中国芯阵营大考:龙芯落后,海思竟是最大赢家!
ISC Machine),是一个32位精简指令集(RISC)处理器架构,由ARM控股公司开发,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。由于其主要设计目标为低成本、高效能、低耗电的特性,ARM处理器非常适用于移动通讯领域(如手机)。
MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages,无内部互锁流水级的微处理器),是一种采取精简指令集的处理器架构,1981年出现,由MIPS科技公司开发并授权,广泛地被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。
POWER架构,它是一种精简指令集处理器架构,由IBM联合多家公司设计,全称为"Performance Optimization With Enhanced RISC",即"性能优化的增强RISC"。有两个基于POWER架构的衍生处理器架构广泛应用于消费电子产品中,一个是PowerPC,由Apple、 IBM和摩托罗拉联合研制,是一种32/64位指令集微处理器。另一个是Cell,由Sony、Toshiba和IBM联合研制,其主要的商业应用为索尼的PlayStation 3游戏主机和IBM服务器。
前行的路并不平坦
即便发展模式明朗,但是国内芯片的发展之路依然充满荆棘。从具有代表性的国家队来看,以飞腾为例,由于国防科大在超级计算机领域的需求,飞腾从一开始就被定位成提供超大规模并行科学计算的高吞吐型处理器,拥有较高的多线程吞吐能力,但是它的单线程处理能力较弱,类似于今天的GPGPU。为了追求这种高吞吐,2004年的第一代飞腾兼容EPIC的超长指令字指令集,第二代飞腾的重点也是一个重吞吐的流处理器(streamprocessor),第三代飞腾转向仿制以吞吐能力见长的Sun Ultrasparc T1/T2,第四代飞腾则转向了在hotchips曝光的ARMv8"小米"核心。
申威在定位上也与飞腾类似,主要服务国家自研的神威超级计算机,因此申威虽然基于Alpha指令集,但是单线程性能一直不高,设计重点也是在于提供吞吐能力上。龙芯与申威和飞腾则有所不同,龙芯于2001年立项(2000年前后即开始了前期调研,最终圈定MIPS指令集)。起初进展较为顺利,立志做赶英超美的处理器设计杀入个人电脑市场,龙芯2代的性能也一度追上奔腾3/奔腾4处理器的水准。
但是,龙芯2代过后便后继乏力,龙芯3代更是犯了战略性的方向错误,如申威和飞腾一样转向多核主攻吞吐量,单核心微结构接近十年未有变化,刨去主频进步后单线程性能实际上是原地踏步,进军个人电脑市场的性能前提已经破灭。而龙芯3与同为中科院旗下的曙光公司合作共建超级计算机的计划也不了了之,这导致龙芯在2013年时仍然处于销量(以处理器颗数计)仅为5位数的窘境。
这三个代表性的单位,除了飞腾对SunUltrasparc的仿制以外,其他两家都坚持了最大程度的自主设计。从技术上来说,只有制造工艺和EDA仍掌握在国外公司手中,但是对这条路线,舆论的讨伐也最多。
主要原因有两个。其一,大家对"指令集"的不了解。由于龙芯、申威、飞腾的设计均基于MIPS、EPIC、Alpha、ARM等指令集设计,时常能见到不了解芯片设计的人,包括一些在业内小有名气的所谓评论人士,误以为指令集设计是国产芯的核心于是痛骂国产芯实为外国芯。对这一点的误解,经过不少业内人士反复说明以后,已经大有改观。
其二则是大家对于这三个单位未能服务公众、未能进入市场的不满。现在许多网民都抱怨只见雷声不见雨点,每每有国产芯的消息传来,最后却都进入了公众不可见或者不关心的领域,对于国家队吃软饭的指责此起彼伏。
现如今它们又取得了哪些进展?
2014年,龙芯的新一代微结构GS464E横空出世,其初步性能测试罕见地获得了媒体一致赞誉。根据目前已经公布的资料来看,龙芯的新一代产品在单核心性能上为目前的国产最高水平,考虑进主频的差距,尚未正式推出的2GHz主频版本GS464E单核心性能为英特尔Haswell 4GHz主频产品的40%左右。
最新公布的飞腾"小米"核心也在单核心性能上取得了长足进步,有了性能优势,又有国家市场的后盾,国家队自保当无问题,甚至还可以在公众可见的个人消费电子领域有所试探。
市场方面,以龙芯为例,近年来连续拿下海信与海尔数百万颗机顶盒芯片的单子,在军工和国防领域也开拓了一些市场,如北斗卫星上吸引了一定关注的龙芯2F抗辐照版本,和舆论中并未涉及太多笔墨的总装备部采购等。依靠这些市场订单,龙芯已经基本摆脱了依靠国家投入的状况,做到了盈亏平衡甚至盈利。
飞腾和申威的新芯片目前已经确定会各自服务于下一代超级计算机,但是对于其余市场的耕耘尚未见到较为清晰的计划。值得注意的是,最新的申威1600已经改用自定义指令集,意味着
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