华为鲲鹏是半导体吗

华为鲲鹏是半导体吗,第1张

华为鲲鹏指的是华为海思在2019年1月初发布的一款兼容ARM指令集的服务器芯片鲲鹏920。鲲鹏920处理器兼容ARM架构,采用7nm工艺制造,可以支持32/48/64个内核。主频可达2.6GHz,支持8通道DDR4、PCIe 4.0和100G RoCE网络。

鲲鹏920处理器的整型测试性能超过930分,是鲲鹏916的三倍性能。内存通道数量提升到8通道,内存速率提升至2933MHz,带宽提升2.4倍。PCIe 3.0升级到PCIe 4.0,速率翻番, IO总带宽提升1.7倍。集成100G RoCE以太网卡功能bai,网络带宽提升10倍。

鲲鹏920处理器集成了CPU、南桥、网卡、SAS存储控制器等4颗芯片的功能,能够释放出服务器更多槽位,用于扩展更多加速部件功能,大幅提高系统的集成度。

鲲鹏和升腾的区别

鲲鹏和升腾的区别是:华为优化调整设计了其合作伙伴ARM授权提供的技术,在2019年1月7日发布了鲲鹏920以及基于鲲鹏920的泰山服务器、华为云服务。而升腾系列AI芯片采用了华为开创性的统一、可扩展的架构,即“达芬奇架构”,实现了从极致的低功耗到极致的大算力场景的全覆盖。

华为的鲲鹏芯片主要是应用在服务器领域,虽然在服务器领域国内起步比较晚,但是对于未知探究的精神是华为刻在骨子里的,所以说鲲鹏也代表了华为对服务器领域的一种追求和精神。

鲲鹏处理器,是由华为公司基于7nm工艺自主研发设计的,可支持64个内核,主频可达2.6GHz,集成有8通道DDR4以及100G RoCE以太网卡,对标的是英特尔以及AMD处理器。

CPU又称中央处理器,作为计算机系统的运算和控制核心,是半导体产业技术最密集、最具战略价值的产品,是一个国家技术势力的象征。

目前CPU的市场基本被美国的两大公司垄断,分别是大哥Intel和小弟AMD,两家几乎占领了99%的市场份额。

目前Intel和AMD以X86指令集和微软共同建立了庞大的生态系统并且不对外开放,这样一来,中国队想要自己做CPU的空间不多了。

01 CPU定义

CPU在半导体行业中是人们常接触到的一种芯片,最常见的应用就是在电脑中,其中有名的有Intel的 i9-11980HK 和AMD的 R7-5800X

按照CPU种类来分类,可以分为服务器CPU、家用电脑CPU、嵌入式设备CPU和手机CPU,服务器CPU需要更出色的性能、稳定性和安全性,要求服务器365天开机运行,连续工作,一个服务器可以安装多个CPU;而家用电脑CPU性能要求相对较低,容量较小,不要求连续工作,一个电脑只能安装一个CPU;嵌入式设备和手机对CPU的性能要求相对更低。

按照CPU指令集架构来分类,CPU可以分为RISC和CISC。

CISC 即复杂指令系统计算机,物如其名,CISC是比较复杂的,指令系统比较丰富,有特定的指令来完成对应的功能,可以处理特殊任务。

RISC及精简指令集计算机,把精力集中在经常使用的指令上,对不常用的功能,通过组合指令来完成,实现简单高效的特点,一次RISC不能处理特殊任务。通俗来说就是经常用的功能简单化,不经常用的功能复杂化。

这其中CISC代表的指令集有X86,RISC代表的指令集有ARM、MIPS、RISC-V、Alpha、SPARS,除了这两种之外,还有我国自主研发的指令集DEC和LoongArch。

02 六大国产CPU

首先我们来了解一下什么是CPU的生态环境, CPU的生态环境就是一块CPU推出后,系统和软件对它的支持和优化有多少, 比如国产CPU龙芯就没有一个好的生态,不论是采用MIPS还是自主研发的LoongArch都不能支持Windows系统。

自主建立生态环境又难于上青天,而生态如果没有建立,软件商店就不会有软件(比如QQ在Linux中停更),这也是国产CPU发展最大的瓶颈之一。

目前国内有六大CPU设计厂商,他们是华为、飞腾、兆芯、申威、龙芯、海光(均未上市),他们分别以不同的方式参与CPU的设计。

CPU国产替代的故事得从Intel开始。

Intel趁着PC的东风迅速发展,建立了X86架构,标识了一套通用计算机指令集合,并且与微软一起在X86指令集上建立了庞大的生态。

目前的X86指令集不对外授权,只被英特尔和AMD所掌握,而X86又是PC、服务器领域做得最好的,别的指令集的生态环境远远抵不过X86,留给中国队的发展空间实属有限。

中国队CPU分为3个路线。

其一是由 龙芯 和 申威 代表的:自研指令集

龙芯最初采用的是MIPS精简指令集,制作通用CPU,主要产品是自主可控消费类例如服务器、台式机、嵌入式、航天器等领域。

申威最初采用的是Alpha精简指令集,主要应用在超级计算机和军事领域。

龙芯和申威都因为生态的原因,很难发展起来,尤其是龙芯,想要打入服务器和台式机市场必须有很好的生态。

龙芯因为MIPS的分崩离析,开始发展自己的指令集—— LoongArch ,它是完全有龙芯自主研发,可以兼容MIPS生态, 并且开始尝试用二进制翻译兼容ARM、X86处理器,龙芯的目标是在2025年消除指令集之间的壁垒,彻底搞定兼容问题。

申威也因为Alpha被收购,开始发展自主研发的指令集—— SW64 ,它是由Alpha改进而来,申威制作的神威·太湖之光超级计算机便采用SW64指令集,被称为“国之重器”,在国际上都有一定的地位,多项指标全球第一。

第二路线是由 华为 和 飞腾 代表的:ARM指令集授权

华为芯片“四大天王”麒麟、鲲鹏、巴龙、升腾中,除了巴龙以外,均采用ARM指令集授权来开发。这其中最著名的就是“麒麟”了,在手机领域一度领先,直至海外因畏惧华为的崛起,开始了制裁华为事件,就此“麒麟”短暂隐身。

飞腾也是国内目前使用ARM架构制作CPU的厂商之一,其技术不弱于高通,目前公司也被美国列入黑名单,其芯片制造环节同样被卡脖子,可能成为第二个华为。

除了华为和飞腾以外,国内以ARM架构制作芯片的厂商还有很多,例如贵州华芯通、展讯通信等。

第三路线是由 兆芯 和 海光 代表的:合资获取X86授权

兆芯的X86架构授权是源自于VIA公司将部分X86处理器相关技术、资料等IP产权以1.18亿美元价格卖给兆芯。兆芯基于X86的生态和技术,性能方面普遍高于龙芯,但还是不能和英特尔比肩。

海光的X86架构授权是通过和AMD合资公司来拥有AMD授权IP,但并不是完整的技术转让,而是阉割后的残缺版,所以性能上面和AMD锐龙、高通骁龙差一个档次。

03 RISC-V

RISC-V近些年流行的新型指令集,它是一种开源式指令集,对使用者免费开放,也是这种特性使它被众多专家认为是中国处理器产业的一次机会,而且可能是最后一次机会。

目前全球CPU的市场格局是以X86架构垄断PC、服务器行业;ARM架构垄断移动设备行业,这两家几乎涵盖了所有CPU市场需求。

X86架构归“Wintel”(英特尔+微软)所属,是一种封闭指令集,不对外授权, 简单说就是谁也别想用,就我自己能用 ;ARM架构属于可授权指令集+可授权设计, 简单说就是你用需要经过我同意并且收费,你想再它基础上设计还得再经过我同意并且再收费。

正因为如此,RISC-V作为开放式指令集,被中国队大力支持,看作救命稻草。

那RISC-V究竟有没有那么好呢?我们主要得看两方面: 一个是它的生态好不好,生态是决定指令集发展空间的最大因素;另一个就是它到底是不是彻头彻尾的免费,日后会不会再被卡脖子。

第一,RISC-V的生态怎么样。

RISC-V具有性能高、功率低、面积小、易于扩展等技术特点,最重要的是它的开源、免费的独特属性,为其带来众多合作商,影响力逐步扩大。

从2015年组织RISC-V基金会成立是的25个成员,到现在已经有超过300多个单位的加入,其中包括阿里、谷歌、华为、英伟达、高通、中科院、麻省理工等等。

日前,有知情人士表明,英特尔将以20亿美元收购RISC-V领域的重量级公司SiFive,这也表明了英特尔的态度。

虽然英特尔靠X86架构在PC、服务器领域无人能敌,但是移动设备一直是他的心病,ARM在移动设备领域是他无法抗衡的,而RISC-V的出现,给了机会。

但是看好归看好,ARM的垄断地位依旧很难撼动,RISC-V后续可能与X86联手对抗ARM,但更大的可能是打入嵌入式设备市场中,做物联网领域的“一哥”。

总体来说,不论是PC、服务器,还是移动设备,都很难被RISC-V介入,相反一些嵌入式设备比如空调、冰箱、扫地机器人、电动车等等发展环境更好。

第二,RISC-V是否永远免费。

RISC-V源于2010年,加州大学伯克利分校的一个研究团队研发,当时他们因为市场已存在的指令集相当复杂,且成本和门槛太高,所以建立了新的指令集。

“开源架构RISC-V将永久免费,成为人类共有财产。相较于X86和ARM架构的高门槛,开源架构RISC-V将带来芯片设计的革命”——RISC-V架构开发者之一Krste Asanovic博士。

这是RISC-V架构开发者的原话,表明该指令集是完全开源免费的,到目前为止他们也很好的履行了,甚至把基金会总部搬离美国,迁移至瑞士(永久中立国)以防止美国地方政策的限制。

尽管RISC-V从表现来看做得很优秀,但抽丝剥茧,终究还是有隐患在的。

实现RISC-V指令级架构的处理器内核有很多个不同的微架构实现,而微架构实际的模式是分不同类型的,其中有开放的、需授权的以及封闭的。

虽然基于RISC-V开发CPU不需要支付授权费用,但如果直接用RISC-V内核设计,也是需要支付授权费的。通俗来说就是你用我不需要收费,但是想在它的基础上设计得经过我同意,甚至收费(我们目前是全免费,但我有权利在以后收些钱)。

总结来说,目前全球的指令集呈现以X86、ARM、RISC-V三足鼎立的局势,RISC-V作为新时代的弄潮儿得到了各大厂商的认可,有发展的空间,但它不足以撼动其他两个指令集的地位,不过可以预料到的是,等RISC-V成长起来,仍然有可能对我国CPU发展卡脖子,我们需要保持隐患意识,在跟随洋人步伐的同时,发展自身CPU业务。

纵观国内厂商在电脑CPU领域,龙芯以自研为主,开发属于中国的指令集,目前已经可以满足一些党政领域以及机密工作的需求,但打入家用电脑领域仍需要提升CPU的生态和性能;服务器CPU中,申威在超算上小有成绩;华为近期也有消息称完成40nm去美化工作线投产,在明年更将攻破20nm的工作线,麒麟可能会重新归来;一些未上市公司如芯来 科技 、平头哥等也有在尝试RISC-V领域。

种种迹象都在证明,虽然我们起步慢了30年之久,但国产CPU一直在突破,路途艰辛却一路披荆斩,长夜漫漫,但黎明终将到来。

全文由各种资料查证,如有专业领域上的错误,希望可以抛砖引玉,有所探讨。

芯片全产业链图(绿底已经写完)

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每日甘肃网讯 随着数字经济的发展,以5G、云、人工智能等为代表的“新基建”成为加速数字经济产业发展,抢抓新机遇的基础保障,鲲鹏计算致力于打造最具影响力的计算产业生态,为城市新基建提供可靠算力,支撑全 社会 数字化转型和智能升级。

为探讨甘肃数字经济新可能,推进鲲鹏计算产业生态在甘肃的发展,2020年11月19日,金城兰州将举办“鲲鹏展翅九霄 共赢数智时代”——2020年数字经济产业峰会暨甘肃鲲鹏生态伙伴大会,届时,政府嘉宾、行业精英、学术专家和产业上下游的伙伴将齐聚金城共商、共议甘肃鲲鹏计算产业的发展,助推甘肃数字经济迈上新的台阶。

甘肃的数字产业正在崛起

数字经济,“无问东西”“不论出生”“不分先后”,谁抢先一步,谁就能占领未来发展的制高点。

当前,我国存在东部算力资源紧张与西部算力需求不足的情况。国家信息中心主任刘宇南表示,国家“东数西算”产业联盟在有力保障东部地区数字化发展的同时,将在中西部地区打造新的数字经济增长极,有助于形成以数据为纽带的东中西区域协调发展新格局。甘肃省将充分发挥本地能源和算力资源优势,结合上海、深圳两地数字经济产业优势,定向承接算力需求。

可以说,“东数西算”产业联盟的成立,其意义堪比“西电东输”战略工程。正如“西电东输”背后是全球领先的中国特高压输电技术,“东数西算”的底层支撑则是全栈全场景的算力底座。作为计算产业多样性算力的代表,鲲鹏计算也势必将在“东数西算”发展大势中释放巨大的动能,以鲲鹏技术为底座,充分调动和聚合上下游产业伙伴甚至东部数字产业经济优势,助力打通这场东西部计算资源交互的洪流。

这足以令具有厚重 历史 文化底蕴的甘肃,迎来百年未有之大变局,成为“一带一路”的数字经济高地,也足以令兰州等西部城市,成为中国“计算产业名城”。

鲲鹏计算在甘肃将有大作为

在这之前,甘肃的数字产业已然在路上。目前,甘肃省已经确立了数字化在发展全局中的引领地位——数据信息产业已是甘肃省十大生态产业的一大重点。2019年全省电子信息产业实现主营业务收入223.43亿元,同比增长12.97%;

在传统优势产业发展中,提出加快绿色化、信息化、智能化“三化”改造,加快新旧动能接续转换;在全省奋力打造的文化、枢纽、技术、信息、生态“五个制高点”中,技术、信息两个制高点直接聚焦 科技 创新和数字经济。

尤其是信息化建设方面,甘肃相关金融机构加强了与鲲鹏计算产业的合作力度,让金融服务的范围更广、效率更高、对象更准。

2019年7月,甘肃银行与华为签署战略合作协议,双方将在信息化建设、大数据、物联网等领域开展广泛的合作。

紧接着,华为融合数据平台解决方案成为了双方战略合作协议签署后的第一个成功案例,其首批成果——甘肃银行融合数据平台已正式投产上线。据了解,甘肃银行融合数据平台搭载了鲲鹏处理器,该处理器具有多核计算、高并发、低功耗等特点,有效提升了甘肃银行的数据资源能力、数据存储加工服务能力、数据管控能力和数据分析能力。

目前,甘肃银行已基于该数据平台建立了“海川”采集平台、“镇海”大数据平台、“补天”数据仓库、“问道”数据分析平台等系统,广泛地应用于客户营销、风险控制、运营管理等多个业务领域,为该行发展智慧银行提供了坚实的数据支撑。

不仅仅在智慧金融方面,在智慧交通、智慧教育、智慧医疗、智能制造等数字世界的方方面面,鲲鹏计算产业也将为甘肃数字经济发展发挥其指数级的能量。

甘肃将成为数字中国的“算力粮仓”

其实,两个数字经济的 历史 机遇已经为甘肃数字经济的腾飞发展奠定了基础。时间回到两年前。2018年,甘肃印发《甘肃省数据信息产业发展专项行动计划》。《行动计划》明确提出抢抓“一带一路”最大 历史 机遇,以及新一轮 科技 革命和产业变革战略机遇,加快数字甘肃建设。

以此为背景,则是另一个 历史 机遇,计算产业也在发生变革。数据已经成为推动数字经济的生产资料,爆炸性增长的数据量和多样化的数据类型,又使数字世界需要更为澎湃,更多样性的算力支撑。

2019年8月,甘肃与华为展开战略合作,围绕鲲鹏的应用适配,以及大数据应用等软硬件项目,构架形成鲲鹏产业生态体系,并以此带动半导体、硬件、软件、服务一体的产业生态链发展。

根据战略协议,鲲鹏将与甘肃产业主管部门、科研院所、高校、行业协会等合作,联合培养鲲鹏计算、人工智能、5G、智能制造等领域国产化技术人才,提供技能培训及职业认证,而这将成为甘肃数字经济持续发展的原生动力。

同时,华为也将联合甘肃高等院校建设多所鲲鹏产业学院,充分发挥高等教育为 社会 、行业、企业服务的功能,为学生的实习、实训、就业提供更大空间。

可以看出,甘肃对于构建鲲鹏计算产业,投入相当坚决,思路更是相当清晰。其并非只想通过大规模建设数据中心来成为数字中国的“算力粮仓”,而是希望这座“算力粮仓”超乎想象。

甘肃输出的是算力,聚合的是生态,沉淀的是产业,其希望依托鲲鹏,将相关生态企业“请进来、留下来”,并以数字产业化,支撑“东数西算”等一系列战略落地。同时,甘肃还将以数字产业化,推动产业数字化,服务甘肃本地企业,并辐射服务西北五省的行业数字化转型。


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