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编者按:国产六大CPU:海光、飞腾、龙芯、兆芯、鲲鹏、申威,目前进展如何了?请看信创纵横在近段时间对六大国产CPU的盘点汇总。点击图片链接也可进一步了解详情。
编辑|信创纵横公众号(ID:xinchuangzh)扫码加入“信创纵横”知识星球社群,获取更多信创+数字化相关资料计算技术是信息产业的基础和核心,也是数字经济时代新质生产力的典型代表。在全球计算技术加速创新的背景下,计算硬件、软件、算法、架构之间的相互激荡和共振推动了量子、类脑等新兴计算技术的创新。这些技术的发展为产业提供了新机遇,同时也驱动了算力需求的快速增长。“十五五”时期,中国先进计算产业面临新形势,建议坚持新型工业化道路,以自主路线“保底板”,兼容路线“缩差距”,推动创新路线“重转化”。这意味着要着力突破关键核心技术,构建高兼容性的计算体系,加快创新链与产业链的深度融合,并将研发成果转化为现实生产力。目标是到2030年,形成技术先进、基础扎实、产品丰富、竞争力强的计算产业发展新格局,并培育5~10家有全球影响力的行业龙头企业。海光信息,作为获得完整X86指令集永久授权的芯片厂商,其发展历程是国产芯片自主创新的典范。海光信息基于市场需求,成功研发出高安全、高性能、高通用的C86开放架构体系和产品,实现了从引进到自主创新的转变,标志着国产化设计的重大飞跃。
海光CPU以其优异的系统架构、高可靠性、高安全性和丰富的软硬件生态等优势,在高端处理器领域已申请774项发明专利和多项实用新型专利。海光信息的高能效算力解决方案覆盖操作系统、数据库、云计算等领域,并在多个行业实现软件全覆盖。基于C86指令系统的海光处理器在中国服务器市场占据主导地位,展现出卓越的自主创新能力。
海光DCU深算系列是国内唯一能支持全精度浮点数据计算能力的加速芯片,性能可对标国际主流产品。海光DCU打造出自主开放的完整软件栈,完全兼容CUDA等环境和生态,支持主流深度学习框架和应用软件,对于各类计算场景都有极高的适配度。海光DCU在支持云计算、大数据处理等方面表现出色,展现出强大的“训推一体化”场景支撑能力。
海光信息在CPU内部集成了安全处理器(PSP)和密码协处理器(CCP),采用了密码指令集加速、密钥管理和HCT等技术,使每一台使用海光CPU的设备都相当于一个没有密码卡的密码机。海光C86-4G处理器通过国家密码管理局商用密码检测中心认证,符合相关安全要求,达到国家安可测评最高等级“二级”标准。
通过光合组织,海光信息联合产业链上下游企业、高校、科研院所等,共同打造安全、好用、开放的产品与解决方案,共建包容、繁荣的信息技术生态系统。海光信息还联合联想开天等国内头部OEM伙伴,成立海光生态联合实验室,专注于C86开放架构下的软硬件兼容性测试、性能优化及应用场景等方面,推动国产核心软硬件产品的兼容性和可预测性。
在国内服务器市场,海光信息的份额约为53.6%,在金融和通信领域分别以57.9%和60%的份额领先。海光CPU系列产品在多个关键行业的应用日益广泛,市场份额稳居国内第一梯队。海光信息已成为国内金融信创市场首选,满足了金融行业对信息安全和数据安全流通的严格要求。
目前,公司研发技术人员达1855人,占员工总人数的91.07%,其中78.76%以上拥有硕士及以上学历。公司在高端处理器的研发支出逐年攀升,近几年研发投入占营业收入的比例始终超过40%。海光信息采用“销售一代、验证一代、研发一代”的产品研发策略,保持未来市场竞争中的领先地位和竞争优势。通过持续的研发投入和技术创新,海光信息有望保持在国内高端通用处理器和协处理器领域的领先地位,推动国产芯片持续发展和国产计算产业进步。
飞腾公司,作为芯片国家队、国内领先的自主核心芯片提供商,专注于国家战略需求的核心芯片研制,取得了显著成果。成立仅10年,飞腾公司已获得包括国家科技进步一等奖在内的多项荣誉,标志着我国在高端通用计算芯片领域取得重大突破。飞腾的优势在于其自主创新的中国“芯”力量。作为国内首批获得64位ARMv8指令集授权的芯片设计企业,飞腾在处理器内核设计上实现了完全自主研发。飞腾公司成功研发出8、6、3三大系列处理器内核,以满足不同产品系列的需求,并推出了新一代FTC870系列高性能处理器核心,性能持续追赶国际先进水平。飞腾的最大特点在于其全面的安全架构创新。飞腾发布了国内首个处理器安全架构规范PSPA1.0,并在2023年下半年推出了PSPA2.0规范,进一步扩展和深化了安全内涵。飞腾CPU内嵌硬件密码加速引擎,支持国密算法,内嵌支持硬件隔离的TCM/TPCM,实现主动防御机制,满足等保2.0以及可信计算3.0的可信计算要求。飞腾的最新进展体现在其新一代产品飞腾腾云S5000C和飞腾腾锐D3000两款处理器的推出,两款产品均基于飞腾自主研发的新一代高性能处理器核FTC862,兼容ARMv8指令集,支持硬件虚拟化以及飞腾处理器安全架构规范PSPA。其中S5000C是飞腾新一代高性能服务器CPU,拥有64核、32核、16核三种产品形态;D3000则是飞腾新一代高效能桌面CPU,采用8核设计。这两款处理器的推出,标志着国产芯片进入了一个新的发展阶段。飞腾公司的产品已广泛应用于政务、金融、电信、能源、交通、教育、医疗、智能制造等众多领域。截至2024年8月,飞腾芯片累计销售已超过850万片,市场份额稳步递增。在政府信息化领域,飞腾CPU在全国32个省市和121个部委单位部署应用,覆盖了政务办公、电子政务、数字政府的核心应用领域。在金融行业,飞腾CPU面向200余家金融机构提供核心基础算力,成为国有六大行等金融机构主流路线之一。当前,飞腾公司正抓紧研发更高性能的新一代服务器CPU和桌面CPU,并加速布局研发智算处理器,打造“CPU+XPU”组合拳,培育发展高端芯片新质生产力,为国家重大工程和行业客户提供多样化算力解决方案。飞腾的“芯”征程,不仅是技术的突破,更是对“国家队”身份的坚定承诺。
龙芯中科技术股份有限公司(Loongson Technology Corporation Limited)是一家专注于自主可控高性能处理器芯片开发的企业,其产品涵盖服务器、桌面计算机、嵌入式系统等多种应用场景。龙芯中科以其自主研发的LoongArch指令系统和高性能处理器微架构设计技术,在国产CPU领域构建起显著优势。
龙芯的最大特点在于其完全自主知识产权的指令系统LoongArch,这不仅提升了龙芯CPU的核心竞争力,还确保了技术自主可控,减少了对外部技术的依赖。LoongArch支持多种操作系统和应用,能够在复杂计算任务中提供高效的处理能力。此外,龙芯中科掌握了高性能处理器微架构设计技术,包括乱序多发射流水线、物理寄存器堆重命名、高精度分支预测器等,有效提升了处理器的整体性能。
龙芯的最新进展包括计划于2025年发布3C6000系列服务器芯片,以及9A1000显卡的流片交付。3C6000采用龙芯自主指令系统“龙架构”,基于龙芯第四代处理器核微架构设计,单硅片集成16个LA664处理器核,支持同时多线程技术。9A1000显卡基于龙芯中科第二代通用图形处理器核,其图形处理能力、通用算力以及AI算力预计将达到2K3000的四倍以上,同时保持芯片成本相当,与龙芯CPU配套,形成高性价比的产品组合。
龙芯中科还在AI布局方面采取了与英伟达类似的策略,从GPU出发,逐步发展为GPGPU。9A1000显卡的定位首先是与龙芯CPU形成配套,降低系统成本。硬件方面,2K3000芯片集成了龙芯第二代GPU核LG200,支持图形加速、科学计算加速和AI加速。软件方面,龙芯中科也在同步构建算力与AI的软件生态,补全了龙架构基础软件生态的关键部分。此外,3A6000是龙芯一款比较成熟的64位四核处理器,支持同步多线程技术,适用于高端嵌入式计算机、桌面、服务器等场景,具有2.0GHz-2.5GHz的主频和240GFlops的峰值运算速度。3B6000则计划在2025年推出样片的高性能处理器,采用新一代CPU核心,SPEC06 int性能超过50分,接近X86 CPU主流水平,支持DDR5内存、PCIe 4.0总线、HDMI 2.1。龙芯3D6000则采用双芯片封装技术的产品,拥有32核心64线程的配置,适用于高性能服务器、数据中心等领域,提供更好的散热性能和稳定性。
龙芯中科的未来发展目标是在2025年基于龙架构的自主生态基本建成,2030年更加完善,到2035年形成与x86和ARM三足鼎立的态势。公司将继续深化自主研发的优势,将技术积累和工艺进步转化为产品性价比的持续提升,为市场带来更多创新和价值。
兆芯作为国产CPU的一颗明珠,通过收购VIA获得了完整的X86专利交叉授权,具备运行Windows系统的能力,这在PC产业中具有重要意义。兆芯的优势在于其是国内唯一具备CPU、GPU、芯片组三大核心研发能力的厂商,这为国产CPU市场的发展带来了重大利好。兆芯最新推出的基于x86架构的开先® KX-7000系列处理器性能抢眼,达到与英特尔Comet Lake相当的性能水平,具备英特尔10代酷睿的水准。KX-7000/8处理器配有8核心8线程,采用全新“世纪大道”自主内核微架构和先进的Chiplet互连架构,计算性能提升2倍。IO接口升级至DDR5、PCIe 4.0、USB4。集成高性能显卡,图形性能提升4倍,支持H.265硬件编解码,最高支持双路4K显示。兆芯KX-7000系列的特点还包括最高工作频率3.7GHz、32MB高速缓存、支持DDR5、PCIe 4.0、USB4等接口,并且原生支持Windows系统。在SPEC2006的整数base跑分中,KX-7000相比KX-6000强了一倍多,达到了49.2。CPUZ单核跑分领先KX-6000 88%,多核跑分翻了一倍。在游戏和主流工作软件的测试中,KX-7000表现出色,能够流畅运行大多数主流游戏和工作软件。在性能测试上,KX-7000/8与英特尔酷睿i3-10100F表现接近,多核性能甚至与七代酷睿i7-7700K不分伯仲,证明了兆芯的性能不容小觑。KX-7000系列处理器支持构建丰富的桌面整机产品,如台式机、笔记本、一体机、云终端以及嵌入式计算平台等,在提供强劲性能的同时,极大改善整机的综合体验。兆芯坚持自主创新、兼容主流、好用不贵的发展理念,致力于提供高效、兼容、安全的自主通用处理器芯片解决方案。兆芯KX-7000系列的推出为PC市场带来新的竞争活力,对消费者而言,意味着更多选择,不再被垄断市场所牵制。对兆芯而言,这是展示科技实力的机会,向国际市场发出强音。结合不断完善的国产软件生态体系,兆芯未来将迎来更广阔的发展空间。
华为鲲鹏是中国自主研发的高性能计算平台,具有显著的技术优势和市场影响力。鲲鹏920处理器在2019年一经推出便成为鲲鹏系列的服务器芯片代表,其采用7nm工艺制造,拥有64核心,主频高达2.6GHz,在SPECint基准测试中评分超过930,超出当年的业界标杆25%,能效比优于当年的业界标杆30%。基于ARM v8.2的麒麟9000C作为华为的信创终端芯片,也同鲲鹏920一起通过了国家的安可测评,具备高安全性能,尤其在保障信息安全方面展现出色潜力。
华为鲲鹏的最大特点在于其高度集成的设计和强大的性能。鲲鹏920不仅是一款通用CPU,还集成了南桥、网卡、SAS存储控制器等三种芯片,实现了单颗芯片完成4颗芯片的功能,大幅提高了系统的集成度。麒麟9000C等芯片则以其高性能和安全性,在信创领域具有重要应用潜力。
华为目前正在研发自己的灵犀指令集,以实现全面自主化。随着ARM v9架构的推出,华为有望在今明两年基于ARM v9推出鲲鹏最新的产品系列。届时,华为鲲鹏的新产品系列将可能再次掀起一股舆论高潮,推动华为在服务器及PC终端芯片技术领域的进一步发展。
华为鲲鹏将继续坚持“硬件开放、软件开源、使能伙伴、发展人才”的生态战略,通过提供高性能的计算平台,支持各行业的数智化转型,特别是在AI大模型的应用上,华为鲲鹏将发挥重要作用,支持多模态和复杂逻辑推理,助力行业智能化升级。面对全球对绿色计算和可持续发展的需求,华为鲲鹏将致力于打造高效能、低成本和低能耗的解决方案。通过硬件开放、软件开源和合作伙伴使能,推动绿色计算的发展。
申威是中国电子科技集团有限公司旗下无锡先进技术研究院研发的处理器,具有完全自主知识产权,设计生产全流程在国内完成,具有天然基因安全、信息安全和自主可控特点,不受国外技术授权限制和国外制裁风险。
申威处理器自2003年启动研制项目以来,经过多年发展,已成为国内自主程度最高的CPU之一。申威的最大特点在于其完全自主的指令集SW64和强大的自主研发能力,这使得申威在保障国家信息安全和推动国产化替代方面具有重要意义。申威的最新进展包括申威SW26010-Pro处理器和威鑫H8000处理器的发布,这两款处理器在性能、架构、应用场景等方面各有优势,展现了申威在自主可控技术领域的领先地位和创新能力。
申威SW64是中国自主研发的处理器指令集,具有完全自主知识产权,支持多种运算,包括整数运算、浮点运算、密码运算等,确保了技术上的自主可控。申威处理器广泛应用于政府、金融、能源、电信、医疗等关键领域,推动了国产化产品在这些领域的应用。
申威SW26010-Pro处理器在2023年SC23高性能计算会议上展示,性能比上一代提高四倍,是中国采用自主指令集、具有完全自主知识产权的处理器系列产品。SW26010-Pro由6个核心组和1个协议处理单元构成,总计384个内核,支持DDR4-3200内存,理论带宽达307.2 GB/s,最大FP64吞吐量为13.8 TFLOPS。
申威威鑫H8000处理器于2024年9月发布,采用自主指令集架构SW64,是一款高性能通用处理器,内部集成64个第四代申威通用高性能核心,配备国内最高128MB三级缓存,最高主频可达2.5GHz,支持多种内存类型和扩展槽位,综合性能国内领先。
申威产业联盟成立于2012年,成员单位已突破380家,覆盖全产业链环节。联盟推动技术创新和产业升级,建立从芯片到应用的自主可控、开放兼容的生态系统,提升了申威品牌的市场认可度。
尽管中国先进计算产业体系化创新和集群式创新成效显著,但仍存在源头根技术不牢固、产业规模大而不强、供需错位等多重问题。建议加强产业基础研究,强化计算产业链优势环节创新发展,完善计算产业顶层设计,优化专项政策体系,并加快计算产业关键核心技术突破和创新应用推广。通过这些措施,可以推动智能服务器、高效存储等先进计算系统和新兴产品的创新应用,增强对国民经济关键领域的支撑能力。中国电子报《先进计算:应以自主路线“保底板”兼容路线“缩差距” 》2024.8“信创纵横”、“信创咨询”、“新型基础设施建设”公众号创始人,专栏作家;北京市人社局评定高级工程师、评标专家;中国工程咨询协会认证注册咨询工程师(投资);广州信创行业协会、太极信创研习院“信创咨询规划”课程特邀讲师;本硕分别毕业于北京交通大学计算机、系统工程;先后就职于多家央国企总部,在信创产业及政策、数字政府、智慧城市及智能交通等领域从事咨询研究多年;欢迎交流合作!微信号:andon90福利
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