將推出16nm國產CPU 兆芯能否成為可與Intel、AMD對抗的參天大樹

　　國產CPU已經有不少，但能跑Windows的國產高性能CPU還真不多。不過，到明年我們或許就能看到一款真正給力的產品了。據(jù)多家媒體報道，日前在上海SEMICON China 2017的“做大做強中國集成電路產業(yè)鏈-先進制造與封測”論壇上，上海兆芯副總裁傅城表示，兆芯將于明年推出16nm國產CPU芯片。

　　傅城表示，兆芯將于今年下半年推出采用28nm工藝的ZX-D系列CPU芯片，并很快應用于聯(lián)想的筆記本和一體機中;預計明年推出16nm的ZX-E 8核處理器。

　　傅城介紹，兆芯采用X86架構減少了用戶軟硬件更替的問題，可完全兼容Windows系統(tǒng)并穩(wěn)定運行，讓用戶無縫進入辦公環(huán)境;公司并聯(lián)合聯(lián)想、清華同方、中科方德等構建了較為完善的應用生態(tài)。

　　上海兆芯的前世今生

　　客觀地說，在十一五期間，走自主研發(fā)路線的CPU走了彎路——這一方面既有學院派思路下過分追求核心數(shù)量而忽略了單線程性能的提升，也有國家對自主CPU的投入嚴重不足，廖湘科院士在一次會上的講話中指出，“過去十多年里國家對(龍芯、申威、飛騰)總計投入20億，而且還是三家分……”。

　　正是因為自主CPU的通用處理性能不夠，加上自建軟件生態(tài)難度很大，2013年起，“核高基”基本上放棄了CPU自主研發(fā)路線，轉而支持引進國外CPU技術的路線，引進境外現(xiàn)有的CPU，并兼容現(xiàn)有成熟的生態(tài)。

　　在技術引進中有幾個選項，一個選項是ARM，華為、展訊、飛騰都選擇了購買ARM指令集授權。另一個選項是power，江蘇中晟宏芯選擇power。第三個選項就是X86。

　　眾所周知，Intel對X86授權有著極為嚴格的限制，那上海兆芯是怎樣獲得X86授權的呢?

　　在上世紀90年代末，臺灣VIA通過收購獲得了部分X86專利授權，從此開始設計自己X86芯片設計之旅?？赡苁峭跹┘t篤信基督教的原因，VIA處理器的命名具有非常濃厚的宗教色彩，VIA的處理器經過4個發(fā)展階段：

　　Joshua基本上是自娛自樂，類似于練練手的產品。

　　Samuel、Ezra也并不成功，一年多就淘汰了。

　　Nehemiah和Esther的差別僅僅是Esther采用了當時相對先進的90nm制程工藝，曾被用在雜牌上網本上。

　　最后的Isaiah雖然曾被三星、聯(lián)想、惠普等廠商采用，但因性能太弱，在與Intel、AMD的競爭中完敗。

　　VIA真正曾經輝煌過的是它的橋片，曾經占據(jù)相當大的市場份額，但Intel于2006年取消對VIA的前端總線授權，對威盛公司造成了幾乎毀滅性的打擊。

　　2013年4月，上海兆芯集成電路有限公司成立，上海市國資委下屬上海聯(lián)和投資有限公司、VIA是兩大股東，其中上海聯(lián)和投資有限公司出資2億美元，占股80%，威盛電子出資4975萬美元，占20%。

　　在十二五期間，兆芯承接了核高基01專項，獲得了巨額經費，據(jù)媒體披露：至于兆芯，知情人士告訴記者，兆芯承接了國家核高基01專項，項目一期補貼高達56億元，而且“目前還在繼續(xù)申請，總額已經超過70億元”。從中可以看出，國家對發(fā)展IC設計的決心很大。

　　兆芯的技術引進—消化吸收—再創(chuàng)新之路

　　兆芯的技術源自臺灣VIA，走的是技術引進的道路。在引進技術中，往往有這樣一個過程——先貼牌，后仿制，再修改原始設計，最后在將引進的技術融會貫通后自主創(chuàng)新。最典型的例子就是50年代引進的5對負重輪和60年代初引進米格21，前者經過魔改后“遠看炮塔嚇死人，近看5對負重輪”，后者一直魔改到米高揚和格列維奇都不認識了。

　　那么，兆芯現(xiàn)有的產品究竟如何，真能達到其在國家十二五科技創(chuàng)新成就展中宣稱的“令國產處理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，從十二五初期的不足國際整體水準的10%提升到了目前的80%”嗎?

　　ZX-A是兆芯的第一款產品，微結構為VIA的以賽亞，有網友購買了該產品，雖然兆芯宣稱該處理器為ZX-A，但實際上就是VIA Nano，作為在技術引進過程中的第一款產品，出現(xiàn)貼牌的情況屬于技術引進中的正?，F(xiàn)象。

　　那么ZX-A的性能到底如何呢?雖然兆芯官方從來沒有公布過相關數(shù)據(jù)，但根據(jù)一篇論文顯示， ZX-A在1.7G主頻時，采用GCC編譯器，SPEC06測試定點成績?yōu)?分，相比之下，Intel的haswell在3.2G主頻下定點成績可以達到32分。

　　兆芯ZX-C的微結構兆芯官方稱為“以賽亞2”，不過相對于以賽亞性能提升微乎其微，基本可以認為是同一個微結構。自稱參與ZX-C測試的網友發(fā)給筆者的郵件中也明確指出，“Zhaoxin ZX-C is the same VIA Isaiah - CNR !!!”，“VIA QuadCore E C4650 2.0GHz (28nm， Isaiah - CNR，) =Zhaoxin ZX-C4xxx”。

　　ZX-C和ZX-A的區(qū)別在于雙核變成了四核，40nm制程變成了28nm制程，主頻提升到2G。換言之，就是拿VIA的微結構改進了工藝提升了主頻，增加了核心數(shù)。至于ZX-C的性能，兆芯官方一直捂的很嚴，沒有公布過任何測試數(shù)據(jù)，不過據(jù)網友對ZX-C工程樣品的測試，認為其性能略優(yōu)于Intel Z8700。

　　另外，從已知的ZX-C相關數(shù)據(jù)來看，ZX-C還存在訪存帶寬過小的問題，雖然和Intel的G3900同樣是2M緩存，但是Intel G3900的帶寬高了6-7倍，這會嚴重影響訪存密集型應用的水平，比如游戲、多媒體設計軟件、實時處理系統(tǒng)等。其實，就兆芯的ZX-A和ZX-C而言，可視為中國大陸出錢購買/委托VIA設計，由中國臺灣代工，取得部分產權，但本質上還是別人的東西，很難算得上是自主知識產權。

　　不過，這并不意味著兆芯只能拿VIA的技術穿馬甲。據(jù)兆芯員工透露，VIA的CPU設計部門一個在美國(半人馬)，一個在中國大陸，他在工作中也與半人馬的工程師有過交流。

　　目前，VIA在中國大陸的CPU設計部門已經轉到兆芯名下，這位兆芯員工表示，當年他入職的是VIA，后來在成立合資公司后就成為兆芯員工了，而且在2013年，他就參與了ZX-D的設計，他認為，ZX-D已經是技術消化吸收后再創(chuàng)新的成果，微結構相對于VIA的以賽亞有一定提高。

　　而根據(jù)兆芯副總裁傅城博士介紹，“ZX-D將會采用16nm制造工藝，而且會將圖形GPU，以及DDR4內存控制器、PCIe控制器與其他一些高速接口統(tǒng)統(tǒng)都集成在處理器內部……ZX-D將會在2017年流片，2018年量產”。至于ZX-D是否能實現(xiàn)技術引進的消化吸收和再創(chuàng)新，讓國人一同拭目以待。

　　如果ZX-D是完全由中國大陸工程師獨立設計的，而且其微結構的性能相對于VIA的以賽亞有一定提升，那么，基本可以認為ZX-D不再是VIA處理器的馬甲，但如果ZX-D的微結構性能依舊和以賽亞相當，只是提升了主頻，改進了制造工藝，或者雖然性能有提升，但卻是在VIA麾下的美國工程師幫助下完成的，那么，ZX-D到底是馬甲還是自主設計就比較值得商榷了。