芯片是當前最熱話題之一，随着國(guó)際環境的變化，芯片設計和自主創新的重要意義越來越凸顯。而在不同種(zhǒng)類的芯片當中，中央處理器（CPU）因其通用性以及技術難度，受到最多的關注。以往英特爾通過(guò)獨攬x86 CPU的基礎架構、芯片設計、工藝制造三大環節，并主導着該領域的生态系統，國(guó)産CPU很難獨立發(fā)展起(qǐ)來。
然而，随着大數據雲計算時代的到來，CPU的産業生态正在發(fā)生變化。比如日前亞馬遜發(fā)布第二代服務器芯片Graviton，并在數據中心實現商用；高通的骁龍8c、骁龍7c也在聯網筆記本電腦市場站穩了腳跟。這(zhè)些消息均給中國(guó)CPU廠商帶來了更大的信心。在這(zhè)樣的市場機遇面(miàn)前，國(guó)産CPU應當如何發(fā)展？記者采訪了天津飛騰信息技術有限公司總經(jīng)理窦強。
産業生态的轉變
發(fā)展國(guó)産CPU，一個繞不開(kāi)的話題是生态。在CPU主宰計算的時代，英特爾不僅在硬件層面(miàn)掌控與北橋CPU配套的南橋芯片組外圍接口等核心技術，也主導着與x86相關的标準技術和測試認證；在軟件層面(miàn)，與微軟結成(chéng)“Wintel”聯盟形成(chéng)長(cháng)期相互協同的利益閉環。這(zhè)些舉措使得衆多應用廠商均圍繞x86+Windows體系開(kāi)發(fā)産品。國(guó)産CPU很難獨立發(fā)展起(qǐ)來。然而，随着大數據雲計算時代的到來，CPU的産業生态正在發(fā)生變化。
對(duì)此，窦強表示，以前英特爾打敗其他對(duì)手的法寶之一就是生态。但是在數據中心領域，面(miàn)向(xiàng)雲計算，大量使用的是開(kāi)源軟件。雲計算廠家也會對(duì)自己的軟件代碼進(jìn)行大量優化，這(zhè)也導緻相關軟件掌握在雲計算廠商手中，可以很容易就遷移到另一個平台上去。在這(zhè)種(zhǒng)情況下，傳統CPU的生态優勢就不那麼(me)明顯了。此外，ARM架構芯片的性能(néng)也在不斷提高。
“以前ARM架構服務器的性能(néng)弱于x86 CPU。但是，通過(guò)這(zhè)些年的努力，CPU性能(néng)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(jìn)行優化，性能(néng)已經(jīng)不弱于采用英特爾CPU的解決方案。”窦強指出。有了性能(néng)和生态這(zhè)兩(liǎng)點，基于ARM架構的國(guó)産CPU已經(jīng)具備快速獨立發(fā)展的基本條件。
“在此情況下，飛騰公司希望能(néng)與生态夥伴共同努力，一起(qǐ)把國(guó)産CPU的産品性能(néng)與産業生态做起(qǐ)來。飛騰會把更多的精力放在芯片本身，將(jiāng)産品做精。同時依托合作夥伴推進(jìn)軟件層面(miàn)的開(kāi)發(fā)，我們會做一些底層的優化，然後(hòu)提供給合作夥伴，雙方共同將(jiāng)整個産業生态打造好(hǎo)。面(miàn)對(duì)強大的競争對(duì)手，最根本的取勝之道(dào)是開(kāi)放，隻有集合大家的力量，共同推進(jìn)，才能(néng)將(jiāng)産業生态發(fā)展起(qǐ)來。”窦強表示。
窦強也承認，在生态系統上，英特爾現在的實力要強大得多。從上世紀70年代開(kāi)始英特爾就進(jìn)入CPU行業，至今已經(jīng)形成(chéng)強大的生态體系，特别是在桌面(miàn)市場和傳統服務器市場。而ARM架構2012年發(fā)布64位指令集才算正式進(jìn)入服務器等領域。至今隻有幾年時間，因此需要補強的地方還(hái)有很多。之所以ARM架構能(néng)夠取得現在的成(chéng)績，一方面(miàn)是由于ARM在移動處理器領域的積累，另一個重要的原因是像亞馬遜這(zhè)樣的雲計算企業擁有更大的人力物力，有足夠多的應用場景去試驗和優化，給ARM架構提供了更好(hǎo)的發(fā)展空間。這(zhè)就要求國(guó)内企業通力合作，共同打造适合自身的産業生态。目前，飛騰公司在軟件層面(miàn)的合作夥伴包括了麒麟、金山、金蝶、東方通等衆多企業。
異構計算的趨勢
近幾年來，受限于工藝、制程和材料發(fā)展的瓶頸，摩爾定律的演進(jìn)開(kāi)始放緩，芯片的集成(chéng)越來越難以實現，依靠縮小線寬的辦法已經(jīng)無法同時滿足性能(néng)、功耗、面(miàn)積以及信号傳輸速度等多方面(miàn)的要求。在此情況下，越來越多的半導體廠商開(kāi)始把注意力放在異構集成(chéng)層面(miàn)。依托快速發(fā)展的先進(jìn)封裝技術，或者片上系統，在實現高效能(néng)運算的同時，又具備靈活性、差異化。比如英特爾針對(duì)摩爾定律的未來發(fā)展，提出了“超異構計算”概念，希望通過(guò)先進(jìn)封裝技術實現的模塊級系統集成(chéng)。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(kāi)的SEMICON West大會上，英特爾再次推出一項新的封裝技術Co-EMIB，能(néng)夠讓兩(liǎng)個或多個Foveros元件互連，并且基本達到單芯片的性能(néng)水準。
窦強認爲，異構計算是CPU技術的重要發(fā)展方向(xiàng)，中國(guó)CPU廠商也應加強這(zhè)方面(miàn)的技術開(kāi)發(fā)。現在純靠通用計算在很多領域已經(jīng)不足以滿足性能(néng)需求了，CPU+AI、CPU+FPGA或者CPU+特殊專用引擎以後(hòu)肯定會大行其道(dào)。
“由于中國(guó)IC企業的實力普遍弱于國(guó)際大廠，面(miàn)對(duì)異構計算大潮，中國(guó)企業同樣應當采取與合作夥伴一起(qǐ)共同協同發(fā)展的模式，或者采取先進(jìn)封裝的方式將(jiāng)多顆小芯片封裝在一起(qǐ)，或者通過(guò)授權的方式，將(jiāng)不同IP集成(chéng)到一顆芯片。模式很多，可以共同探索。”窦強說。
由于整體實力的差異，決定了差異化競争是國(guó)産CPU廠商發(fā)展的主要策略，而異構集成(chéng)正是實現差異化的重要途徑之一。窦強指出，CPU的開(kāi)發(fā)肯定會做一些定制化工作，以實現産品的差異化。“我們會跟客戶緊密捆綁，把客戶的訴求體現在芯片裡(lǐ)去，不光是PC芯片，服務器芯片、嵌入式芯片都(dōu)會這(zhè)樣做。這(zhè)是國(guó)産CPU的生存之道(dào)，也是我們的一個優勢。將(jiāng)優化工作做好(hǎo)了，可以更好(hǎo)地滿足用戶的需求，實現用戶的目的。”窦強說。
關鍵市場的布局
近日，飛騰公司首次介紹了飛騰芯片20多年的産品演進(jìn)，以及飛騰公司的使命、願景和發(fā)展理念。2019年9月，飛騰發(fā)布了新一代的FT-2000/4微處理器，集成(chéng)4個飛騰自研處理器内核FTC663，采用16nm工藝流片，主頻最高3.0GHz，支持雙通道(dào)DDR4-3000内存，典型功耗10W。芯片性能(néng)相比飛騰上一代桌面(miàn)CPU提升了1倍，訪存帶寬提升了3倍，功耗降低1/3，主要應用于桌面(miàn)終端和工業控制嵌入式産品。
“在市場層面(miàn)，飛騰公司關注服務器芯片、桌面(miàn)芯片和嵌入式産品，建立完整的産品線。從服務器芯片到桌面(miàn)終端芯片再到IoT端的嵌入式産品，飛騰公司將(jiāng)不斷推出新的、适用的産品。”窦強介紹了飛騰的市場規劃。
由于有黨政等專用市場的牽引，飛騰公司在PC市場有着較大的占比。但是，窦強對(duì)于嵌入式和服務器市場也很重視。“工業半導體市場智能(néng)制造工廠等，對(duì)信息化的需求非常迫切，其中大量場景用到工業控制芯片，我們的使命就是解決信息安全問題。由于嵌入式産品需要一個比較長(cháng)的導入時間，這(zhè)方面(miàn)的産品開(kāi)發(fā)是十分迫切的。”
相對(duì)于嵌入式産品來說，服務器市場空間更大，雲計算廠商數據中心，每年可能(néng)采購的服務器的數量是幾十萬到百萬的量級，随着5G通信的布署，邊緣計算也會很快的起(qǐ)來。窦強希望加強定制化服務器芯片的開(kāi)發(fā)。飛騰會根據阿裡(lǐ)、騰訊數據中心的需求，進(jìn)行産品定制。通過(guò)這(zhè)種(zhǒng)方式，使飛騰的産品除了在專用市場應用之外，還(hái)能(néng)夠進(jìn)入運營商市場。
“而且這(zhè)個市場的發(fā)展比以前預計的更快。”窦強最後(hòu)告訴記者。