12月24日，龍芯中科發(fā)布新一代處理器架構產品龍芯3A4000/3B4000。19日，飛騰公司在其生態(tài)伙伴大會上，首次介紹了飛騰新一代FT-2000/4處理器。12日，兆芯發(fā)布了面向高性能服務器市場的開勝KH-40000系列。10月20日，華為發(fā)布高性能服務器的鯤鵬920處理器。國產CPU廠商為何選擇在這個時間點密集發(fā)布新品？面對大數(shù)據(jù)云計算與移動智能時代的來臨，國產CPU如何走出相對“舒適”的專用市場，嘗試進入競爭激烈的公開市場？
國產CPU已具備快速發(fā)展條件？
發(fā)展國產CPU，一個繞不開的話題是生態(tài)。在CPU主宰計算的時代，英特爾不僅在硬件層面掌控與北橋CPU配套的南橋芯片組外圍接口等核心技術，也主導著與x86相關的標準技術和測試認證；在軟件層面，與微軟結成“Wintel”聯(lián)盟形成長期相互協(xié)同的利益閉環(huán)。
這些舉措使得眾多應用廠商均圍繞x86+Windows體系開發(fā)產品。國產CPU很難獨立發(fā)展起來。然而，隨著大數(shù)據(jù)云計算時代的到來，CPU的產業(yè)生態(tài)正在發(fā)生變化。
對此，天津飛騰信息技術有限公司總經(jīng)理竇強指出，以前英特爾打敗其他對手的法寶之一就是生態(tài)。但是在數(shù)據(jù)中心領域，面向云計算，大量使用的是開源軟件。云計算廠家也會對自己的軟件代碼進行大量優(yōu)化，這也導致相關軟件掌據(jù)在云計算廠商手中，可以很容易就遷移到另一個平臺上去。這種情況下，傳統(tǒng)CPU的生態(tài)優(yōu)勢就不那么明顯了。
正是因為看到了這一點，有越來越多的國際廠商進入CPU領域。比如日前亞馬遜發(fā)布了第二代服務器芯片 Graviton，并在數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)商用；高通的驍龍8c、驍龍7c也在聯(lián)網(wǎng)筆記本電腦市場站穩(wěn)了腳跟。這些消息均給中國CPU廠商帶來了信心。這也是近期國產CPU廠商紛紛加強市場力度的原因之一。
此外，ARM架構芯片的性能也在不斷提高。龍芯中科公司胡偉武此前接受記者采訪時就曾指出：“占據(jù)國際市場主要份額的x86架構處理器單核性能上在2010年至2012年前后基本達到天花板，這就給國產CPU提供了追趕的機會。”上海兆芯集成電路有限公司副總經(jīng)理羅勇表示，兆芯國產x86解決方案的性能表現(xiàn)，以及來自合作伙伴、客戶等方面的認可和積極評價，都證實了兆芯國產x86解決方案在桌面辦公領域已經(jīng)完全具備了無縫替代國際廠商同類產品的條件。
竇強也表示：“以前ARM架構服務器的性能弱于x86 CPU。但是，通過這些年的努力，CPU性能正在接近英特爾處理器的水平。比如亞馬遜近日發(fā)布的第二代處理器得益于可以進行優(yōu)化，性能已經(jīng)不弱于采用英特爾CPU的解決方案。”
有了性能和生態(tài)這兩點，國產CPU已經(jīng)具備了快速獨立發(fā)展的基本條件。而更重要的一點是，面對強大國際對手，國產CPU得以快速發(fā)展的重要因素是以開放對封閉。英特爾從上世紀70年代開始就進入CPU行業(yè)，至今已經(jīng)形成強大的生態(tài)體系。但是，隨著云計算大數(shù)據(jù)的發(fā)展，亞馬遜、阿里、騰訊這樣的云計算廠商擁有更大的人力物力，有足夠多的應用場景去試驗和優(yōu)化，這就給新進入的企業(yè)提供了更好的發(fā)展空間，而且大多采取開源的方式。當然，像亞馬遜這些企業(yè)不可能將公司核心資源進行分享。這就要求國內企業(yè)需要通力合作，共同打造適合自身的產業(yè)生態(tài)。
事實上，龍芯、飛騰、兆芯等CPU廠商都在致力于打造一套涵蓋了芯片設計、芯片制造、整機生產、操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)、辦公系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)的完整的國產化產業(yè)生態(tài)。國產CPU的產業(yè)生態(tài)正在逐漸發(fā)展完善起來。
異構集成是國產CPU突圍的重要途徑？
近幾年來，受限于工藝、制程和材料的瓶頸，摩爾定律的演進開始放緩，芯片的集成越來越難以實現(xiàn)，依靠縮小線寬的辦法已經(jīng)無法同時滿足性能、功耗、面積以及信號傳輸速度等多方面的要求。在此情況下，越來越多的半導體廠商開始把注意力放在異構集成層面。依托快速發(fā)展的先進封裝技術，或者片上系統(tǒng)，在實現(xiàn)高效能運算的同時，又具備靈活性、差異化。
比如，英特爾針對摩爾定律的未來發(fā)展，提出了“超異構計算”概念，希望通過先進封裝技術實現(xiàn)的模塊級系統(tǒng)集成。在2018年年底舉辦的“架構日”上，英特爾首次推出Foveros 3D封裝技術。在7月份召開的SEMICON West大會上，英特爾再次推出一項新的封裝技術Co-EMIB，能夠讓兩個或多個Foveros元件互連，并且基本達到單芯片的性能水準。
竇強認為，異構計算是CPU技術的重要發(fā)展方向，中國CPU廠商也應加強這方面的技術開發(fā)?，F(xiàn)在純靠通用計算在很多領域已經(jīng)不足以滿足性能需求了，CPU+AI、CPU+FPGA或者CPU+特殊專用引擎以后肯定會大行其道。
由于整體實力的差異，決定了差異化競爭是國產CPU廠商發(fā)展的主要策略，而異構集成正是實現(xiàn)差異化的重要途徑之一。對此，竇強指出：“CPU的開發(fā)肯定會做一些定制化工作，以實現(xiàn)產品的差異化。我們會跟客戶緊密捆綁，把客戶的訴求體現(xiàn)在芯片里去，不僅是PC芯片，服務器芯片、嵌入式芯片都會這樣做。這是國產CPU的生存之道，也是我們的一個優(yōu)勢。將優(yōu)化工作做好了，可以更好地滿足用戶的需求，實現(xiàn)用戶的目的?！?/p>
由于中國IC企業(yè)的實力普遍弱于國際大廠，面對異構計算大潮，中國企業(yè)同樣應當采取與合作伙伴一起共同協(xié)同發(fā)展的模式，或者采取先進封裝的方式將多顆小芯片封裝在一起，或者通過授權的方式，將不同IP集成到一顆芯片。模式很多，可以共同探索。
國產CPU該如何走出“舒適”的專用市場？
隨著近年來廠商的實力逐漸增強，市場上逐漸可以越來越多地見到國產CPU的身影。中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長魏少軍指出，國產CPU在專用市場取得較好成績，部分國產CPU已經(jīng)開始走出專用市場，嘗試進入公開市場參與競爭。
竇強認為，正是由于數(shù)據(jù)中心、移動互聯(lián)網(wǎng)等市場的發(fā)展、格局的變化，給國產CPU帶來了更多的機遇，而且這個市場的發(fā)展比以前預計的更快。
那么，接下來國產CPU應當如何走出專用市場，進一步開發(fā)公開市場呢？
根據(jù)胡偉武的介紹，龍芯公司未來的發(fā)展面臨著二個轉變：一是公司的發(fā)展瓶頸將從研發(fā)和技術逐步過渡到市場和產業(yè)鏈，因此除了不斷提升產品性能及加強自身研發(fā)能力之外，龍芯將投入更多精力和資源在外圍產業(yè)鏈建設上；二是龍芯的目標市場正在以國家安全相關市場為主逐步過渡到更多領域和地域，經(jīng)過多年的市場培育和摸索，龍芯在非國家安全相關行業(yè)也開始有了更多應用機會。
竇強表示，在市場層面，飛騰公司關注服務器芯片、桌面芯片和嵌入式產品，建立完整的產品線。工業(yè)半導體市場智能制造工廠等，對信息化的需求非常迫切，其中大量用到工業(yè)控制芯片，我們使命就是解決信息安全問題。由于嵌入式產品需要一個比較長的導入時間，這方面的產品開發(fā)是十分迫切的。
相對于嵌入式產品，服務器的市場空間更大，云計算廠商數(shù)據(jù)中心，每年可能采購的服務器數(shù)量是幾十萬到百萬臺，隨著5G通訊的部署邊緣計算也會很快的起來。針對服務器芯片這個巨大的市場空間，竇強認為，國產CPU廠商可以先可以根據(jù)阿里、騰訊的需求，定制化的方式切入。
由于定制化芯片比通用芯片更加貼合用戶需求，采用與數(shù)據(jù)中心運營商合作的方式，進行產品定制，更加容易導入。可以通過這種方式，先切入這個市場，再逐漸擴大國產CPU的占有率。