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本土CPU為網安護航,兆芯以x86生態和技術優勢不斷成長

作者:王瑩時間:2019-05-24來源:電子產品世界收藏

      近日中美貿易摩擦升溫,華為、中興等被美國制裁事件使人們更加國產芯片的走向。實際上,很多本土芯片正在為網絡信息安全保駕護航。

本文引用地址:http://www.crmfjg.tw/article/201905/400853.htm

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      在不久前北京舉行的“4.29首都網絡安全日”系列活動期間,眾多本土芯片及其生態圈企業參展,場面頗為壯觀(如上圖)。其中,上海兆芯集成電路有限公司的展位也十分亮眼(如下圖)。

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      為此,電子產品世界的記者在兆芯展位,采訪了兆芯副總經理羅勇博士,請他介紹了兆芯 近況、挑戰與未來規劃。

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      1  網安方案越來越多

      兆芯本次展示了眾多的網安產品,網安方面的主流ODM(委托設計)品牌都參加了展示(如下圖)。另外,2019年年底的工博會上,兆芯還將攜手大批工控/網安設備展示。

      目前,兆芯芯片已在保密和國密、鐵路基礎設施、軌道交通、金融、電力、軍工等領域使用。此次展示了眾多合作伙伴的板卡產品,涉及多種行業,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,由于上述這些行業對于國產化的剛需,因此兆芯在網安領域有很多機會。其次,網安與嵌入式系統的特點很像,有少量、多樣化的特點,不像PC業中一家獨大。例如,不久前到公安部送測的有十幾家廠商、7大類不同設備,涉及入侵檢測、病毒檢測、數據防泄露、網關、防火墻等,因此各家的應用重點和解決方案都不一樣。

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      2 本土 的優勢

      本土有多家CPU友商,相比它們,兆芯最大的優勢是什么?羅勇博士稱,兆芯能借助現有的生態優勢。因為在計算領域,x86架構是主流,因此兆芯x86 CPU對軟件的兼容性最好,支持全系列Windows操作系統,同時也支持中科方德、中標麒麟、普華等國產自主可控操作系統,軟硬件兼容性出色,性能穩定可靠,可降低應用遷移成本。

      實際上,兆芯2013年成立,此前MIPS和Arm等架構的CPU已在國內推廣多年,但進度不太理想,因為CPU不僅靠性能,還要與打印機、傳真機、QQ等的應用軟件兼容,這些軟件一般是基于x86的,如果要用于其他生態,需要進行遷移、改寫,因而需要一定的投資和時間。例如高鐵軟件十年不能變,如果換生態,改寫后通常5年性能才能穩定,時間非常漫長。

      另外,產品方面,兆芯CPU的性能指標也是非常高的。當年兆芯C系列就是國內第一個完成28nm、2.0 GHz主頻的芯片。之后D系列是第一個做到對DDR4的支持。當時國內的其他友商,CPU主頻只能做到1.2、1.5 GHz,只支持到DDR3。2019年6月即將量產的E系列,即開先KX-6000系列,是國內第一個16 nm,3.0 GHz的SoC,即單核芯片。

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圖 兆芯展位上的介紹圖

      再有,技術上,兆芯是國內僅有的擁有CPU、GPU、芯片組三種IP的CPU廠商,所以用這些自有知識產權就可以開發一顆完整的SoC芯片,例如開先KX-6000系列用到了此技術。因為SoC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,這同時也是一把雙刃劍,相比本土友商,兆芯的團隊規模是最大的,相當于友商3倍的人員,即需要3倍的開銷。但是營收卻沒有友商的3倍,因為兆芯的芯片不可能比友商的貴3倍。

      3  兆芯CPU的挑戰

      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業額總和,相比Intel是可忽略不計的。這是因為本土CPU是在服務國產化剛需這塊市場,這塊市場目前還是很小。因此本土CPU企業更多的是靠政府的力量、政策的力量。很多時候并不太講商業化、市場化。

      兆芯CPU這幾年推進得較快。原因首先是政策的支持,其次,兆芯CPU的性能也跟上了,與國際先進水平的差距越來越小。

      當然,有國產化需求的地方目前還不能夠在性價比上,跟公開市場上的Intel去直接競爭,所以政策的力度沒有到的地方,很難用兆芯的產品。政策力度到的地方,也要看政策的力度有多大。因為不僅是芯片的性價比,還有一個替換成本——需要做板子、驗證、做整機、測試,這些投入很大,也許換完后性能還不如原來的方案。因此,如果是在純商業世界里的,沒有人會做這件事;但就算不是純商業環境,盡管有政策需求,如果政策強度沒有足夠大,也不會有人去干。所以現在基本上是政府里在用,央企、國企可能還不太愿意。因為央企和國企是獨立核算的,非常重視經濟效益。只有做網絡安全的行業、國家安全是至關重要的地方,會要求用國產芯片,例如公安或政府部門。

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圖:兆芯展位上展示的產品(上圖上:網絡安全產品,上圖下:數據保護系統)

      在研發中,兆芯遇到的最大挑戰,首先是人才。因為國內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計企業中,另外現在AI、機器人、自動駕駛等領域比通用CPU熱鬧得多,有很多初創企業、獨角獸,其薪金待遇高,有的還有股權等激勵機制,吸引了很多人才。而兆芯是國企性質的企業,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,目前同西北工業大學、華中科技大學以及電子科技大學等成立聯合實驗室,以攜手推進國產芯片的研發以及人才培養等方面的工作。

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圖:兆芯展位上的網關產品

      第二,本土產業鏈還有待完善。例如有些核心的EDA設計工具、知識產權、制造等受制于國外。這需要產業鏈里的其他相輔助的環節起來,因為咱們有很多環節受制于人,僅憑自己一家是做不大的。例如在生產方面,兆芯現在最新的16 nm開先KX-6000是在臺積電流片的。因為國內沒有16 nm的成熟產線。但是兆芯此前的28 nm的CPU已經在上海華力流片了,因為國內已經有成熟了28納米的流片。

      4  呼喚政策力度和合理導向

      兆芯現在主要是政策剛需驅動,因此政策的推進速度快,兆芯發展得就會快。因為從純粹商業角度講,沒有人會換。因此,政策的力度和導向是至關重要的。

      政策力度方面,現在國內的領導和專家都有爭議,爭論點之一是怎么搞芯片產業?是否要凸顯我國“集中力量辦大事”的優勢。因為我們可以造出“兩彈一星”,但是與“兩彈一星”的區別是,芯片行業的特點是必須要面向市場。但是,即使不“集中力量辦大事”,也不能走到反向去,例如出現投資分散的現象,造成了本土芯片設計企業數量眾多,覆蓋的領域面面俱到。

      另外,本土CPU業的成長離不開政府的投資,目前我國與世界先進水平的差距還較大,因此政府的投入還需要有足夠的耐心。例如,兆芯聯合的股本已經是6億美元了,而且還需要不斷地往里輸血。

      在政策導向方面,建議政策的導向保持中立性、現實性,不能偏左或偏右。偏右的觀點是:國外的又好又便宜,干嘛不買?偏左主張什么都得自己重新來,全部原生態地從零造起。現在國內芯片界,關于核心的自主可控行業有時候還是有點偏激。因此我們要防右,但更主要的是防左,因為我們很容易偏左,偏左的時候損害性巨大,因為有時你得面對現實:你就是不行。你非得要一步到位、搞一個大躍進,是很難做到的。因為從零造起很難,“兩彈一星”要是沒有錢學森等科學家歸國,沒有歐美的核物理學,也是不可能的。科學技術必須在前人的基礎上發展,這是個客觀規律。中間派是把核心技術消化、掌握,兆芯就是走的這條路。

      5  產品規劃

      兆芯目前的主流系列C系列(開先ZX-C)和D系列(開先ZX-D)正在量產銷售,且銷量增量良好,例如2018年的增量是3倍以上,今年應該有四五倍的成長。

      在此次展會上,兆芯開先KX-5000 8核/4核處理器是D系列中重點展示的產品之一,采用28 nm工藝,支持雙通道DDR4內存,兼容x86 32/64指令,可提供9個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,產品采用28nm工藝,具有2MB/s的高速緩存。

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       E系列(開先ZX-E,即KX-6000)預計2019年六七月量產。作為兆芯自主設計研發的最新一代國產CPU,其主頻高達3.0 GHz,支持雙通道DDR4內存,支持CPU硬件虛擬化技術,兼容x86指令集,支持4K解碼,DPDK兼容性出色,芯片整體性能經《微型計算機》雜志測試與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屆中國國際工業博覽會金獎”、“第二屆集成電路產業技術創新獎”,以及“2019年度中國IC設計成就獎”。

      下一步,預計兩年后,兆芯會推出真正的服務器CPU。盡管現在的C、D、E系列都有服務器產品,但嚴格的說它們是存儲服務器、微型服務器、邊緣服務器等。BAT(百度阿里騰訊)所用的數據中心、超算用的超大型服務器,目前Intel是最領先和市場占有率最高的,兆芯兩年后也將涉足此領域。

      6  小結

     網絡信息安全對國家安全、社會經濟發展和群眾利益的深刻影響不容忽視。以自主創新為根本,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。希望政策繼續支持本土CPU,并且鼓勵企業圍繞核心技術進行消化、吸收的創新。

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關鍵詞: x86 CPU

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