設計工具。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)兼容性

　　x86最大的優(yōu)勢在于生態(tài)兼容上。國內現在很多系統芯片做得確實(shí)很好，但是由于用戶(hù)大量的應用是基于Windows系統的，而國產(chǎn)芯片并不兼容，帶來(lái)無(wú)法推廣的問(wèn)題。羅勇博士談到，市場(chǎng)生態(tài)是慢慢積累下來(lái)的，Intel和微軟用40年做的生態(tài)，沒(méi)有一家芯片廠(chǎng)商可以在短時(shí)間內將其替代。我們更應該尊重原有生態(tài)，并基于此開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品。

　　兆芯設計的處理器到目前為止針對國內桌面應用，在單核、多核性能上已經(jīng)表現很好，整機性能可以對標Intel的i3和i5處理器，基本可以滿(mǎn)足桌面的主流應用。由于現在絕大部分軟件生態(tài)都是建立在x86架構的Windows系統基礎上的，因而兆芯處理器可以很好地兼容其配套的外設、軟件及驅動(dòng)。

借助新興領(lǐng)域，直面國際競爭

　　隨著(zhù)新興技術(shù)的不斷興起，羅勇博士表示，兆芯現在關(guān)注下一代的規劃，包括AI、邊緣計算、異構計算等。因為這些市場(chǎng)本身剛剛起步，Intel也只是領(lǐng)先兩三年，不像云存儲、處理器領(lǐng)域領(lǐng)先二十年，你得一步一步追。

　　對于這些新興領(lǐng)域，我們更有希望做出性能相近，針對中國市場(chǎng)有更多差異化的東西，我們做國產(chǎn)芯片遲早要到市場(chǎng)直面國際競爭，而這些新興領(lǐng)域就是我們實(shí)現差異化競爭的關(guān)鍵。兆芯下一代芯片一定不只是在桌面性能提升、容量擴大，也包括針對這些新興領(lǐng)域的應用能力。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第9期第15頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。