(文章来源:方平解数码)
处理器是计算机系统的核心和大脑,也是国家大宗战略物资,系统复杂研发难度高。我国 cpu研发起步较晚,并且在某些企业造假的骗科研资金的情况下,发展较为坎坷,步入正轨是在“十二五”之后。在国家集成电路产业政策和大基金投资等多重措施支持下,一大批国产 cpu 设计单位成长起来,产品覆盖了高性能计算、桌面、移动和嵌入式等主要应用场景。但高端芯片确实无法与美国相抗衡,不过好在产品线相对丰富,该有的产品种类应用具有,只是性能上还略有差距。
cpu 发展到今天,其内部架构和逻辑关系已经变得错综复杂,设计企业如果从头开始进入,成功难度很大。目前,活跃在市场上的国产 cpu 绝大多数都是采用同国外合作的方式,主要途径包括购买指令集授权、技术合作等。如目前使用最广泛的pc、服务器处理器,x86是国内发展高性能处理器无法绕过的障碍,因为x86指令集的私有性,合法合规发展x86只有靠授权一条路。在这个问题上,国内最具突破性的进展就是amd授权zen架构给中国海光公司。
全球 cpu 指令集架构有两类——复杂指令集(x86)和精简指令集(以 arm、mips、power等为代表)。其中,复杂指令集(cisc)通过增加可实现复杂功能的指令和多种灵活的编址方式,来提高程序的运行速度。但直接后果就是需要对不等长的指令进行分割处理,造成一些不必要的等待,效率较低,对硬件集成度、工艺、功耗均非常高。精简指令集(risc)采用的等长的指令,可以将一条指令分割成若干个进程或者线程,交给不同的处理器并行处理,效率高,硬件集成度要求不高,工艺简单而且成本低。
复杂指令集和精简指令集架构在国内均有授权或者技术合作。x86 授权的有兆芯、海光,兆芯是通过威盛获得的 x86 授权,海光则是中科曙光和 amd 合作的产物。精简指令集授权的有龙芯(mips)、飞腾(兼容 arm v8 架构)、申威(alpha)、海思(arm)等。可以看到,arm 架构在国内市场上的影响力较大。
从整体上看,国产 cpu 芯片同国际差距扩大的态势逐步在逆转。已有的产品通过不断的优化升级,实现了从“可用”到“好用”的转变,一些量大面广的领域,也实现了“零”的突破。高性能计算方面,国内天津飞腾、海光、申威等处理器产品已经在 e 级超算原型机上得到应用。
桌面处理器方面,飞腾、龙芯、兆芯等均有产品推出,且近年来产品性能提升明显。国内移动 cpu 设计能力快速成长,已经处于全球领先地位。相比传统的 pc 和服务器市场,我国移动芯片同国际差距已并不明显,华为海思和台湾联发科在移动处理器设计领域都处在全球领先地位。
处理器产品除了自身技术因素外,更多依托的是生态的建设,国内的处理器现在在生态构建上面还比较落后。cpu被称为“工业粮草”,是国家电子信息技术水平的体现。虽然中国信息产业近些年一直飞速发展,但一直没有走出“缺芯”的局面。但是不可否认,国产处理器逐步实现了“从无到有”、“可用到好用”的转变,“造不如买”的国际产业链逻辑已被打破。衷心希望国产cpu能早日实现弯道超车。
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