兆芯:以自主x86架構(gòu)實(shí)現(xiàn)硬件安全
作者/ 喬北 《電子產(chǎn)品世界》編輯
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201705/359745.htm摘要:國產(chǎn)通用處理器現(xiàn)在仍面臨自主IP、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)建設(shè)等問題,兆芯以完全自主研發(fā)設(shè)計的x86架構(gòu)通用處理器,與國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),在操作系統(tǒng)、工藝、固件、整機(jī)、嵌入式工控、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域通力合作,共同構(gòu)建了一條從芯片研發(fā)生產(chǎn),到硬件整合、系統(tǒng)集成、應(yīng)用和服務(wù)的完整國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。
“芯片是聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的核心,尤其是通用處理器,在包括國家機(jī)關(guān)、保密單位、軍事領(lǐng)域在內(nèi)的各行業(yè)中都占有重要的地位。通用處理器芯片一旦出現(xiàn)問題,造成的不僅僅是經(jīng)濟(jì)影響,甚至?xí)婕皣抑鳈?quán)問題?!鄙虾U仔炯呻娐酚邢薰靖笨偛酶党遣┦吭诒本﹪H互聯(lián)網(wǎng)科技博覽會上強(qiáng)調(diào)。
上海兆芯集成電路有限公司在北京國際互聯(lián)網(wǎng)科技博覽會上,以“自主安全可靠的國產(chǎn)x86解決方案”為主題,展出了公司自主設(shè)計研發(fā)的國產(chǎn)x86通用處理器,以及應(yīng)用兆芯國產(chǎn)通用CPU的一系列國產(chǎn)整機(jī)、服務(wù)器,基于兆芯國產(chǎn)通用CPU的集成解決方案、可信終端解決方案等產(chǎn)品和解決方案。并與電子產(chǎn)品世界編輯就當(dāng)下通用處理器芯片的發(fā)展中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討。
國產(chǎn)通用處理器面臨的問題
我國通用處理器在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上還存在一些問題亟待解決。第一,完全自主的IP,目前,國內(nèi)很少有處理器IP核100%完全自主的公司;第二,產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn),國產(chǎn)CPU設(shè)計公司在進(jìn)行CPU設(shè)計研發(fā)工作時,必須要遵循的普遍是國際上的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn);第三,國產(chǎn)通用處理器的生態(tài)規(guī)模還比較有限,同時,應(yīng)用推廣的規(guī)模也比較有限;第四,研發(fā)投入仍然不足。例如,我國每年核高基專項(xiàng)的研發(fā)投入還不及英特爾的8%,這個差距可想而知。
傅城博士認(rèn)為,從解決問題的角度出發(fā),針對自主IP問題,企業(yè)需要實(shí)事求是,堅持自主創(chuàng)新。兆芯在這方面就沒有這種后顧之憂,兆芯國產(chǎn)通用處理器和芯片組的相關(guān)IP100%是由兆芯自主設(shè)計研發(fā)的。針對產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的問題,可以考慮對利用市場吸引國際標(biāo)準(zhǔn)化組織本土化這一渠道加以改善,同時也需要產(chǎn)業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)和政府的積極參與和支持。生態(tài)規(guī)模和應(yīng)用推廣有限,研發(fā)投入不足的問題,除了需要企業(yè)更加開放合作,也需要寄希望于政府和相關(guān)組織的引導(dǎo)和支持。
基于x86架構(gòu),發(fā)展自主通用處理器
芯片是一種重要的“原材料”,芯片的發(fā)展水平高低嚴(yán)重制約著我國信息技術(shù)和高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2013年以來,我國每年進(jìn)口的集成電路價值超過2000億美元,自給率嚴(yán)重不足。而這些進(jìn)口芯片大部分又以成型的終端產(chǎn)品出口到境外,我國現(xiàn)在所謂的高科技制造業(yè)所做的大部分工作是整合加工,因而,所能獲取的附加值和利潤極低。
面對可能出現(xiàn)的進(jìn)出口限制對信息產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成的影響,以及信息安全和國家安全問題。尤其是隨著近些年全球信息安全問題不斷暴露,由于硬件的后門既難以發(fā)現(xiàn),又難以修復(fù),沒有自主可控的芯片就難以保證我國的信息安全和國家安全。因此,設(shè)計研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片就顯得尤為關(guān)鍵。
x86架構(gòu)芯片在全球互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中都格外關(guān)鍵,其在桌面辦公領(lǐng)域的占有份額高達(dá)95%以上,并且具有生態(tài)系統(tǒng)成熟,操作系統(tǒng)、辦公軟件遷移成本低廉,軟硬件兼容性出色等優(yōu)勢?!懊鎸θ蚍秶鷥?nèi)已被廣泛接受的局勢,發(fā)展自主可控的x86高端通用芯片,在核心芯片和關(guān)鍵領(lǐng)域早日實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自主可控產(chǎn)品的替代,顯然是投入產(chǎn)出比較高的一種渠道?!备党遣┦糠Q,“兆芯的最終目標(biāo)并不局限于國內(nèi)市場,而是在國際市場上與國際廠商競爭。使用全球通用的架構(gòu)和芯片,比起推動全新的架構(gòu)和芯片的應(yīng)用,顯然更容易被市場接受。”
ZX-D系列
ZX-D是兆芯自主設(shè)計研發(fā)的新一代國產(chǎn)自主可控通用處理器,相比ZX-C,ZX-D采用了全新的架構(gòu)設(shè)計,芯片面積雖然有所增加,但集成了CPU、內(nèi)存控制器、GPU等單元,高速緩存空間更大,這使得處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)交換更加高效,性能也有較大的提升。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的測試報告,在保持和開先ZX-C系列處理器工作頻率不變的前提下,兆芯ZX-D系列處理器比開先ZX-C系列處理器在整數(shù)單任務(wù)運(yùn)算性能上有20%左右的提升,在整數(shù)多任務(wù)運(yùn)算性能上的提升更接近50%。
另外,兆芯ZX-D也是國內(nèi)首款支持DDR4內(nèi)存的國產(chǎn)通用CPU,這對于整機(jī)性能的提升也是一個積極的因素。
生態(tài)建設(shè)
首先,兆芯的國產(chǎn)x86處理器在不斷地壯大,性能也在不斷增強(qiáng)。兆芯的國產(chǎn)通用處理器有開先ZX-C四核、開先ZX-C+四核和開勝ZX-C+八核產(chǎn)品,均可應(yīng)用到計算機(jī)、服務(wù)器、嵌入式和工控設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)中。三款國產(chǎn)通用處理器均實(shí)現(xiàn)了規(guī)模量產(chǎn)。兆芯ZX-D系列處理器目前也呼之欲出。
兆芯國產(chǎn)x86處理器的性能、芯片的可靠性和穩(wěn)定性達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水準(zhǔn),這些因素讓兆芯國產(chǎn)x86處理器完全勝任日常辦公的需求。另外,兆芯已經(jīng)能夠做到每一款芯片的供貨品質(zhì)良率都達(dá)到99.8%以上。
其次,以兆芯國產(chǎn)x86為核心的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈日趨完備。兆芯與國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),在操作系統(tǒng)、工藝、固件、整機(jī)、嵌入式工控、網(wǎng)安等領(lǐng)域通力合作,共同構(gòu)建了一條從芯片研發(fā)生產(chǎn),到硬件整合、系統(tǒng)集成、應(yīng)用和服務(wù)的完整國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。
在兆芯與國內(nèi)行業(yè)龍頭企業(yè)共同構(gòu)建的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi),除了國產(chǎn)化電腦等設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)和系統(tǒng)集成,兆芯和產(chǎn)業(yè)鏈伙伴還在提升辦公設(shè)備、應(yīng)用軟件的兼容性,以及完善服務(wù)和擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域方面不斷的努力。國產(chǎn)化辦公電腦現(xiàn)已支持總計1000余款外設(shè)產(chǎn)品和5000余款應(yīng)用軟件,服務(wù)體系囊括11000多名產(chǎn)品服務(wù)工程師,覆蓋全國超過2000個縣級城市。
最后,兆芯協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈伙伴,在市場化方面,已經(jīng)取得了一定的成果。兆芯開先ZX-C處理器自2015年4月量產(chǎn)以來,在桌面電腦領(lǐng)域,兆芯ZX-C處理器已被聯(lián)想、長城、同方等國內(nèi)整機(jī)廠商采用。基于兆芯ZX-C處理器的聯(lián)想開天M6100臺式機(jī)、開天A6100一體機(jī)、昭陽CF03筆記本等產(chǎn)品已經(jīng)通過了國家強(qiáng)制性3C認(rèn)證、能效一級認(rèn)證、中國節(jié)能認(rèn)證和綠色環(huán)境標(biāo)志認(rèn)證。
采用兆芯國產(chǎn)通用處理器的整機(jī),在日常辦公體驗(yàn)上,與大眾常見的PC沒有任何差異。應(yīng)用兆芯國產(chǎn)x86通用處理器的整機(jī)已在黨政軍辦公、信息化等國家重點(diǎn)系統(tǒng)工程中得到實(shí)際應(yīng)用,并獲得了“性能良好,質(zhì)量可靠,能夠滿足實(shí)際工作需要”的積極反饋。除桌面辦公領(lǐng)域之外,兆芯x86通用處理器在服務(wù)器、嵌入式整機(jī)、存儲系統(tǒng)等領(lǐng)域也可以滿足用戶需求。隨著推廣的進(jìn)行,應(yīng)用兆芯x86通用處理器的各類設(shè)備將逐步進(jìn)入到金融、電力、稅務(wù)等應(yīng)用領(lǐng)域,根據(jù)需求進(jìn)行全面國產(chǎn)化替代。
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本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第6期第19頁,歡迎您寫論文時引用,并注明出處。
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