本文将围绕国产CPU的发展历程以及当前产业链龙头企业的布局做出详细解读(并包括特大型独家布局的最新进展),如下:
一、回溯国产CPU的发展历史
2、飞腾:PK生态的领跑者
3. 鲲鹏:快速崛起的领导者
4、海光:业绩领先的实干家
5、龙芯:完全独立的领导者
6、兆芯:合资CPU的探路者
7、神威:为超算而生的强者
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回溯国产CPU的发展历史
回顾中国国产CPU的发展历史,可以分为三个阶段:
开始时间:1950 年代至 1970 年代。 1956年,半导体技术被列为国家四项新技术紧急措施之一。 此后,中科院计算技术研究所、109厂、半导体研究所相继成立,锗晶体管、硅平面晶体管、集成电路等半导体器件相继取得突破,为分别是109B、109C和156诞生的基础。 1975年,随着大规模集成电路技术的兴起,我国第一台集成电路万次计算机013研制成功。 这一时期的自主产业发展,为我国CPU事业奠定了坚实的基础。
转折点:20世纪80年代和1990年代。 1985年,中国科学院计算技术研究所、半导体研究所和109厂有关大规模集成电路研制的单位合并,成立中国科学院微电子中心。 但这一时期,由于政策支持减弱等原因,行业完全市场化但缺乏自主权。
加速:2000 年代初期至今。 从“十一五”开始,国产CPU自主化问题再次被提上议程,产业政策不断加码。 泰山工程和863工程催生了一批国产CPU品牌。 2002年,我国第一颗通用CPU龙芯一号(代号X1A50)流片成功。 2006年启动重大专项“核高基”,“高”指的是高端通用CPU。 2023年,我国发布《国家集成电路产业发展促进纲要》,设立第一期国家集成电路产业投资基金(简称国家基金),主要投资集成电路制造企业。 2023年设立第二期国家基金,主要投资应用终端。
经过几十年的艰苦探索,目前,国内CPU产业已初具规模,涌现了一批龙头企业。 我们按照CPU指令集系统来分类:
1)复杂指令集(CISC)下,以X86架构为主,国内代表厂商有海光、兆芯;
2)精简指令集(RISC)下,涉及ARM架构、MIPS架构、Alpha架构等,国内代表厂商有鲲鹏(ARM)、飞腾(ARM)、龙芯(MIPS)、申威(Alpha)等。
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飞腾:PK生态的引领者
CPU由国防科技大学研究团队创建,始于1999年,目前是国内国有资产比例最高的CPU公司(CEC由中国长城控股), CPU国家队聚焦国家战略需求和重大项目。
他在之前的信创项目中拥有丰富的实践经验。 先后尝试了X86、Epic、SPARC、ARM指令集,并基于SPARC开源代码设计了FT-1000、FT-1000A、FT-1500等CPU。
后来出于生态考虑,获得了ARM指令集的授权,集成了完全独立的处理器核心,形成了涵盖桌面、服务器和嵌入式领域的完整产品线。
在生态建设方面,作为独立芯片供应商,只提供芯片。 坚持开放战略,与各整机制造商建立平等开放的合作关系。 而且全栈各级生态合作伙伴众多,用户有更多选择。 ,供应链安全有保障。
服务器CPU:FT-2000+/64于2023年发布,集成64个处理器核心,16nm工艺,主频2.0-2.3GHz,主要应用于高性能服务器领域,性能堪比Intel Xeon E5系列。 在兼容ARM v8指令集的产品中,FT-2000+/64在单核计算能力、单片并行性能、单片缓存一致性规模等方面均处于先进水平。
2023年5月,基于FT-2000+/64的服务器产品组将在福州数字中国峰会上发布。 在芯片能效(性能功耗比)方面,相比其他芯片有明显优势; 数据库等应用的实测性能也相对优于其他国产芯片。
桌面CPU:2023年,将发布FT-2000/4,其整体性能与Intel Core I5系列相当。 FT-2000/4集成4个处理器核心,16nm工艺,主频2.6-3.0GHz。
在SPEC 2006测试中,全芯片整数计算得分为61.1,浮点计算得分为62.5,比上一代FT-1500A/4提高了近一倍,内存访问带宽也提高了3倍次。 目前FT-2000/4已完成与国产银河麒麟操作系统的适配工作,联想、长城等整机厂商正在开发终端和板卡。
生态健全完善,融合移动生态。 已与国内1000多家软硬件厂商建立了国内最全面、规模最大的生态系统。 仅2023年一年,就开放了430多个新板设计,并与一千多个软件进行了适配和应用。 此外,兼容生态系统,可以在桌面上运行200万个应用程序,极大地扩展了生态系统。
系统级安全可信:是唯一一家全面定义并实现安全处理器平台架构规范的芯片厂商,考虑到密码加速引擎、密钥管理、可信启动、可信执行环境、安全存储、固件等完整的安全要素如管理、量产注入、生命周期管理、抗物理攻击、硬件漏洞免疫等,可以有效防止处理器出现安全缺陷,提高处理器安全性。
PK体系赋能信息技术应用创新。 CPU积极参与CEC(中国电子集团)牵头的PK(即 CPU和麒麟操作系统)系统建设,打造安全可靠的我国计算机软硬件基础设施体系国家队。
记者:2023年7月23日,发布了新一代高扩展多通道服务器芯片腾云S2500。 作为FT-2000+的升级版本,腾云S2500在多通道扩展能力上取得了突破。
同时,飞腾三大主力产品线也进行了重组和品牌升级:腾云、腾瑞、腾龙。
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鲲鹏:快速崛起的领军者
鲲鹏是华为计算产业的主力芯片之一。 为满足新算力需求,华为打造了以“鲲鹏+升腾”为核心的双算力引擎,打造了计算、存储、传输、管理、智能五个子系统的芯片家族,实现了全面自研。 -计算芯片的开发。
鲲鹏系列包括服务器处理器和PC处理器。 近年来,华为陆续推出了、、、等服务器CPU产品,并不断提升主频和核心数,最终开发出了当前的旗舰产品鲲鹏920和鲲鹏920s,分别应用于服务器和PC。
鲲鹏具有“端-边-云算力同构”的优势。 鲲鹏CPU基于ARM V8架构,处理器核心、微架构、芯片均由华为自主研发设计。
目前市场上基于ARM指令集的应用程序已经超过500万款。 它们天然兼容ARM服务器,无需移植即可直接运行。 运行时没有指令翻译环节,性能没有损失。 与X86异构应用相比,可提升高达3倍的性能。
2023年1月,华为宣布推出鲲鹏920,以及基于鲲鹏920的服务器和华为云服务。 鲲鹏920采用7nm制造工艺。
规格方面,支持64核,主频可达2.6GHz,集成8通道DDR4,支持PCIe4.0和CCIX接口,可提供总带宽。 鲲鹏920主打低功耗、强性能。 典型主频下,得分超过930,比行业基准高出25%。 同时,能效比优于行业基准30%。
鲲鹏生态正在蓬勃发展。 华为坚持硬件开放、软件开源,赋能合作伙伴,推动鲲鹏计算产业发展。 目前已有超过12家整机厂商推出了基于鲲鹏主板的自主品牌服务器和PC产品。 华为还与行业合作伙伴共同建立了至少15个鲲鹏生态创新中心。
作为鲲鹏计算产业基础的鲲鹏处理器,华为将坚持量产、研发、规划下一代的演进节奏,实施长期投入、全面布局、后退战略。兼容性、持续演进,高效满足市场需求。
但由于华为是一家垂直一体化企业,其业务涵盖了从芯片、整机、操作系统、云、软件、集成、销售、服务等各个环节,在市场上极具排他性。
虽然近期国内基础软硬件市场表现出了与其他厂商开放合作的态度,但其依然不单独销售芯片,而只销售整机和主板。 它希望其他制造商能够用现成的解决方案帮助它开拓市场。 这样一来,下游集成商和整机制造商的利润空间就很窄,开发权也有限。
记者:刚刚(12月28日),搭载24核鲲鹏920处理器的华为青云W510台式电脑参数曝光。
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海光:业绩领先的践行者
海光芯片性能领先,大白学堂是国内高性能计算机领军企业中科曙光的参股子公司。
2023年在天津注册成立; 经过多次股权变动,2023年10月,中科曙光以5.5元/股的价格收购了海光信息1.948亿股。 转让后,合计持有海光信息36.44%的股权。 海光信息第一大股东。
2023年,海光信息将与AMD合作,共同成立两家子公司,并引入X86架构授权。 其中,大白学堂拥有授权IP所有权并负责芯片生产,大白学堂负责芯片设计和销售。
海光基于AMD提供的Zen1架构,开发了8核桌面CPU和32核服务器CPU Plus。
海光信息扭亏为盈,协同效应明显。 2023年下半年,海光CPU将陆续量产并投入商用。 主要客户为国内服务器厂商。 2023年,海光将实现营收3.9亿元、净利润6000万元,首次扭亏为盈,体现出与曙光等厂商明显的协同效应。
一方面,曙光拥有优质的客户资源和良好的销售渠道; 另一方面,海光CPU满足国产化需求,将受益于基于“中国芯”的IT产业崛起。
近日,中国电信发布服务器集中采购项目(2023年)招标集中资格预审公告。 公告显示,共征集采购了11185台H系列服务器,CPU类型为鲲鹏920系列处理器或海光系列处理器,标志着国产CPU。 在技术复杂度较高的运营商市场实现了大规模产业落地。
不过海光技术的后续升级可能会比较困难(AMD只授权了上一代架构Zen)。 另外,海光不支持移动生态,在移动生态方面有比较大的劣势。
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龙芯:完全自主的领导者
龙芯是我国自主研发的第一个高性能通用CPU系列。 2001年,龙芯起步于中国科学院计算技术研究所,并得到863、973、核高基等项目的支持。 超过1GHz的通用CPU龙芯2E、首款四核CPU龙芯3A等,完成了底层核心技术的积累。
2010年,中科院和北京市政府共同牵头资助,大白研究院正式成立并开始产业化运营。 但龙芯基本上是一家私营企业。 目前注册资本2.499亿元,有股东8人,其中中科院计算技术研究所(国资)持股25.21%,大白学堂(胡伟武个人出资260万元,占持股47.54%;其他持股为早期高管)25.21%,龙芯员工持股平台8.4%,另外5名股东为民间资本(上海鼎晖华云等)41.18%。
龙芯坚持走自主创新和生态建设之路。 龙芯走市场驱动技术之路,通过体制内市场引导带动技术进步,进而参与体制外市场竞争。
基于MIPS架构,龙芯形成了自己的指令集。 处理器核心的微观结构和物理设计全部自主研发,已获得500多项专利。 龙芯借鉴Intel++Apple的业务和技术模式,构建从端到云开放的全产业链生态系统,实现操作系统跨平台兼容。
目前,龙芯拥有三大产品系列定位。 3号大CPU面向桌面/服务器应用,定位为Intel Core/Xeon系列; 2号中型CPU面向工业控制和终端应用,定位为Intel Astro Boy系列; 一号小CPU面向特定应用和需求,已应用于北斗卫星、石油勘探、智能设备(门锁、水表、电表)等,实现“上天、守护天地”国家、保卫家园”。
龙芯通用CPU迭代发展:
第一代基本可以用。 ,单核性能较低,SPEC测试成绩只有2-3分,打开20M文件需要33秒,用户体验一般。
第二代,可用。 3A/B3000四核处理器采用28nm工艺,主频1.35-1.5GHz,单核性能达到10-11分,超越Atom系列,打开20M文档仅需6秒。 具有安全性和自主化程度高、整机厂商产品种类齐全、桥梁方案本土化等特点。 目前累计出货量已超过30万颗,是芯创项目中最大的通用CPU。
第三代,简单易用。 2023年12月发布的3A/B4000四核处理器,同等工艺下性能翻倍,主频1.8-2.0GHz,单核性能提升20-30分,达到最终产品的水平” AMD 28nm工艺的“挖掘机”,可秒打开20M文件。
未来会增加主频和核心数。 四核桌面CPU将采用12nm工艺,单核性能将达到25-30分。 与PC兼容,可就地更换。 预计2023年第二季度流片; 16核服务器CPU也将采用12nm工艺,支持4-16通道。 该服务器预计将于 2023 年第三季度进行录制。
需要注意的是,龙芯不支持移动生态,其在移动生态方面的劣势比较大。 从龙芯国内生态系统分析,支持龙芯的整机相对较少,目前仅有5家左右。 但由于其芯片虚拟化能力相对不足,支持的云平台厂商较少。
记者:2023年12月,龙芯云体验中心将正式上线,旨在积极开放云服务能力,展示基于各云厂商龙芯CPU的云解决方案。 目前有浪潮云、阿里云(在建)、腾讯云(在建)、西云、曙光云、云鸿、金华龙芯云等示范。
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兆芯:合资CPU的探路者
兆芯系列CPU是大白研究院推出的。 该公司成立于2013年,是上海市国资委所属子公司与台湾威盛电子合资成立的公司。
公司基于X86架构,成功研发并量产多代通用CPU,形成“开先”、“开胜”两大产品系列,实现了“从双核到八核”、“从1.6GHz到3.0GHz”、“从处理器+芯片组解决方案到SoC单芯片解决方案”等方面的开发和创新,具备自主开发和研制的能力和条件。
主要产品业绩较好。 2023年6月,兆芯在上海正式发布了新一代16nm X86处理器产品——开先KX-6000和开胜KH-30000。
新一代兆芯处理器是首款主频3.0GHz的国产通用处理器,支持双通道DDR4-3200内存,采用SoC设计,包含CPU、GPU和芯片组,进一步增强芯片集成度,提升性能和功耗。 与上一代产品相比,性能提高了3倍。
KX-6000兼容win7、win10等主流操作系统。 SPEC 2006 INT RATE 分数为 170 分。 单芯片性能达到了与7代i5同等水平,应用体验大幅提升。
积极开展前瞻性研究。 兆芯计划于2023年推出凯胜KH-40000系列CPU,基于16nm工艺、32核、支持双路互连,专门针对高性能服务器产品市场。
此外,兆芯已开始7nm以下工艺产品的定义和研发。 作为首款KX-7000系列,它将延续SoC设计计划,在内存、USB、PCIe等规格方面瞄准国际主流标准。
兆信生态有优势。 在实现技术创新和产品进步的同时,兆芯始终保持开放合作,最大限度地发挥兼容X86生态的优势。 兆芯CPU广泛应用于整机、笔记本、一体机、服务器及嵌入式计算平台等,可为党政机关、金融、教育、交通、网络安全、和能量。
兆信的劣势。 兆信通过合资公司(大白学堂与上海国资委旗下大白学堂合资,中国资控股)获得X86架构的授权。 其中存在一些“不可控”因素,因为其技术来源始终受制于合资企业。 威盛,而威盛与英特尔X86的授权协议将于2023年4月到期。威盛无法再使用英特尔新的X86专利和相关软件,兆芯未来的X86产品升级可能因此遇到困难。 此外,兆芯一直在导入的X86源代码和微结构的基础上进行改进和优化,存在因源代码研究不足而无法完全发现后门的风险。
记者:据最新消息,2023年10月26日晚,威盛(VIA)召开重大信息发布会,表示经董事会批准,将出售部分知识产权(不包括专利权) )涉及芯片组产品及技术、数据等。威盛间接持股14.75%的大白学堂交易总金额为1.3897.4万美元。 此外,子公司CO,LTD。 向大白学堂出售部分处理器产品相关技术、数据及知识产权(不含专利权),交易总金额11,841.8万美元。
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神威:为超算而生的强者
神威CPU由上海高性能集成电路中心研发,基于DEC的Alpha架构,并进行了指令集扩展和微结构自主创新,并已成功应用于国产超级计算机。
在探索中迭代开发。 2006年,神威1号单核CPU研发成功,130nm工艺,主频。 2008年,推出神威2双核CPU,均采用130nm工艺,主频1.4GHz。 2010年,推出神威1600 16核CPU,采用65nm工艺,应用于神威蓝光超级计算机。 2012年,神威1610和410相继推出,均采用40nm工艺,主频1.6GHz,分别应用于服务器和PC。
神威现已形成高性能计算CPU、服务器/桌面CPU、嵌入式CPU三大产品线。
神威432、443、3232正在研究中。 神威432和443都是4核CPU,分别采用第四代和第五代神威核心。 主频将分别达到2.2-2.5GHz和2.8-3.0GHz,综合性能将达到同期国际主流桌面CPU水平60%和80%。 神威3232是一款32核CPU,主要面向云计算和大数据领域,综合性能预计是英特尔同期主流服务器CPU的60%-70%。
神威信息安全产业联盟应运而生。 目前拥有上海高性能集成电路中心、大白研究院、大白研究院等50余家会员,涵盖芯片设计、基础软件、工业控制、整机及解决方案、定制服务等行业领域。 2023年3月,同芯UOS还完成了神威421系列、1621系列机型的适配。
结论:CPU国产化浪潮高涨,群英逐鹿中原。 CPU作为ICT产业的核心基础部件,是国家发展的一大“命门”。 目前,在国际环境、产业政策、市场需求的共同驱动下,一大批国内CPU厂商正在前行,在技术、性能、生态建设等方面不断突破。 鑫做出了贡献,在“好用”的市场化道路上越走越远。
好了,今天的主题就讲到这里吧,不管如何,能帮到你我就很开心了,如果您觉得这篇文章写得不错,欢迎点赞和分享给身边的朋友。