云計(jì)算時(shí)代 國產(chǎn)CPU發(fā)展如何應(yīng)變

芯片是當(dāng)前最熱話題之一，隨著國際環(huán)境的變化，芯片設(shè)計(jì)和自主創(chuàng)新的重要意義越來越凸顯。而在不同種類的芯片當(dāng)中，中央處理器（CPU）因其通用性以及技術(shù)難度，受到最多的關(guān)注。以往英特爾通過獨(dú)攬x86 CPU的基礎(chǔ)架構(gòu)、芯片設(shè)計(jì)、工藝制造三大環(huán)節(jié)，并主導(dǎo)著該領(lǐng)域的生態(tài)系統(tǒng)，國產(chǎn)CPU很難獨(dú)立發(fā)展起來。

然而，隨著大數(shù)據(jù)云計(jì)算時(shí)代的到來，CPU的產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在發(fā)生變化。比如日前亞馬遜發(fā)布第二代服務(wù)器芯片Graviton，并在數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)商用；高通的驍龍8c、驍龍7c也在聯(lián)網(wǎng)筆記本電腦市場站穩(wěn)了腳跟。這些消息均給中國CPU廠商帶來了更大的信心。在這樣的市場機(jī)遇面前，國產(chǎn)CPU應(yīng)當(dāng)如何發(fā)展？記者采訪了天津飛騰信息技術(shù)有限公司總經(jīng)理竇強(qiáng)。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)的轉(zhuǎn)變

發(fā)展國產(chǎn)CPU，一個(gè)繞不開的話題是生態(tài)。在CPU主宰計(jì)算的時(shí)代，英特爾不僅在硬件層面掌控與北橋CPU配套的南橋芯片組外圍接口等核心技術(shù)，也主導(dǎo)著與x86相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和測試認(rèn)證；在軟件層面，與微軟結(jié)成“Wintel”聯(lián)盟形成長期相互協(xié)同的利益閉環(huán)。這些舉措使得眾多應(yīng)用廠商均圍繞x86+Windows體系開發(fā)產(chǎn)品。國產(chǎn)CPU很難獨(dú)立發(fā)展起來。然而，隨著大數(shù)據(jù)云計(jì)算時(shí)代的到來，CPU的產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在發(fā)生變化。

對(duì)此，竇強(qiáng)表示，以前英特爾打敗其他對(duì)手的法寶之一就是生態(tài)。但是在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，面向云計(jì)算，大量使用的是開源軟件。云計(jì)算廠家也會(huì)對(duì)自己的軟件代碼進(jìn)行大量優(yōu)化，這也導(dǎo)致相關(guān)軟件掌握在云計(jì)算廠商手中，可以很容易就遷移到另一個(gè)平臺(tái)上去。在這種情況下，傳統(tǒng)CPU的生態(tài)優(yōu)勢就不那么明顯了。此外，ARM架構(gòu)芯片的性能也在不斷提高。

“以前ARM架構(gòu)服務(wù)器的性能弱于x86 CPU。但是，通過這些年的努力，CPU性能正在接近英特爾處理器的水平。比如亞馬遜近日發(fā)布的第二代處理器得益于可以進(jìn)行優(yōu)化，性能已經(jīng)不弱于采用英特爾CPU的解決方案?！备]強(qiáng)指出。有了性能和生態(tài)這兩點(diǎn)，基于ARM架構(gòu)的國產(chǎn)CPU已經(jīng)具備快速獨(dú)立發(fā)展的基本條件。

“在此情況下，飛騰公司希望能與生態(tài)伙伴共同努力，一起把國產(chǎn)CPU的產(chǎn)品性能與產(chǎn)業(yè)生態(tài)做起來。飛騰會(huì)把更多的精力放在芯片本身，將產(chǎn)品做精。同時(shí)依托合作伙伴推進(jìn)軟件層面的開發(fā)，我們會(huì)做一些底層的優(yōu)化，然后提供給合作伙伴，雙方共同將整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)打造好。面對(duì)強(qiáng)大的競爭對(duì)手，最根本的取勝之道是開放，只有集合大家的力量，共同推進(jìn)，才能將產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展起來。”竇強(qiáng)表示。

竇強(qiáng)也承認(rèn)，在生態(tài)系統(tǒng)上，英特爾現(xiàn)在的實(shí)力要強(qiáng)大得多。從上世紀(jì)70年代開始英特爾就進(jìn)入CPU行業(yè)，至今已經(jīng)形成強(qiáng)大的生態(tài)體系，特別是在桌面市場和傳統(tǒng)服務(wù)器市場。而ARM架構(gòu)2012年發(fā)布64位指令集才算正式進(jìn)入服務(wù)器等領(lǐng)域。至今只有幾年時(shí)間，因此需要補(bǔ)強(qiáng)的地方還有很多。之所以ARM架構(gòu)能夠取得現(xiàn)在的成績，一方面是由于ARM在移動(dòng)處理器領(lǐng)域的積累，另一個(gè)重要的原因是像亞馬遜這樣的云計(jì)算企業(yè)擁有更大的人力物力，有足夠多的應(yīng)用場景去試驗(yàn)和優(yōu)化，給ARM架構(gòu)提供了更好的發(fā)展空間。這就要求國內(nèi)企業(yè)通力合作，共同打造適合自身的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。目前，飛騰公司在軟件層面的合作伙伴包括了麒麟、金山、金蝶、東方通等眾多企業(yè)。

異構(gòu)計(jì)算的趨勢

近幾年來，受限于工藝、制程和材料發(fā)展的瓶頸，摩爾定律的演進(jìn)開始放緩，芯片的集成越來越難以實(shí)現(xiàn)，依靠縮小線寬的辦法已經(jīng)無法同時(shí)滿足性能、功耗、面積以及信號(hào)傳輸速度等多方面的要求。在此情況下，越來越多的半導(dǎo)體廠商開始把注意力放在異構(gòu)集成層面。依托快速發(fā)展的先進(jìn)封裝技術(shù)，或者片上系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)高效能運(yùn)算的同時(shí)，又具備靈活性、差異化。比如英特爾針對(duì)摩爾定律的未來發(fā)展，提出了“超異構(gòu)計(jì)算”概念，希望通過先進(jìn)封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的模塊級(jí)系統(tǒng)集成。在2018年年底舉辦的“架構(gòu)日”上，英特爾首次推出Foveros 3D封裝技術(shù)。在7月份召開的SEMICON West大會(huì)上，英特爾再次推出一項(xiàng)新的封裝技術(shù)Co-EMIB，能夠讓兩個(gè)或多個(gè)Foveros元件互連，并且基本達(dá)到單芯片的性能水準(zhǔn)。

竇強(qiáng)認(rèn)為，異構(gòu)計(jì)算是CPU技術(shù)的重要發(fā)展方向，中國CPU廠商也應(yīng)加強(qiáng)這方面的技術(shù)開發(fā)?，F(xiàn)在純靠通用計(jì)算在很多領(lǐng)域已經(jīng)不足以滿足性能需求了，CPU+AI、CPU+FPGA或者CPU+特殊專用引擎以后肯定會(huì)大行其道。

“由于中國IC企業(yè)的實(shí)力普遍弱于國際大廠，面對(duì)異構(gòu)計(jì)算大潮，中國企業(yè)同樣應(yīng)當(dāng)采取與合作伙伴一起共同協(xié)同發(fā)展的模式，或者采取先進(jìn)封裝的方式將多顆小芯片封裝在一起，或者通過授權(quán)的方式，將不同IP集成到一顆芯片。模式很多，可以共同探索?！备]強(qiáng)說。

由于整體實(shí)力的差異，決定了差異化競爭是國產(chǎn)CPU廠商發(fā)展的主要策略，而異構(gòu)集成正是實(shí)現(xiàn)差異化的重要途徑之一。竇強(qiáng)指出，CPU的開發(fā)肯定會(huì)做一些定制化工作，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。“我們會(huì)跟客戶緊密捆綁，把客戶的訴求體現(xiàn)在芯片里去，不光是PC芯片，服務(wù)器芯片、嵌入式芯片都會(huì)這樣做。這是國產(chǎn)CPU的生存之道，也是我們的一個(gè)優(yōu)勢。將優(yōu)化工作做好了，可以更好地滿足用戶的需求，實(shí)現(xiàn)用戶的目的?！备]強(qiáng)說。

關(guān)鍵市場的布局

近日，飛騰公司首次介紹了飛騰芯片20多年的產(chǎn)品演進(jìn)，以及飛騰公司的使命、愿景和發(fā)展理念。2019年9月，飛騰發(fā)布了新一代的FT-2000/4微處理器，集成4個(gè)飛騰自研處理器內(nèi)核FTC663，采用16nm工藝流片，主頻最高3.0GHz，支持雙通道DDR4-3000內(nèi)存，典型功耗10W。芯片性能相比飛騰上一代桌面CPU提升了1倍，訪存帶寬提升了3倍，功耗降低1/3，主要應(yīng)用于桌面終端和工業(yè)控制嵌入式產(chǎn)品。

“在市場層面，飛騰公司關(guān)注服務(wù)器芯片、桌面芯片和嵌入式產(chǎn)品，建立完整的產(chǎn)品線。從服務(wù)器芯片到桌面終端芯片再到IoT端的嵌入式產(chǎn)品，飛騰公司將不斷推出新的、適用的產(chǎn)品?！备]強(qiáng)介紹了飛騰的市場規(guī)劃。

由于有黨政等專用市場的牽引，飛騰公司在PC市場有著較大的占比。但是，竇強(qiáng)對(duì)于嵌入式和服務(wù)器市場也很重視?！肮I(yè)半導(dǎo)體市場智能制造工廠等，對(duì)信息化的需求非常迫切，其中大量場景用到工業(yè)控制芯片，我們的使命就是解決信息安全問題。由于嵌入式產(chǎn)品需要一個(gè)比較長的導(dǎo)入時(shí)間，這方面的產(chǎn)品開發(fā)是十分迫切的。”

相對(duì)于嵌入式產(chǎn)品來說，服務(wù)器市場空間更大，云計(jì)算廠商數(shù)據(jù)中心，每年可能采購的服務(wù)器的數(shù)量是幾十萬到百萬的量級(jí)，隨著5G通信的布署，邊緣計(jì)算也會(huì)很快的起來。竇強(qiáng)希望加強(qiáng)定制化服務(wù)器芯片的開發(fā)。飛騰會(huì)根據(jù)阿里、騰訊數(shù)據(jù)中心的需求，進(jìn)行產(chǎn)品定制。通過這種方式，使飛騰的產(chǎn)品除了在專用市場應(yīng)用之外，還能夠進(jìn)入運(yùn)營商市場。

“而且這個(gè)市場的發(fā)展比以前預(yù)計(jì)的更快?！备]強(qiáng)最后告訴記者。