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国产CPU性能最全盘点 宜良性竞争优胜劣汰

时间:2019-07-17 作者:铁君 阅读:
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。

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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”。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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授权却没有。但实际上,X86 和ARM授权都是存在瑕疵的,也都有回旋的余地。qCQEETC-电子工程专辑

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”。qCQEETC-电子工程专辑

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”。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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X86CPU,却对ARM授权的风险视而不见,这是值得商榷的。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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。qCQEETC-电子工程专辑

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