兆芯：國產芯片生態為重，自主可控不只是芯片

摘要：系統漏洞及信息安全問題的頻發，使得國產芯片的自主可控成為近些年來的焦點問題，本刊編輯采訪了上海兆芯集成電路有限公司副總經理羅勇博士，就當下國內集成電路市場發展相關問題進行了探討。

關鍵詞：芯片；自主可控；國產化

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2018.8.003

長久以來，國內半導體市場始終面臨著自給率嚴重不足的問題，尤其國產通用CPU，包括服務器、個人電腦、工業應用領域在內的國產核心集成電路市場占有率幾乎為零。為了打破這一局面，逐步實現自主可控，自主創新就成了必由之路。本刊編輯采訪了上海兆芯集成電路有限公司副總經理羅勇博士，就當下國內集成電路市場發展相關問題進行了探討。對標國際標準

作為國內知名x86系統解決方案供應商，兆芯同時掌握中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）及芯片組三大核心技術，其自主研發的國產x86解決方案包括開先和開勝兩大系列，開先系列面向桌面整機（包括各類臺式機、筆記本）、嵌入式產品，開勝系列則面向服務器產品。

談到兆芯x86解決方案整體性能時，羅勇博士表示，兆芯處理器的整體性能已經能夠對標國際主流標準，以ZX-C系列CPU及KX-5000為例，已經可以對標Intel第六代i3處理器，主機頻率可以達到2GHz，對于日常辦公應用、4K解碼，甚至運行使命召喚、古墓麗影等主流3D游戲已經毫無壓力。而考慮到3GHz頻率已經開始成為主流，兆芯又跟進了最新的KX-6000系列，其整機性能對標Intel的i5系列處理器，包括運行現在最火的（也是對計算機性能要求很高的） “吃雞”游戲，仍可流暢運行。

在集成電路尤其是處理器芯片方面，要真正解讀一項技術需要花很長時間，才能避免出現系統漏洞、安全問題，或在出現安全問題時及時查出原因并修復。兆芯用6年時間研發了ZX-C和KX-5000兩代處理器，從而完全解讀了x86系統架構及相應技術。

兆芯設計ZX-C系列用了4年時間，羅勇博士坦然表示，設計出的處理器雖然在功耗和面積上控制得很好，單核性能提升了20%，多核性能提升了兩倍，但是并沒有達到預期目的，同時發現在設計過程中走了很多彎路，因而進一步研發了KX-5000系列。這一代芯片又將單核做了大幅度修改，同時將多核全部引入，打通了l/O頻率，從而達到現在能夠對標Intel第六代i3處理器的性能，從而滿足日常辦公、大型游戲等應用需求。自主可控不該只考慮芯片架構

近年來，隨著計算機系統漏洞問題及中美貿易戰的出現，自主可控再一次成為國家發展規劃中的關鍵詞。羅勇博士告訴記者，兆芯選擇基于x86研發自己的微架構是考慮到x86架構擁有成熟的系統生態，而且不存在核與授權的問題。相比于海光的系統架構，兆芯系統架構在演進、升級等方面是完全自主的，不存在授權問題。

近兩年的網絡漏洞其實是芯片組中出現的問題。兆芯擁有完全自主的GPU和芯片組，從而能夠很好地規避這一問題。現在兆芯的GPU是集成在CPU芯片中的，即集成顯卡。羅勇博士稱，將來隨著國產GPU需求不斷擴大，也可能將GPU獨立來做。但是芯片組一直是獨立的，例如開先ZX-C系列處理器配合自主研發的ZX-100S芯片組，而開先KX-5000系列處理器和后續產品都會采用SoC架構，將芯片組功能與CPU核心等整合到一顆芯片上，可選擇性配合ZX-200 l0拓展芯片，滿足多樣化外設接口需求。

另外，在軍工領域，尤其是軍用裝備上對國產化剛需很強，即使用10顆國產芯片去替代3顆Intel芯片，也是必須的。在這樣嵌入式及特殊垂直行業兆芯雖然相對起步較晚，但是逐漸有更多產品出現并取代國外芯片。

談到半導體產業自主可控，羅勇博士不無擔心，其實就半導體產業鏈自主可控來講，國內往往過度強調生產、架構，但卻忽略了設計工藝和設計工具（EDA）。還存在很多問題，包括以下幾個方面：第一，技術并沒有達到，可靠性、穩定性及生態兼容性問題仍有待改進；第二，設計工藝方面，TSMC及華虹宏力雖然給國產芯片解決了一定問題，但是仍難以對標國際高端能力；第三，EDA方面，到目前為止，最大三家公司

Synopsis.Cadence. Mentor Graphics都是美國公司，國內還沒有一個大型整體的設計工具。

產業生態兼容性

x86最大的優勢在于生態兼容上。國內現在很多系統芯片做得確實很好，但是由于用戶大量的應用是基于Windows系統的，而國產芯片并不兼容，帶來無法推廣的問題。羅勇博士談到，市場生態是慢慢積累下來的，Intel和微軟用40年做的生態，沒有一家芯片廠商可以在短時間內將其替代。我們更應該尊重原有生態，并基于此開發自己的產品。

兆芯設計的處理器到目前為止針對國內桌面應用，在單核、多核性能上已經表現很好，整機性能可以對標Intel的i3和i5處理器，基本可以滿足桌面的主流應用。由于現在絕大部分軟件生態都是建立在x86架構的Windows系統基礎上的，因而兆芯處理器可以很好地兼容其配套的外設、軟件及驅動。

借助新興領域，直面國際競爭

隨著新興技術的不斷興起，羅勇博士表示，兆芯現在關注下一代的規劃，包括Al、邊緣計算、異構計算等。因為這些市場本身剛剛起步，Intel也只是領先兩三年，不像云存儲、處理器領域領先二十年，你得一步一步追。

對于這些新興領域，我們更有希望做出性能相近，針對中國市場有更多差異化的東西，我們做國產芯片遲早要到市場直面國際競爭，而這些新興領域就是我們實現差異化競爭的關鍵。兆芯下一代芯片一定不只是在桌面性能提升、容量擴大，也包括針對這些新興領域的應用能力。

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