六大國(guó)產(chǎn)CPU龍頭，誰(shuí)能與國(guó)際大廠一戰(zhàn)？
發(fā)布人：芯東西
時(shí)間：2023-01-18
來(lái)源：工程師
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國(guó)產(chǎn)CPU六劍客，能否撐起中國(guó)CPU的一片天？
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中央處理器（CPU），顧名思義，是底層硬件基礎(chǔ)設(shè)施中的核心。當(dāng)前CPU主流芯片架構(gòu)為Arm和x86，均為國(guó)外主導(dǎo)，國(guó)產(chǎn)化率較低。經(jīng)過多年發(fā)展，國(guó)產(chǎn)CPU初步形成六大廠商齊頭并進(jìn)的格局，以鯤鵬、飛騰、龍芯、兆芯、海光、申威為代表，一批優(yōu)質(zhì)國(guó)產(chǎn)CPU企業(yè)快速崛起。其中，龍芯中科、海光信息在2022年先后登陸科創(chuàng)板，海光信息自上市后一直是科創(chuàng)板市值最高的芯片半導(dǎo)體公司。截至2023年1月16日收盤時(shí)間，海光信息總市值967億元，龍芯中科總市值為352億元。按指令集架構(gòu)，國(guó)產(chǎn)CPU廠商采用的路線可分為四類：x86、Arm、MIPS、Alpha。
▲從指令集架構(gòu)看CPU市場(chǎng)格局x86是當(dāng)前PC及服務(wù)器市場(chǎng)的主流架構(gòu)。海光信息、兆芯都采用x86架構(gòu)IP內(nèi)核授權(quán)模式，可基于公版CPU核進(jìn)行優(yōu)化或修改，優(yōu)點(diǎn)是性能起點(diǎn)高、生態(tài)壁壘低，但由于依賴海外企業(yè)授權(quán)，自主可控風(fēng)險(xiǎn)偏高。相較x86，走Arm路線自主化程度更高。華為鯤鵬、飛騰都獲得了Armv8永久授權(quán)，可自行研發(fā)設(shè)計(jì)CPU內(nèi)核和芯片，也可以擴(kuò)充指令集。不過Arm將不再向這些國(guó)產(chǎn)CPU廠商提供Armv9的永久授權(quán)，因此采用Arm架構(gòu)仍存長(zhǎng)期隱患。龍芯中科、申威分別走的是MIPS、Alpha路線，自主可控程度相對(duì)更高，但偏小眾。此外，與Arm、MIPS同源的RISC-V也正在興起。因其相對(duì)精簡(jiǎn)的指令集架構(gòu)（ISA）以及開源寬松的BSD協(xié)議近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)內(nèi)阿里平頭哥、國(guó)芯科技等企業(yè)推出了基于RISC-V架構(gòu)的相關(guān)嵌入式CPU產(chǎn)品。本期芯東西內(nèi)參，我們推薦國(guó)金證券的報(bào)告《中流擊水—六大國(guó)產(chǎn)CPU廠商分析》，揭秘六大國(guó)產(chǎn)CPU廠商的最新發(fā)展格局。如果想收藏本文的報(bào)告，可以在芯東西公眾號(hào)回復(fù)關(guān)鍵詞“nc680”獲取。來(lái)源 國(guó)金證券原標(biāo)題：《中流擊水—六大國(guó)產(chǎn)CPU廠商分析》作者：孟燦
01.華為鯤鵬：垂直生態(tài)的領(lǐng)導(dǎo)者，國(guó)產(chǎn)服務(wù)器CPU黑馬
華為自研芯片有五大類，包括服務(wù)器芯片鯤鵬系列、手機(jī)SoC芯片麒麟系列、人工智能芯片昇騰系列、5G****芯片天罡系列、5G終端芯片巴龍系列等，以及凌霄芯片、NB-IoT芯片、視頻編碼解碼芯片以及SSD控制芯片等一系列專用芯片。
▲華為芯片全景圖其中鯤鵬處理器基于Armv8指令集永久授權(quán)，自主研發(fā)設(shè)計(jì)處理器內(nèi)核，兼容全球 Arm生態(tài)。華為圍繞鯤鵬處理器打造了“算、存、傳、管、智”五個(gè)子系統(tǒng)的芯片族，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景處理器布局。當(dāng)前其鯤鵬芯片族正沿著“量產(chǎn)一代、研發(fā)一代、規(guī)劃一代”的策略持續(xù)升級(jí)產(chǎn)品。2019年，華為發(fā)布鯤鵬920處理器。該芯片支持Armv8.2指令集，是行業(yè)內(nèi)首款7nm數(shù)據(jù)中心Arm處理器。鯤鵬920由華為自主研發(fā)，采用多****、亂序執(zhí)行、優(yōu)化分支預(yù)測(cè)等多種手段提升單核性能。鯤鵬920擁有64個(gè)內(nèi)核，集成8通道DDR4，可以提供多個(gè)接口，主頻可達(dá)2.6GHz，總內(nèi)存帶寬最高可達(dá)1.5Tb/s，支持PCIe 4.0及CCIX接口，總帶寬640Gbps。華為 Cache一致性總線（HCCS）的480Gbps片間互聯(lián)支持最多4顆鯤鵬920互聯(lián)和最高 256個(gè)物理核的NUMA架構(gòu)，保證了鯤鵬920超強(qiáng)算力的高效輸出。
▲鯤鵬920處理器關(guān)鍵特性此外，鯤鵬920在Memory子系統(tǒng)上也進(jìn)行了大量的優(yōu)化，采用當(dāng)前典型的3級(jí)Cache的架構(gòu)，對(duì)Cache大小以及延時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。非x86架構(gòu)芯片中，鯤鵬920芯片在算力維度方面優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先，且發(fā)展至今已經(jīng)達(dá)到可以與x86芯片相匹配的性能。參照鯤鵬920不同核心下與競(jìng)品芯片的對(duì)比，其在48核時(shí)，整數(shù)打平英特爾旗艦級(jí)服務(wù)器芯片至強(qiáng)8180（28核、2.5GHz頻率），功耗低20%；在64核心時(shí)，比過英特爾至強(qiáng)8180 33%左右。
▲鯤鵬920 SPECINT 2006橫向?qū)Ρ?/span>華為也在構(gòu)建openEuler開源社區(qū)，高效推進(jìn)處理器深度優(yōu)化。openEuler開源社區(qū)以 Linux kernal、GNU等為上游社區(qū)，定期同步上游社區(qū)創(chuàng)新成果，并針對(duì)鯤鵬處理器進(jìn)行深度優(yōu)化，提供完整OS開發(fā)環(huán)境和上下游生態(tài)驗(yàn)證環(huán)境，使開發(fā)者和用戶高效開展需求適配、生態(tài)集成和測(cè)試認(rèn)證。
▲OpenEuler開源社區(qū)鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷擴(kuò)大。鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)是基于鯤鵬處理器構(gòu)建的全棧IT基礎(chǔ)設(shè)施、行業(yè)應(yīng)用及服務(wù)，包括PC、服務(wù)器、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)、中間件、虛擬化、數(shù)據(jù)庫(kù)、云服務(wù)、行業(yè)應(yīng)用以及咨詢管理服務(wù)等。
▲鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)首批廠家該路線是華為提出的六大數(shù)字技術(shù)生態(tài)之一，除鯤鵬外還包括昇騰、HMS、鴻蒙、華為云、MDC（智能駕駛計(jì)算平臺(tái)）。其中鯤鵬是華為面向政企市場(chǎng)，與地方政府和合作伙伴共同打造鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)、構(gòu)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的通用計(jì)算技術(shù)路線。華為鯤鵬得到了地方政府的大力支持。2020年4月，成都市印發(fā)《關(guān)于加快培育發(fā)展鯤鵬產(chǎn)業(yè)工作方案的通知》，明確2025年成都鯤鵬產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過500億元，并成為全國(guó)領(lǐng)先的鯤鵬軟件生態(tài)基地、鯤鵬硬件制造基地和鯤鵬應(yīng)用示范基地，該案例為鯤鵬產(chǎn)業(yè)體系的推進(jìn)提供了重要模板。02.飛騰：PKS生態(tài)體系主導(dǎo)者，黨政市場(chǎng)占有率高
另一家采用Arm架構(gòu)的國(guó)產(chǎn)CPU玩家飛騰，由中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、天津市濱海新區(qū)政府和天津先進(jìn)技術(shù)研究院于2014年聯(lián)合成立。2020年以來(lái)，飛騰對(duì)高性能服務(wù)器CPU、高效能桌面CPU、高端嵌入式CPU三條產(chǎn)業(yè)線進(jìn)行了全面的品牌升級(jí)。高性能服務(wù)器CPU產(chǎn)品線統(tǒng)一以飛騰騰云S系列進(jìn)行命名，高性能桌面CPU產(chǎn)品線以飛騰騰銳D系列進(jìn)行命名，高端嵌入式CPU產(chǎn)品線統(tǒng)一以飛騰騰瓏E系列進(jìn)行命名。
▲飛騰騰云S2500性能提升明顯其2020年發(fā)布的騰云系列新一代可擴(kuò)展多路服務(wù)器芯片騰云S2500與FT 2000+相比性能大幅提升。在整機(jī)性能方面，雙路的SPECint分值為原來(lái)的2倍，四路的SPECint 值為原來(lái)的3.5倍；在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)性能方面，雙路服務(wù)器的tpmc值線性提升至原來(lái)的2倍，四路的tpmc值線性提升至原來(lái)的4倍；在云桌面支持方面，雙路服務(wù)器支持虛擬機(jī)70個(gè)，是原來(lái)的2.5倍，四路服務(wù)器支持140個(gè)，是原來(lái)的5倍。相比上一代產(chǎn)品FT-2000/4桌面處理器芯片，最新飛騰高效能桌面CPU騰銳D2000的性能大幅躍升，帶寬達(dá)18.7GB/s，SPECint分值為97.45，SPECfp分值為94.62，接近原來(lái)的2倍，在計(jì)算能力上得到進(jìn)一步提升，并兼顧桌面終端與邊緣服務(wù)器。此外，騰銳D2000與FT-2000/4產(chǎn)品管腳兼容，用戶可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)的原位拔插代換、無(wú)縫兼容。此設(shè)計(jì)能夠大幅降低產(chǎn)品研發(fā)成本，同時(shí)降低整機(jī)合作伙伴的開發(fā)難度，加快開發(fā)進(jìn)度。
▲騰銳D2000與飛騰其他產(chǎn)品的性能對(duì)比在生態(tài)建設(shè)方面，飛騰與1600余家國(guó)內(nèi)軟硬件廠商打造完整生態(tài)體系，與6大類 1000余種整機(jī)產(chǎn)品、2600余種軟件和外設(shè)完成了適配；基于飛騰桌面CPU的終端已形成了較為完整的生態(tài)圖譜，可覆蓋從整機(jī)硬件、基礎(chǔ)軟件到上層的應(yīng)用；基于飛騰桌面CPU的終端產(chǎn)品已能夠?qū)崿F(xiàn)海量安卓應(yīng)用的運(yùn)行，基于飛騰CPU的軟件生態(tài)也在不斷豐富和完善。飛騰是PKS體系領(lǐng)導(dǎo)者。PKS體系最早由飛騰CPU（Phytium）和麒麟操作系統(tǒng)（Kylin）組成的“PK體系”發(fā)展而來(lái)。依托飛騰全新的硬件級(jí)安全機(jī)制，以相關(guān)可信技術(shù)為支撐，PK體系融合“S-Security”的立體防護(hù)安全鏈，升級(jí)為PKS體系，并全球首創(chuàng)將“可信計(jì)算3.0”技術(shù)融入到CPU、操作系統(tǒng)和存儲(chǔ)控制器中，實(shí)現(xiàn)底層構(gòu)架的本質(zhì)安全，并成為國(guó)內(nèi)首個(gè)計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)體系標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比鯤鵬與飛騰的生態(tài)構(gòu)建，可以發(fā)現(xiàn)，鯤鵬技術(shù)路線比PKS路線有較明顯的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，PKS技術(shù)路線比鯤鵬技術(shù)路線有較明顯的安全優(yōu)勢(shì)。
▲鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)與PKS技術(shù)路線對(duì)照表鯤鵬在硬件終端、云平臺(tái)、人工智能、中間件等方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但在安全方面略遜一籌。PKS路線的一個(gè)顯著特點(diǎn)是“注入安全”，即“PKS”體系中的“S”，將安全貫穿從CPU、OS底層到產(chǎn)品服務(wù)應(yīng)用，一直到供應(yīng)鏈安全保障的全過程，為信創(chuàng)工程提供內(nèi)生安全、過程安全和供應(yīng)鏈安全的全流程服務(wù)。
03.海光信息：領(lǐng)跑國(guó)產(chǎn)服務(wù)器CPU，科創(chuàng)板半導(dǎo)體股市值第一
海光信息成立于2014年，主營(yíng)產(chǎn)品包括CPU和DPU（屬于GPGPU），營(yíng)收規(guī)模和增速都位居國(guó)產(chǎn)CPU企業(yè)的前排。由于x86架構(gòu)在服務(wù)器CPU的市占率超9成，海光信息CPU兼容x86指令集，使得其具備較高的應(yīng)用兼容性、較低的遷移成本，有望受益于x86完備的生態(tài)體系。該公司在2021年實(shí)現(xiàn)首次盈利，背靠中科曙光、AMD兩家巨頭。國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算龍頭企業(yè)中科曙光，是海光信息的第一大股東，也是海光信息的優(yōu)質(zhì)客戶源。曙光服務(wù)器中應(yīng)用海光產(chǎn)品的比例超過30%，為海光芯片的放量打下了深厚基礎(chǔ)。海光信息的x86授權(quán)來(lái)自全球第二大x86處理器供應(yīng)商AMD公司。2016年，AMD和海光信息合資成立了成都海光微電子技術(shù)有限公司和成都海光集成電路設(shè)計(jì)有限公司，授權(quán)海光微電子x86指令集和Zen架構(gòu)，AMD獲得2.93億美元的授權(quán)費(fèi)。海光集成電路購(gòu)買海光微電子的IP授權(quán)，以此為基礎(chǔ)開發(fā)CPU。海光集成電路與海光微電子的股權(quán)結(jié)構(gòu)保證了公司在規(guī)避了英特爾的x86授權(quán)限制的同時(shí)，又使得海光x86 CPU成為內(nèi)資公司開發(fā)的產(chǎn)品，滿足了國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和創(chuàng)新的需求。
其產(chǎn)品基于AMD Zen1架構(gòu)，產(chǎn)品性能起點(diǎn)較高。對(duì)比英特爾在2020年（與海光7285 同期）發(fā)布的6款至強(qiáng)鉑金系列產(chǎn)品（能夠反映英特爾2020年發(fā)布的主流CPU產(chǎn)品的性能），在典型場(chǎng)景下，海光7285已接近國(guó)際同類高端產(chǎn)品水平。
▲海光7285與英特爾至強(qiáng)鉑金系列產(chǎn)品對(duì)比
▲海光CPU主要規(guī)格和特點(diǎn)面向企業(yè)計(jì)算、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、邊緣計(jì)算等眾多領(lǐng)域，海光信息提供了多種形態(tài)的處理器，滿足互聯(lián)網(wǎng)、電信、金融、交通、能源、中小企業(yè)等的廣泛應(yīng)用需求。
電信和金融是其產(chǎn)品應(yīng)用最多的兩個(gè)領(lǐng)域?；谇捌陔娦拧⒔鹑?、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)對(duì)其產(chǎn)品的認(rèn)可，海光信息在電信運(yùn)營(yíng)商集采、金融行業(yè)入圍等方面市場(chǎng)份額增長(zhǎng)較快，其產(chǎn)品在相關(guān)重點(diǎn)行業(yè)銷量逐漸提升。
04.兆芯：合資CPU的探路者，掌握三大核心技術(shù)
兆芯于2013年由臺(tái)灣威盛與隸屬于上海市國(guó)資委的上海聯(lián)和投資公司所合資成立，威盛持股20％，上海國(guó)資委持股80%，總部位于上海張江，在北京、西安、濟(jì)南等地設(shè)有子公司。威盛與英特爾交叉授權(quán)協(xié)議，擁有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)x86芯片權(quán)利，技術(shù)授權(quán)來(lái)自威盛。2020年10月26日，威盛作價(jià)2.57億美元將部分x86技術(shù)出售給兆芯，兆芯擁有了部分x86技術(shù)產(chǎn)權(quán)。目前兆芯同時(shí)掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術(shù)，具備相關(guān)IP自主設(shè)計(jì)研發(fā)的能力，已成功研發(fā)并量產(chǎn)多款通用處理器產(chǎn)品，形成PC/嵌入式處理器“開先”、服務(wù)器處理器“開勝”、IO拓展芯片/芯片組三大產(chǎn)品系列，產(chǎn)品性能不斷提升，達(dá)到國(guó)際主流同等水平。其中，兆芯開先KX-6000系列處理器是國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)主頻3.0GHz關(guān)鍵突破的國(guó)產(chǎn)通用處理器。
▲兆芯產(chǎn)品體系與解決方案兆芯通用處理器具備良好的操作系統(tǒng)和軟硬件兼容性，生態(tài)體系成熟，支持構(gòu)建臺(tái)式機(jī)、筆記本、一體機(jī)、云終端等多種類型的桌面整機(jī)以及服務(wù)器、存儲(chǔ)等產(chǎn)品。在嵌入式領(lǐng)域，也已經(jīng)有不同規(guī)格基于兆芯通用處理器的工業(yè)主板、模塊化電腦、工業(yè)整機(jī)、Box PC、工業(yè)級(jí)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)等產(chǎn)品陸續(xù)推出。開先KX-6000/開勝KH-30000系列處理器是業(yè)內(nèi)第一款完整集成CPU、GPU、芯片組的SoC單芯片國(guó)產(chǎn)通用處理器，這為整機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)提供了較大的便利條件，同時(shí)也更利于控制成本。這兩個(gè)系列處理器的單芯片性能相比上一代產(chǎn)品提升了多達(dá)50%，同頻下性能功耗比則是上代產(chǎn)品的3倍。
▲兆芯產(chǎn)品系列
▲兆芯KX-6000系列處理器橫向?qū)Ρ?/span>在產(chǎn)業(yè)鏈合作方面，兆芯積極協(xié)同產(chǎn)業(yè)合作伙伴，為政府、金融、教育、交通、能源、網(wǎng)絡(luò)安全、醫(yī)療、通信等行業(yè)提供多樣化的產(chǎn)品和解決方案，助力客戶應(yīng)用實(shí)現(xiàn)平滑遷移。目前，基于兆芯新一代處理器（KX-6000/KH-30000），已有20余款不同形態(tài)的桌面PC及服務(wù)器產(chǎn)品，30多種工業(yè)主板、工業(yè)電腦模塊和嵌入式計(jì)算平臺(tái)，以及30多種網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)相繼推出。
05.龍芯中科：自主可控程度高，主力CPU產(chǎn)品進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段
龍芯中科是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所自主研發(fā)的通用CPU，采用自主LoongISA指令系統(tǒng)，兼容MIPS指令，所有IP模塊皆為自主設(shè)計(jì)，擁有片內(nèi)安全機(jī)制、可信性高。龍芯處理器以32位和64位單核及多核CPU/SoC為主，主要面向高端嵌入式、個(gè)人電腦、服務(wù)器和高性能機(jī)等應(yīng)用。
2002年8月誕生的“龍芯一號(hào)”是我國(guó)首枚擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用高性能微處理芯片。龍芯中科從2001年至今共開發(fā)了1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)三個(gè)系列處理器和龍芯橋片系列，在政企、安全、金融、能源等應(yīng)用場(chǎng)景得到了廣泛應(yīng)用。其產(chǎn)品體系分為三大系列，龍芯1號(hào)系列為低功耗、低成本的專用嵌入式SoC或MCU 處理器，主要根據(jù)需求定制；龍芯2號(hào)系列為低功耗通用處理器，采用單芯片SoC設(shè)計(jì)，應(yīng)用場(chǎng)景面向工業(yè)控制與終端等領(lǐng)域，定位可類比英特爾的凌動(dòng)系列；龍芯3號(hào)系列為高性能通用處理器，通常集成4個(gè)及以上的64位高性能處理器核，與橋片配套使用，應(yīng)用場(chǎng)景面向桌面和服務(wù)器等信息化領(lǐng)域，對(duì)標(biāo)英特爾的酷睿/至強(qiáng)系列。
▲龍芯中科產(chǎn)品體系龍芯中科自主研發(fā)的LoongArch，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和自主性。LoongArch包括基礎(chǔ)架構(gòu)部分和向量指令、虛擬化、二進(jìn)制翻譯等擴(kuò)展部分近2000條指令，具有較好的擴(kuò)展性。LoongArch指令系統(tǒng)從整個(gè)架構(gòu)的頂層規(guī)劃，到各部分的功能定義，再到每條指令的編碼、名稱、含義，都進(jìn)行了自主設(shè)計(jì)，具有充分的自主可靠性。此外，LoongArch充分考慮兼容需求，在定義時(shí)充分考慮了MIPS、x86、Arm、RISC-V等主要指令系統(tǒng)的特征，摒棄了傳統(tǒng)指令系統(tǒng)中部分不適應(yīng)當(dāng)前軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的陳舊內(nèi)容，吸納了近年來(lái)指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域諸多先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展成果。同原有兼容指令系統(tǒng)相比，LoongArch不僅在硬件方面更易于高性能、低功耗設(shè)計(jì)，而且在軟件方面更易于編譯優(yōu)化和操作系統(tǒng)、虛擬機(jī)的開發(fā)。
▲LoongArch架構(gòu)優(yōu)勢(shì)基于自主指令系統(tǒng)（LoongArch）的3A5000/3B5000，是龍芯當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品。龍芯3A5000/3B5000是面向個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等信息化領(lǐng)域的通用處理器，基于LoongArch的LA464微結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升頻率、降低功耗、優(yōu)化性能；在與龍芯3A4000處理器保持引腳兼容的基礎(chǔ)上，頻率提升至2.5GHz，功耗降低30%以上，性能提升50%以上。龍芯3B5000在龍芯3A5000的基礎(chǔ)上支持多路互連。
▲龍芯3A5000/3B5000產(chǎn)品參數(shù)從龍芯3A5000在SPEC CPU 2006 BASE性能測(cè)試中的表現(xiàn)來(lái)看，龍芯3A5000單核定點(diǎn)為25.1分，單核浮點(diǎn)為26分，相比英特爾i5 9500六核14nm有不小差距，但單核定點(diǎn)與國(guó)產(chǎn)Armv8四核7nm處理器不相上下，單核浮點(diǎn)略優(yōu)。龍芯3A5000對(duì)比國(guó)產(chǎn) Armv8八核14nm處理器的單核定點(diǎn)則高出近10分，單核浮點(diǎn)則高出近1倍。多線程測(cè)試中，英特爾i5 9500六核14nm處理器依然表現(xiàn)最佳，而龍芯3A5000的多核定點(diǎn)與多核浮點(diǎn)均高于國(guó)產(chǎn)Armv8四核7nm處理器，由于國(guó)產(chǎn)Armv8八核14nm處理器核心數(shù)量上具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此定點(diǎn)和浮點(diǎn)的分?jǐn)?shù)要高于龍芯3A5000和國(guó)產(chǎn) Armv8四核7nm處理器。龍芯3A5000在主流內(nèi)存帶寬測(cè)試程序Stream Copy的子項(xiàng)性能測(cè)試中表現(xiàn)出色，表現(xiàn)超過英特爾i5 9500六核14nm處理器。其Copy單線性能獲得16864分，多線性能獲得21873分。國(guó)產(chǎn)Armv8八核14nm處理器和國(guó)產(chǎn)Armv8四核7nm處理器分?jǐn)?shù)相差不大，但整體表現(xiàn)比龍芯3A5000稍遜一籌。龍芯秉承獨(dú)立自主和開放合作的運(yùn)營(yíng)模式，從指令集/IP核授權(quán)、到芯片級(jí)/主板級(jí)開發(fā)以及系統(tǒng)內(nèi)核應(yīng)用等方面對(duì)生態(tài)伙伴進(jìn)行全方位的開放支持。目前龍芯的信息化合作伙伴達(dá)到上千家，可以提供基于龍芯從端到云的完整解決方案，相關(guān)軟硬件開發(fā)人員數(shù)萬(wàn)人。龍芯開源社區(qū)（www.loongnix.cn）是龍芯CPU的基礎(chǔ)軟件生態(tài)建設(shè)平臺(tái)，由龍芯中科組織并聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈合作廠商、國(guó)際開源軟件社區(qū)及開源愛好者共同參與建設(shè)。社區(qū)以“開源、開放”的形式進(jìn)行管理，設(shè)置BIOS、Linux內(nèi)核、GCC編譯器、Java虛擬機(jī)、瀏覽器、媒體解碼庫(kù)、圖形桌面、KVM虛擬機(jī)等重要基礎(chǔ)軟件項(xiàng)目。經(jīng)過多年建設(shè)，信息化應(yīng)用中的主流編程語(yǔ)言和開發(fā)環(huán)境已在龍芯平臺(tái)上得到支持。
▲龍芯的開源社區(qū)建設(shè)06.申威：特種領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，為“國(guó)之重器”中國(guó)超算供應(yīng)大腦
成都申威成立于2016年，依托國(guó)家信息安全發(fā)展戰(zhàn)略，主要從事對(duì)申威處理器的產(chǎn)業(yè)化推廣。申威處理器以Alpha指令集為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展，高度自主可控。Alpha指令集由美國(guó)DEC公司研制，主要用于64位的RISC微處理器。DEC公司后被美國(guó)惠普收購(gòu)，無(wú)錫江南計(jì)算所購(gòu)買了Alpha指令集的所有設(shè)計(jì)資料。江南計(jì)算所基于原來(lái)的Alpha指令集，開發(fā)出了更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的指令集，并研制了申威指令系統(tǒng)，推出了申威處理器。申威處理器是在國(guó)家“核高基”重大專項(xiàng)支持下，由上海高性能集成電路中心研制的全國(guó)產(chǎn)處理器。首顆申威處理器代號(hào)“SW-1”，于2006年研制成功，基于DEC公司Alpha架構(gòu)，采用130nm制程，主頻為900MHz。
▲申威主要產(chǎn)品系列出于安全性能以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)角度，申威在研發(fā)出第一代基于Alpha指令集的CPU后，將指令集替換為自研的自主可控申威64位指令集，完全區(qū)別于原有Alpha指令集。申威處理器專注于高性能計(jì)算，尤其是在服務(wù)器領(lǐng)域，浮點(diǎn)運(yùn)算算力與同期外國(guó)處理器相當(dāng)。申威SW26010是中國(guó)首個(gè)采用國(guó)產(chǎn)自研架構(gòu)且性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)芯片。
▲申威26010性能對(duì)比申威26010處理器的峰值性能大于每秒12.5萬(wàn)萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果，峰值速度、持續(xù)性能、性能功耗比排在世界前列。在2016年法蘭克福世界超算大會(huì)上，國(guó)之重器“神威·太湖之光”搭載該處理器登頂國(guó)際TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)榜單之首，并成為全球首臺(tái)峰值計(jì)算速度超過十億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)。隨后，我國(guó)科研人員依托“神威·太湖之光”的應(yīng)用成果首次榮獲“戈登·貝爾”獎(jiǎng)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高性能計(jì)算應(yīng)用成果在該獎(jiǎng)項(xiàng)上零的突破。申威8A芯片采用最新的第四代申威處理器核心（簡(jiǎn)稱Core4）。Core4核心繼續(xù)采用超標(biāo)量流水線結(jié)構(gòu)，支持亂序****、亂序執(zhí)行、推測(cè)執(zhí)行，并首次采用SMT技術(shù)，支持每個(gè)核心同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)線程。相比上一代4核CPU申威421，申威831在功耗相當(dāng)?shù)那疤嵯?，性能提?倍以上，下一代產(chǎn)品申威4E相比申威831性能再提升50%以上，與英特爾中端桌面處理器相當(dāng)；申威下一代服務(wù)器產(chǎn)品威鑫8A與英特爾中端服務(wù)器處理器相當(dāng)。
▲終端處理器性能對(duì)比（SPEC分值）經(jīng)過長(zhǎng)期穩(wěn)定的研發(fā)，基于系列申威芯片的各種產(chǎn)品也逐漸增多，在保障特種領(lǐng)域應(yīng)用和國(guó)家戰(zhàn)略任務(wù)的前提下，隨著其產(chǎn)品技術(shù)的日益成熟，其生態(tài)也不斷完善。
▲申威生態(tài)芯東西認(rèn)為，經(jīng)過多年發(fā)展，六大國(guó)產(chǎn)CPU主流玩家，各具優(yōu)勢(shì)，也各存短板。考慮到產(chǎn)品性能和生態(tài)優(yōu)勢(shì)，短期內(nèi)海光信息、華為鯤鵬、飛騰在市場(chǎng)化道路上預(yù)計(jì)更為好走。但目前尚未見哪家在高自主化程度、高商用市場(chǎng)接受程度方面做到兩全，國(guó)產(chǎn)化道路依然曲折漫長(zhǎng)。在自主可控長(zhǎng)期需求的驅(qū)動(dòng)下，國(guó)產(chǎn)CPU龍頭需更有定力，肩負(fù)起可持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)重任，才有能力參與到更長(zhǎng)期的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中。*博客內(nèi)容為網(wǎng)友個(gè)人發(fā)布，僅代表博主個(gè)人觀點(diǎn)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系工作人員刪除。
