本土CPU為網(wǎng)安護(hù)航,兆芯以x86生態(tài)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)不斷成長(zhǎng)
近日中美貿(mào)易摩擦升溫,華為、中興等被美國(guó)制裁事件使人們更加國(guó)產(chǎn)芯片的走向。實(shí)際上,很多本土芯片正在為網(wǎng)絡(luò)信息安全保駕護(hù)航。
在不久前北京舉行的“4.29首都網(wǎng)絡(luò)安全日”系列活動(dòng)期間,眾多本土芯片及其生態(tài)圈企業(yè)參展,場(chǎng)面頗為壯觀(如上圖)。其中,上海兆芯集成電路有限公司的CPU展位也十分亮眼(如下圖)。
為此,電子產(chǎn)品世界的記者在兆芯展位,采訪了兆芯副總經(jīng)理羅勇博士,請(qǐng)他介紹了兆芯x86 CPU近況、挑戰(zhàn)與未來規(guī)劃。
1 網(wǎng)安方案越來越多
兆芯本次展示了眾多的網(wǎng)安產(chǎn)品,網(wǎng)安方面的主流ODM(委托設(shè)計(jì))品牌都參加了展示(如下圖)。另外,2019年年底的工博會(huì)上,兆芯還將攜手大批工控/網(wǎng)安設(shè)備展示。
目前,兆芯芯片已在保密和國(guó)密、鐵路基礎(chǔ)設(shè)施、軌道交通、金融、電力、軍工等領(lǐng)域使用。此次展示了眾多合作伙伴的板卡產(chǎn)品,涉及多種行業(yè),諸如視頻/中控、密碼等。
那么,為何兆芯的合作伙伴和客戶展示了如此多的解決方案?首先,由于上述這些行業(yè)對(duì)于國(guó)產(chǎn)化的剛需,因此兆芯在網(wǎng)安領(lǐng)域有很多機(jī)會(huì)。其次,網(wǎng)安與嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)很像,有少量、多樣化的特點(diǎn),不像PC業(yè)中一家獨(dú)大。例如,不久前到公安部送測(cè)的有十幾家廠商、7大類不同設(shè)備,涉及入侵檢測(cè)、病毒檢測(cè)、數(shù)據(jù)防泄露、網(wǎng)關(guān)、防火墻等,因此各家的應(yīng)用重點(diǎn)和解決方案都不一樣。
本土有多家CPU友商,相比它們,兆芯最大的優(yōu)勢(shì)是什么?羅勇博士稱,兆芯能借助現(xiàn)有的x86生態(tài)優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樵谟?jì)算領(lǐng)域,x86架構(gòu)是主流,因此兆芯x86 CPU對(duì)軟件的兼容性最好,支持全系列Windows操作系統(tǒng),同時(shí)也支持中科方德、中標(biāo)麒麟、普華等國(guó)產(chǎn)自主可控操作系統(tǒng),軟硬件兼容性出色,性能穩(wěn)定可靠,可降低應(yīng)用遷移成本。
實(shí)際上,兆芯2013年成立,此前MIPS和Arm等架構(gòu)的CPU已在國(guó)內(nèi)推廣多年,但進(jìn)度不太理想,因?yàn)镃PU不僅靠性能,還要與打印機(jī)、傳真機(jī)、QQ等的應(yīng)用軟件兼容,這些軟件一般是基于x86的,如果要用于其他生態(tài),需要進(jìn)行遷移、改寫,因而需要一定的投資和時(shí)間。例如高鐵軟件十年不能變,如果換生態(tài),改寫后通常5年性能才能穩(wěn)定,時(shí)間非常漫長(zhǎng)。
另外,產(chǎn)品方面,兆芯CPU的性能指標(biāo)也是非常高的。當(dāng)年兆芯C系列就是國(guó)內(nèi)第一個(gè)完成28nm、2.0 GHz主頻的芯片。之后D系列是第一個(gè)做到對(duì)DDR4的支持。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的其他友商,CPU主頻只能做到1.2、1.5 GHz,只支持到DDR3。2019年6月即將量產(chǎn)的E系列,即開先KX-6000系列,是國(guó)內(nèi)第一個(gè)16 nm,3.0 GHz的SoC,即單核芯片。
圖 兆芯展位上的介紹圖
再有,技術(shù)上,兆芯是國(guó)內(nèi)僅有的擁有CPU、GPU、芯片組三種IP的CPU廠商,所以用這些自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)就可以開發(fā)一顆完整的SoC芯片,例如開先KX-6000系列用到了此技術(shù)。因?yàn)镾oC把I/O和圖形處理等全部做到一起,就不用去從外部獲得。不過,這同時(shí)也是一把雙刃劍,相比本土友商,兆芯的團(tuán)隊(duì)規(guī)模是最大的,相當(dāng)于友商3倍的人員,即需要3倍的開銷。但是營(yíng)收卻沒有友商的3倍,因?yàn)檎仔镜男酒豢赡鼙扔焉痰馁F3倍。
3 兆芯CPU的挑戰(zhàn)
相比CPU巨頭Intel,兆芯的差距還很大,例如兆芯和本土友商的營(yíng)業(yè)額總和,相比Intel是可忽略不計(jì)的。這是因?yàn)楸就罜PU是在服務(wù)國(guó)產(chǎn)化剛需這塊市場(chǎng),這塊市場(chǎng)目前還是很小。因此本土CPU企業(yè)更多的是靠政府的力量、政策的力量。很多時(shí)候并不太講商業(yè)化、市場(chǎng)化。
兆芯CPU這幾年推進(jìn)得較快。原因首先是政策的支持,其次,兆芯CPU的性能也跟上了,與國(guó)際先進(jìn)水平的差距越來越小。
當(dāng)然,有國(guó)產(chǎn)化需求的地方目前還不能夠在性價(jià)比上,跟公開市場(chǎng)上的Intel去直接競(jìng)爭(zhēng),所以政策的力度沒有到的地方,很難用兆芯的產(chǎn)品。政策力度到的地方,也要看政策的力度有多大。因?yàn)椴粌H是芯片的性價(jià)比,還有一個(gè)替換成本——需要做板子、驗(yàn)證、做整機(jī)、測(cè)試,這些投入很大,也許換完后性能還不如原來的方案。因此,如果是在純商業(yè)世界里的,沒有人會(huì)做這件事;但就算不是純商業(yè)環(huán)境,盡管有政策需求,如果政策強(qiáng)度沒有足夠大,也不會(huì)有人去干。所以現(xiàn)在基本上是政府里在用,央企、國(guó)企可能還不太愿意。因?yàn)檠肫蠛蛧?guó)企是獨(dú)立核算的,非常重視經(jīng)濟(jì)效益。只有做網(wǎng)絡(luò)安全的行業(yè)、國(guó)家安全是至關(guān)重要的地方,會(huì)要求用國(guó)產(chǎn)芯片,例如公安或政府部門。
圖:兆芯展位上展示的產(chǎn)品(上圖上:網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品,上圖下:數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng))
在研發(fā)中,兆芯遇到的最大挑戰(zhàn),首先是人才。因?yàn)閲?guó)內(nèi)CPU方面的人才本來就少,這么有限的人才還分散到了眾多設(shè)計(jì)企業(yè)中,另外現(xiàn)在AI、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域比通用CPU熱鬧得多,有很多初創(chuàng)企業(yè)、獨(dú)角獸,其薪金待遇高,有的還有股權(quán)等激勵(lì)機(jī)制,吸引了很多人才。而兆芯是國(guó)企性質(zhì)的企業(yè),吸引人、留住人有一定的難度。為此,兆芯正加大同高校科研院所的合作,目前同西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)以及電子科技大學(xué)等成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,以攜手推進(jìn)國(guó)產(chǎn)芯片的研發(fā)以及人才培養(yǎng)等方面的工作。
圖:兆芯展位上的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品
第二,本土產(chǎn)業(yè)鏈還有待完善。例如有些核心的EDA設(shè)計(jì)工具、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、制造等受制于國(guó)外。這需要產(chǎn)業(yè)鏈里的其他相輔助的環(huán)節(jié)起來,因?yàn)樵蹅冇泻芏喹h(huán)節(jié)受制于人,僅憑自己一家是做不大的。例如在生產(chǎn)方面,兆芯現(xiàn)在最新的16 nm開先KX-6000是在臺(tái)積電流片的。因?yàn)閲?guó)內(nèi)沒有16 nm的成熟產(chǎn)線。但是兆芯此前的28 nm的CPU已經(jīng)在上海華力流片了,因?yàn)閲?guó)內(nèi)已經(jīng)有成熟了28納米的流片。
4 呼喚政策力度和合理導(dǎo)向
兆芯現(xiàn)在主要是政策剛需驅(qū)動(dòng),因此政策的推進(jìn)速度快,兆芯發(fā)展得就會(huì)快。因?yàn)閺募兇馍虡I(yè)角度講,沒有人會(huì)換。因此,政策的力度和導(dǎo)向是至關(guān)重要的。
政策力度方面,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)和專家都有爭(zhēng)議,爭(zhēng)論點(diǎn)之一是怎么搞芯片產(chǎn)業(yè)?是否要凸顯我國(guó)“集中力量辦大事”的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槲覀兛梢栽斐觥皟蓮椧恍恰?,但是與“兩彈一星”的區(qū)別是,芯片行業(yè)的特點(diǎn)是必須要面向市場(chǎng)。但是,即使不“集中力量辦大事”,也不能走到反向去,例如出現(xiàn)投資分散的現(xiàn)象,造成了本土芯片設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量眾多,覆蓋的領(lǐng)域面面俱到。
另外,本土CPU業(yè)的成長(zhǎng)離不開政府的投資,目前我國(guó)與世界先進(jìn)水平的差距還較大,因此政府的投入還需要有足夠的耐心。例如,兆芯聯(lián)合的股本已經(jīng)是6億美元了,而且還需要不斷地往里輸血。
在政策導(dǎo)向方面,建議政策的導(dǎo)向保持中立性、現(xiàn)實(shí)性,不能偏左或偏右。偏右的觀點(diǎn)是:國(guó)外的又好又便宜,干嘛不買?偏左主張什么都得自己重新來,全部原生態(tài)地從零造起?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)芯片界,關(guān)于核心的自主可控行業(yè)有時(shí)候還是有點(diǎn)偏激。因此我們要防右,但更主要的是防左,因?yàn)槲覀兒苋菀灼螅蟮臅r(shí)候損害性巨大,因?yàn)橛袝r(shí)你得面對(duì)現(xiàn)實(shí):你就是不行。你非得要一步到位、搞一個(gè)大躍進(jìn),是很難做到的。因?yàn)閺牧阍炱鸷茈y,“兩彈一星”要是沒有錢學(xué)森等科學(xué)家歸國(guó),沒有歐美的核物理學(xué),也是不可能的。科學(xué)技術(shù)必須在前人的基礎(chǔ)上發(fā)展,這是個(gè)客觀規(guī)律。中間派是把核心技術(shù)消化、掌握,兆芯就是走的這條路。
5 產(chǎn)品規(guī)劃
兆芯目前的主流系列C系列(開先ZX-C)和D系列(開先ZX-D)正在量產(chǎn)銷售,且銷量增量良好,例如2018年的增量是3倍以上,今年應(yīng)該有四五倍的成長(zhǎng)。
在此次展會(huì)上,兆芯開先KX-5000 8核/4核處理器是D系列中重點(diǎn)展示的產(chǎn)品之一,采用28 nm工藝,支持雙通道DDR4內(nèi)存,兼容x86 32/64指令,可提供9個(gè)PCIe端口,最多可支持24通道3.0傳輸。在C系列,兆芯帶來了開先ZX-C系列4核處理器,產(chǎn)品采用28nm工藝,具有2MB/s的高速緩存。
E系列(開先ZX-E,即KX-6000)預(yù)計(jì)2019年六七月量產(chǎn)。作為兆芯自主設(shè)計(jì)研發(fā)的最新一代國(guó)產(chǎn)CPU,其主頻高達(dá)3.0 GHz,支持雙通道DDR4內(nèi)存,支持CPU硬件虛擬化技術(shù),兼容x86指令集,支持4K解碼,DPDK兼容性出色,芯片整體性能經(jīng)《微型計(jì)算機(jī)》雜志測(cè)試與Intel 7代i5處理器同等水平。目前,開先KX-6000系列處理器已先后榮獲“第20屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)金獎(jiǎng)”、“第二屆集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”,以及“2019年度中國(guó)IC設(shè)計(jì)成就獎(jiǎng)”。
下一步,預(yù)計(jì)兩年后,兆芯會(huì)推出真正的服務(wù)器CPU。盡管現(xiàn)在的C、D、E系列都有服務(wù)器產(chǎn)品,但嚴(yán)格的說它們是存儲(chǔ)服務(wù)器、微型服務(wù)器、邊緣服務(wù)器等。BAT(百度阿里騰訊)所用的數(shù)據(jù)中心、超算用的超大型服務(wù)器,目前Intel是最領(lǐng)先和市場(chǎng)占有率最高的,兆芯兩年后也將涉足此領(lǐng)域。
6 小結(jié)
網(wǎng)絡(luò)信息安全對(duì)國(guó)家安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾利益的深刻影響不容忽視。以自主創(chuàng)新為根本,以兼容主流為路線,兆芯x86 CPU已有眾多客戶方案和應(yīng)用。這得益于政策的支持,也來源于兆芯人的努力。希望政策繼續(xù)支持本土CPU,并且鼓勵(lì)企業(yè)圍繞核心技術(shù)進(jìn)行消化、吸收的創(chuàng)新。
評(píng)論