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本土CPU为网安护航,兆芯以x86生态和技术优势不断成长

作者:王莹时间:2019-05-24来源:电子产品世界收藏

      近日中美贸易摩擦升温,华为、中兴等被美国制裁事件使人们更加国产芯片的走向。实际上,很多本土芯片正在为网络信息安全保驾护航。

本文引用地址:http://www.c3dnow.com/article/201905/400853.htm

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      在不久前北京举行的“4.29首都网络安全日”系列活动期间,众多本土芯片及其生态圈企业参展,场面颇为壮观(如上图)。其中,上海兆芯集成电路有限公司的展位也十分亮眼(如下图)。

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      为此,电子产品世界的记者在兆芯展位,采访了兆芯副总经理罗勇博士,请他介绍了兆芯 近况、挑战与未来规划。

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      1  网安方案越来越多

      兆芯本次展示了众多的网安产品,网安方面的主流ODM(委托设计)品牌都参加了展示(如下图)。另外,2019年年底的工博会上,兆芯还将携手大批工控/网安设备展示。

      目前,兆芯芯片已在保密和国密、铁路基础设施、轨道交通、金融、电力、军工等领域使用。此次展示了众多合作伙伴的板卡产品,涉及多种行业,诸如视频/中控、密码等。

      那么,为何兆芯的合作伙伴和客户展示了如此多的解决方案?首先,由于上述这些行业对于国产化的刚需,因此兆芯在网安领域有很多机会。其次,网安与嵌入式系统的特点很像,有少量、多样化的特点,不像PC业中一家独大。例如,不久前到公安部送测的有十几家厂商、7大类不同设备,涉及入侵检测、病毒检测、数据防泄露、网关、防火墙等,因此各家的应用重点和解决方案都不一样。

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      2 本土 的优势

      本土有多家CPU友商,相比它们,兆芯最大的优势是什么?罗勇博士称,兆芯能借助现有的生态优势。因为在计算领域,x86架构是主流,因此兆芯x86 CPU对软件的兼容性最好,支持全系列Windows操作系统,同时也支持中科方德、中标麒麟、普华等国产自主可控操作系统,软硬件兼容性出色,性能稳定可靠,可降低应用迁移成本。

      实际上,兆芯2013年成立,此前MIPS和Arm等架构的CPU已在国内推广多年,但进度不太理想,因为CPU不仅靠性能,还要与打印机、传真机、QQ等的应用软件兼容,这些软件一般是基于x86的,如果要用于其他生态,需要进行迁移、改写,因而需要一定的投资和时间。例如高铁软件十年不能变,如果换生态,改写后通常5年性能才能稳定,时间非常漫长。

      另外,产品方面,兆芯CPU的性能指标也是非常高的。当年兆芯C系列就是国内第一个完成28nm、2。0 GHz主频的芯片。之后D系列是第一个做到对DDR4的支持。当时国内的其他友商,CPU主频只能做到1。2、1。5 GHz,只支持到DDR3。2019年6月即将量产的E系列,即开先KX-6000系列,是国内第一个16 nm,3。0 GHz的SoC,即单核芯片。

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图 兆芯展位上的介绍图

      再有,技术上,兆芯是国内仅有的拥有CPU、GPU、芯片组三种IP的CPU厂商,所以用这些自有知识产权就可以开发一颗完整的SoC芯片,例如开先KX-6000系列用到了此技术。因为SoC把I/O和图形处理等全部做到一起,就不用去从外部获得。不过,这同时也是一把双刃剑,相比本土友商,兆芯的团队规模是最大的,相当于友商3倍的人员,即需要3倍的开销。但是营收却没有友商的3倍,因为兆芯的芯片不可能比友商的贵3倍。

      3  兆芯CPU的挑战

      相比CPU巨头Intel,兆芯的差距还很大,例如兆芯和本土友商的营业额总和,相比Intel是可忽略不计的。这是因为本土CPU是在服务国产化刚需这块市场,这块市场目前还是很小。因此本土CPU企业更多的是靠政府的力量、政策的力量。很多时候并不太讲商业化、市场化。

      兆芯CPU这几年推进得较快。原因首先是政策的支持,其次,兆芯CPU的性能也跟上了,与国际先进水平的差距越来越小。

      当然,有国产化需求的地方目前还不能够在性价比上,跟公开市场上的Intel去直接竞争,所以政策的力度没有到的地方,很难用兆芯的产品。政策力度到的地方,也要看政策的力度有多大。因为不仅是芯片的性价比,还有一个替换成本——需要做板子、验证、做整机、测试,这些投入很大,也许换完后性能还不如原来的方案。因此,如果是在纯商业世界里的,没有人会做这件事;但就算不是纯商业环境,尽管有政策需求,如果政策强度没有足够大,也不会有人去干。所以现在基本上是政府里在用,央企、国企可能还不太愿意。因为央企和国企是独立核算的,非常重视经济效益。只有做网络安全的行业、国家安全是至关重要的地方,会要求用国产芯片,例如公安或政府部门。

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图:兆芯展位上展示的产品(上图上:网络安全产品,上图下:数据保护系统)

      在研发中,兆芯遇到的最大挑战,首先是人才。因为国内CPU方面的人才本来就少,这么有限的人才还分散到了众多设计企业中,另外现在AI、机器人、自动驾驶等领域比通用CPU热闹得多,有很多初创企业、独角兽,其薪金待遇高,有的还有股权等激励机制,吸引了很多人才。而兆芯是国企性质的企业,吸引人、留住人有一定的难度。为此,兆芯正加大同高校科研院所的合作,目前同西北工业大学、华中科技大学以及电子科技大学等成立联合实验室,以携手推进国产芯片的研发以及人才培养等方面的工作。

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图:兆芯展位上的网关产品

      第二,本土产业链还有待完善。例如有些核心的EDA设计工具、知识产权、制造等受制于国外。这需要产业链里的其他相辅助的环节起来,因为咱们有很多环节受制于人,仅凭自己一家是做不大的。例如在生产方面,兆芯现在最新的16 nm开先KX-6000是在台积电流片的。因为国内没有16 nm的成熟产线。但是兆芯此前的28 nm的CPU已经在上海华力流片了,因为国内已经有成熟了28纳米的流片。

      4  呼唤政策力度和合理导向

      兆芯现在主要是政策刚需驱动,因此政策的推进速度快,兆芯发展得就会快。因为从纯粹商业角度讲,没有人会换。因此,政策的力度和导向是至关重要的。

      政策力度方面,现在国内的领导和专家都有争议,争论点之一是怎么搞芯片产业?是否要凸显我国“集中力量办大事”的优势。因为我们可以造出“两弹一星”,但是与“两弹一星”的区别是,芯片行业的特点是必须要面向市场。但是,即使不“集中力量办大事”,也不能走到反向去,例如出现投资分散的现象,造成了本土芯片设计企业数量众多,覆盖的领域面面俱到。

      另外,本土CPU业的成长离不开政府的投资,目前我国与世界先进水平的差距还较大,因此政府的投入还需要有足够的耐心。例如,兆芯联合的股本已经是6亿美元了,而且还需要不断地往里输血。

      在政策导向方面,建议政策的导向保持中立性、现实性,不能偏左或偏右。偏右的观点是:国外的又好又便宜,干嘛不买?偏左主张什么都得自己重新来,全部原生态地从零造起。现在国内芯片界,关于核心的自主可控行业有时候还是有点偏激。因此我们要防右,但更主要的是防左,因为我们很容易偏左,偏左的时候损害性巨大,因为有时你得面对现实:你就是不行。你非得要一步到位、搞一个大跃进,是很难做到的。因为从零造起很难,“两弹一星”要是没有钱学森等科学家归国,没有欧美的核物理学,也是不可能的。科学技术必须在前人的基础上发展,这是个客观规律。中间派是把核心技术消化、掌握,兆芯就是走的这条路。

      5  产品规划

      兆芯目前的主流系列C系列(开先ZX-C)和D系列(开先ZX-D)正在量产销售,且销量增量良好,例如2018年的增量是3倍以上,今年应该有四五倍的成长。

      在此次展会上,兆芯开先KX-5000 8核/4核处理器是D系列中重点展示的产品之一,采用28 nm工艺,支持双通道DDR4内存,兼容x86 32/64指令,可提供9个PCIe端口,最多可支持24通道3。0传输。在C系列,兆芯带来了开先ZX-C系列4核处理器,产品采用28nm工艺,具有2MB/s的高速缓存。

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       E系列(开先ZX-E,即KX-6000)预计2019年六七月量产。作为兆芯自主设计研发的最新一代国产CPU,其主频高达3.0 GHz,支持双通道DDR4内存,支持CPU硬件虚拟化技术,兼容x86指令集,支持4K解码,DPDK兼容性出色,芯片整体性能经《微型计算机》杂志测试与Intel 7代i5处理器同等水平。目前,开先KX-6000系列处理器已先后荣获“第20届中国国际工业博览会金奖”、“第二届集成电路产业技术创新奖”,以及“2019年度中国IC设计成就奖”。

      下一步,预计两年后,兆芯会推出真正的服务器CPU。尽管现在的C、D、E系列都有服务器产品,但严格的说它们是存储服务器、微型服务器、边缘服务器等。BAT(百度阿里腾讯)所用的数据中心、超算用的超大型服务器,目前Intel是最领先和市场占有率最高的,兆芯两年后也将涉足此领域。

      6  小结

     网络信息安全对国家安全、社会经济发展和群众利益的深刻影响不容忽视。以自主创新为根本,以兼容主流为路线,兆芯x86 CPU已有众多客户方案和应用。这得益于政策的支持,也来源于兆芯人的努力。希望政策继续支持本土CPU,并且鼓励企业围绕核心技术进行消化、吸收的创新。

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关键词: x86 CPU

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