龙芯3C5000服务器CPU(图源:龙芯中科)
对于CPU的命名,一般A系列为桌面级CPU,而C系列则是服务器CPU。从公开信息来看,龙芯3C5000服务器 CPU内部集成了16个高性能的龙芯LA464处理器、32MB的共享偏上高速缓存和4个64位DDR4-3200内存控制器,主频为21-23GHz,单新品双精度浮点运算速度超过05TFLOPS。
单从性能上来看,龙芯这款3C5000已经与市面中的主流CPU相当,已经可以满足当下云计算与数据中心的性能要求。
值得一提的是,LoongArch也就是龙芯自主指令系统架构已经实现了完全自主、技术先进、兼容生态三方面的特点,其中拥有近2000条指令,并不包含MIPS指令系统。该架构今年正式被龙芯对外发布。
在今年7月份,龙芯中科发布了3A5000CPU,作为桌面级CPU,其性能已经逼近市场的主流产品,据相关机构评测数据显示,龙芯3A5000单核SPECCPU 2006 Base定浮点分值在25GHz主频下性能超过了26分,平均每GHz性能超过了10分,已经与市场主流X86产品相当接近。
其中,龙芯处理器除了CPU核心是自研的以外,包括GPU核、内存控制器和PHY、高速IO接口控制器和PHY等上百种IP均自主研发。
国内的CPU生力军除了龙芯以外,还有如兆芯、飞腾等。如兆芯在2015年便发布了一款ZX-C4600/4610处理器,算是价格门槛较低的国产通用型X86 CPU。主频为2GHz,采用28nm制造工艺。
兆芯ZX-C4600(图源:兆芯)
根据测试,这款兆芯的芯片性能基本等同于英特尔在2007年发布的奔腾双核E2160的两倍,已经可以满足日常办公需求,同时由于采用了X86架构,因此可以兼容Windows、Linux等 *** 作系统。
飞腾也发布过处理器产品,如经典的FT-1500A/4四核处理器,不过由于采用了Arm V8的架构,因此无法与Windows兼容,基本只能运行国产化Linux系统,距离普通消费者就更远了。
图源:飞腾
如今飞腾还发布了FT-1500A/16的16核心处理器以及FT-2000+/64的64核心版本的服务器平台。
除了以上几款之外,国产CPU还有如鲲鹏、海光、申威等品牌,如申威的CPU便被曾经全球第一的超算神威·太湖之光所采用。
上文已经了解到国内的部分国产CPU相关产品,但可以肯定的是,如果并非是业内人士,可能基本没有听闻过这些国产的CPU。一方面是由于国产CPU市场份额过小,知名度只局限于相关专业人士,另一个原因在于价格原因导致国产CPU推广更加困难。
首先说价格,可能一般用户会认为,既然国产CPU性能相比英特尔、AMD还存在差距,甚至可能还不如上一代的奔腾、赛扬,那么售价也必须要比这些产品更便宜才对。
但事实上,正是因为国产处理器受众较小,大多数用户并不买单,销量较低,而研发成本又摆在这里,平摊下来每块CPU成本并不低。假设研发出一个新系列耗费1亿元(成本已经很低),但最终只卖出了10万套不到(10万套基本已经是国产CPU销量天花板),那么每一套的成本就达到1000元,这还没有算渠道费用以及存储、运输等额外的支出。
对比英特尔、AMD动辄数百万以上的销量,国产CPU的成本很难降低,这就导致如今的国产CPU价格甚至比这些国外CPU产品更高。
当成本降不下来,性能还不如国外同类产品的情况下,普通消费者基本不会支持,只能依赖于政府采购为主。如果想要普通消费者买单,如今只能走补贴的路线来将价格降下来。
除了成本以外,另一个问题还在于生态。兆芯CPU采用了X86架构,可以兼容Windows,其生态环境稍好一些。但对于龙芯以及飞腾而言,由于采用的分别为自研架构LoongArch以及Arm架构,因此与Windows并不兼容。
这对于用户而言就不太友好了,没有相应的软件生态环境,就意味着没有国产CPU施展能力的空间。如果想要软件生态,就只能放弃自研,采购通用架构,制造服务器CPU,来帮助企业迅速回本。不过这样一来,一旦被国外“卡脖子”企业很难有还手余地。
如今国内掀起了一股国产替代的浪潮,而CPU作为计算机系统运算和控制的核心,如何实现CPU的自主可控,并能够经受住市场的考验实现替换,是国产崛起的关键。
当前已经多款国产CPU产品,那么距离替换英特尔还有多远呢?
如果光从性能上来看,龙芯3A5000性能与2015年的英特尔i5水平相当,这已经很不错了,要知道在过去国内外CPU在性能上的差距就能达到10年以上。因此只看性能的话,大概5-8年左右就能够替换英特尔。
但CPU除了性能以外,生态也非常重要。简单地打个比方,在海外,安卓手机大多都会使用GMS框架,只有拥有了GMS才能运行谷歌应用及需要GMS支持的应用,而大多数海外的安卓应用都需要GMS支持才能够使用。当有手机被禁止使用GMS时,在海外市场就意味着除了打电话以外,基本干不了什么其他的事了,这就是生态。
由于英特尔CPU的强大市场地位,Windows基本是基于X86而开发的,对于其他的CPU而言,会产生兼容性的问题。
而其他CPU稀少的市场份额,很难吸引到开发者愿意去为这一架构开发相应软件,最后陷入恶性循环,强者恒强,弱者越弱。
好在如今一些CPU开始着力打破这个生态系统,如龙芯也开始走兼容模式,已经能够运行一些Windows程序,未来随着能够运行的程序越来越多,相信也会在市场中慢慢占有一席之地,通过市场来带动国产CPU技术的迭代与发展。
那么答案很明显了,如果只看性能的话,可能需要5-8年才能完全替代英特尔,如果没有那么极客,如今的国产CPU已经可供日常使用。但生态的缺陷让国产CPU境地较为尴尬,虽然喊出要打造第三套生态系统,但显然是一个漫长的过程。在此之前,与另两个生态兼容将是国产CPU的必由之路。目前全球的主流电脑CPU只有两个,那就是intel和amd,其中intel的实力更强,电脑CPU的X86架构就是intel研发的,包括amd的CPU产品也是用了X86架构。我们国内也有采用X86架构的芯片,比如说兆芯,但是由于英特尔、AMD两家巨头压着,兆芯始终难有声音。另外比较值得关注的就是中科院自主研发的“龙芯”产品了,龙芯是完完全全的纯国产芯片,从架构到设计都用的是中科院自己的技术。
很多人都关系,我们国产电脑CPU“龙芯”到底性能怎么样,和intel的差距还有多大?我们根据龙芯官网提供的数据来看,目前龙芯最为高端的消费级芯片产品是3A4000,这是一款四核心28nm工艺制作的产品,主频为18-20GHz,15GHz、18GHz、20GHz的功耗分别是30W、40W、50W。如果懂硬件参数的朋友就会明白,龙芯3A4000的性能还是太差,不光是在工艺上落后,这个性能连英特尔十年前的第一代酷睿都不如,对比intel差距太大!
当然就有人说了,既然龙芯的性能这么差,为什么还要继续研发呢?我们用便宜好用的英特尔、AMD不就好了吗?这件事我们不能只从价格上面考虑,现在华为的手机芯片生产受阻,未来如果英特尔、AMD不给我们芯片用怎么办?况且在一些重要的地方,我们必须用上自己的芯片。龙芯到现在也取得了一些不错的成就,比如说我们的北斗导航卫星上就用了龙芯的芯片。
对于龙芯的未来发展,很多人还是比较期待的,2020中国芯应用创新高峰论坛上,龙芯方面表示,龙芯正在研发下一代的产品,消费级产品3A5000将是一款采用12nm工艺制作的产品,相比于上一代产品性能提升50%,而服务器芯片3C5000的最高频率将能够达到25GHz。
前段时间,美哈佛大学出了一份报告,表示我国在多个尖端技术领域已经取得巨大进步。尤其是在5G、人工智能、量子计算等已取得全球领先,并开始占主导地位。
国内有专家说得很好,就是近十年来,我们跟美同时起步的技术,我们都能做到领先。现在某些方面落后的,大都是人家起步早的领域,像现在有差距的半导体方面。
不过,哈佛报告还预测,我国将成为全球成熟技术节点上最大的半导体生产国,并且未来十年我国将在半导体等核心技术上实现领先。果不其然,好消息很快传来。
第一,浙大超导量子芯片取得突破成果。 量子技术是未来 科技 竞争的一大重点,目前各国都在大力投入研发,可以说是已经展开竞赛,都希望在量子领域中占先机。
从之前的相关报道,我们也都可以看到量子计算机的优势已经非常明显,尤其是在计算速度方面更是快到惊人。而要实现稳定的量子计算机,量子芯片是其中的关键。
近日,我国在量子芯片方面又取得了突破,浙江大学发布了两款超导量子芯片。
其中,“莫干1号”采用全连通架构,包含32个超导量子比特,是目前超导量子芯片中比特数目最多的,主要是针对量子态的精确调控,以及多体物理的量子模拟。
“天目1号”芯片面向通用量子计算,采用了较易扩展的近邻连通架构,平均退相干时间为50微秒,处于世界前列。相比于“莫干1号”具备更高的编程灵活度。
浙大公布的两款量子芯片成果,充分证明我国在这方面已处于世界第一梯队水平。
第二,纯国产龙芯服务器芯片研发成功。 一直以来,在CPU上我们主要依赖国外,不管是日常工作生活用的电脑,还是服务器领域,CPU基本被英特尔和AMD垄断。
然而,随着国内对数据保密等方面的要求越来越高,对国产CPU的需求就越来越大。尤其是纯国产CPU更加期待,在这方面做得最好的就是中科院旗下龙芯中科。
在龙芯CPU首席科学家胡伟武的带领下,已推出了自主研发的三代龙芯国产CPU。
前段时间,龙芯3A5000系列通用CPU正式亮相,性能达到国际主流CPU水准。近日,中科院再次公布,面向服务器领域的纯国产CPU龙芯3C5000已经研发成功。
这款芯片有两个重要特点:其一是采用了自主架构LoongArch指令集,从内到外全纯国产设计,不再担心国外架构授权限制,之前都是使用国外X86或ARM架构。
其二是芯片性能很强大,综合性能表现不落后目前市场的主流服务器CPU,内部集成16个高性能的龙芯LA464处理器核。应用后,将大大提高我们数据的安全性。
第三,碳基芯片关键工艺课题通过验收 。 我们现在的芯片是硅基芯片,现在5nm正在量产,3nm预计明年下半年实现量产,接下来再往下发展就是2nm、1nm。
然而,由于硅基芯片技术由于受加工技术、器件物理极限等方面限制,已经接受物理极限,且成本高到已经不合适。因此,就需要寻找更加合适的下一代替代产品。
碳基芯片具有加工温度低、工作速度快、功耗低等优势,最有可能成为后摩尔时代集成电路的颠覆性技术之一。在这方面,我国也早就开始研发,并且还非常领先。
近日,好消息传来,多个部门组成的验收组,对“90 纳米碳基集成电路关键工艺研究”课题进行评审,在听取汇报、查看资料和样品实物后,一致通过了该课题研究。
并且,碳基芯片90 纳米工艺先导线正在建设中。别小看这个90纳米,根据研究成果估算,90纳米碳基芯片性能相当于28纳米硅基芯片,60纳米就相当于10纳米。
重点是,这个碳基芯片可以不用EUV光刻机,国产光刻机就可以。并且该课题开展过程,在 90 纳米材料制备、关键工艺及器件性能、应用 探索 等均取得了可喜成果,并且都处于世界领先水平。这次验收通过,表示碳基芯片距离商用又近了一大步。
以上的三个国产芯片突破,龙芯很快就可以应用,碳基芯片和量子芯片是在为未来打基础,这两种芯片将为我国未来芯片行业领先、不受限制奠定一个坚实的基础。
近日,我国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军,就芯片发展发表意见。
他表示,我国已经成为全球最为完整的芯片产品体系之一,不仅在中低端芯片领域具备较强的竞争力,在高端芯片领域也摆脱了全面依赖国外产品的被动局面。
魏少军所说的高端芯片不再全面依赖国外情况非常振奋人心,不过他主要是侧重设计方面,高端芯片设计的确已经达到全球领先,但在制造方面我们还有不小差距。
不过,从近期国内芯片行业的不断突破来看,我们在进步,问题终究会解决。
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