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打造产业新生态,龙芯CPU自主创新之路越走越宽

2020-01-14 08:17     中国经济导报-中国发展网

 图为在“2019龙芯产品发布暨用户大会”展览区,观众正在观看展板,了解龙芯中科的发展历程。王晓涛/摄

图为在“2019龙芯产品发布暨用户大会”展览区,观众正在观看展板,了解龙芯中科的发展历程。王晓涛/摄

中国经济导报 中国发展网记者 | 王晓涛

2019年12月24日,北京偶见零星小雪,天气格外寒冷。但在北京国家会议中心,龙芯中科技术有限公司举办的新产品发布暨用户大会现场气氛却非常热烈,4000余人见证了龙芯新一代通用CPU产品3A4000/3B4000的亮相。“1291”,这是在主办方制作的合作伙伴名录展板上最后显示的数字,对应的企业则是北京字节跳动科技有限公司。在记者的印象中,国内除了那些大型的互联网公司,业务单一的芯片企业似乎从未有过规模如此之大的新品发布会。

事实上,龙芯中科最新发布的这两款CPU,实现了自主可控和安全可靠的统一,是我国信息产业为独立于Wintel和ARM+Android体系外所取得的最新进展。龙芯中科董事长胡伟武指出,走“市场带技术”的道路,通过自主研发掌握CPU的核心技术,建立自主可控的信息技术体系,我们失去的只是锁链,得到的将是整个世界;走“市场换技术”的道路,通过引进技术发展自主CPU产品,只是将一条锁链换成另外一条锁链。

真正的自主可控

“2019龙芯产品发布暨用户大会”的主题是“新时代,芯生态”。据了解,龙芯新一代通用CPU产品3A4000/3B4000使用了与上一代产品3A3000/3B3000相同的28纳米工艺,通过设计优化成倍提升性能。3A4000/3B4000使用龙芯中科最新研制的新一代处理器核GS464V,主频1.8GHz~2.0GHz,SPEC CPU2006定点和浮点单核分值均超过20分,是上一代产品的两倍以上。通过优化功耗管理,基于龙芯3A4000的笔记本工作时间比上一代产品延长一倍以上。通过CPU直连形成的3B4000四路服务器综合性能是上一代产品3B3000双路服务器的四倍以上,虚拟机效率也从上一代产品的85%提高到95%以上。

值得一提的是,龙芯3A4000/3B4000在片内集成了安全机制,实现了自主可控和安全可靠的统一。龙芯3A4000/3B4000能够从机制上有效防范Meltdown和Spectre等漏洞,支持MD5、AES、SHA等加解密算法,支持专用安全可信模块及国密算法,支持“影子栈”等访问控制机制。据胡伟武介绍,传统的CPU安全机制只是在处理器核外增加安全可信模块,而龙芯3A4000/3B4000专门在处理器核内设计了安全控制机制,从而达到本质安全。他强调,龙芯3A4000/3B4000一如既往地强调自主研发,除了流片厂家提供的基本设计环境,龙芯3A4000/3B4000没有使用任何第三方IP。

伴随着技术进步的是市场上的丰收。龙芯中科提供的资料显示,继2018年利润比2017年翻番并实现现金流净增加后,2019年一季度公司销售额是2018年同期的四倍,超过2018年前三季度,接近2018年全年利润总额,现金流继续快速增加。龙芯中科认为,公司所面临的主要矛盾已从能否生存转为能否发展,龙芯的发展进入了新时代。尽管龙芯中科目前所依靠的市场主要还是体制内市场,但在国产CPU中已实属少见。

龙芯不怕远征难

据胡伟武介绍,龙芯团队自2010年从中科院计算所转型成立企业以后,发现原来学术界认可的“世界先进水平”与用户需求差距很大。通过在市场中试错,龙芯团队认识到我国CPU与国外CPU的主要差距在于通用处理性能,而不是专用处理性能;在于单核性能不足,而不是核数不够多;在于设计能力不足,而不是工艺不够先进。因此,龙芯中科一直致力于通过优化设计提高单核通用处理性能,直到3A4000完成设计能力“补课”。胡伟武表示,3A4000的通用处理性能与AMD公司采用28纳米工艺的最后产品“挖掘机”处理器相当。他坦承,龙芯产品依然存在不足,主要是DDR4内存频率不够高,以及功耗偏大,这些问题是龙芯进一步改进的方向。

龙芯中科的文件显示,公司在2020年可如期完成基础软硬件“补课”的计划,即CPU达到AMD水平,基础软件成熟度达到Windows XP水平(指微软的Windows系统经过每两三年升级一次的多次快速迭代后在XP达到连续十几年的稳定)。龙芯中科发展的技术瓶颈正在从CPU和操作系统转向应用不够丰富。

胡伟武指出,我国信息产业的根本出路在于建立独立于Wintel和ARM+Android体系外的第三套生态体系。为此,龙芯中科提供开源的基础版操作系统,支持下游的操作系统企业、整机设备企业、解决方案企业推出产品版操作系统。龙芯通过基础版操作系统统一系统架构,实现操作系统跨主板兼容和CPU代际兼容,实现应用在不同整机平台的兼容。

关键还是产业生态

事实上,在我国信息产业自主创新的道路上,芯片和基础操作系统所面临的最大问题就是缺乏产业生态体系的支撑,龙芯中科也一直在努力实现这方面的突破。按照龙芯中科的战略,CPU离不开软件生态,龙芯基础版操作系统要学习“英特尔+谷歌+苹果”的技术模式:学英特尔统一系统架构,实现操作系统跨平台兼容;学谷歌和微软统一应用接口,实现APP跨平台兼容;学苹果以用户体验为中心进行系统梳理和优化,尤其是图形系统。

据龙芯中科副总裁张戈介绍,随着相关市场需求的不断拉动,龙芯中科的合作伙伴已经增至近千家,下游基于龙芯的开发人员达到数万人,龙芯在政企、安全、金融、能源、交通、教育等各个应用场景中都有了诸多广泛的应用,2019年龙芯芯片出货量已经达到50万颗以上,在国产化应用中市场份额遥遥领先。

发布会上,龙芯中科的重要合作伙伴发布了数十款基于龙芯平台的最新产品。包括联想、中科曙光、浪潮信息、同方、超越数控、方正、海尔、安恒信息、中国运载火箭技术研究院、北方自动控制技术研究所、北京计算技术及应用研究所等在内的合作伙伴发布了基于龙芯3A4000/3B4000的桌面计算机、笔记本、一体机、服务器、云终端、网络安全设备、工业控制计算机等产品。此外,龙芯中科的上百家合作伙伴还展出了数百款基于龙芯芯片的解决方案,互动体验区给现场体验者带来了极佳的使用体验。

胡伟武透露,龙芯中科将于未来两年推出使用12纳米工艺的四核3A5000和16核3C5000,主频将提高到2.5GHz以上,通用处理性能将达到届时AMD的水平。如果龙芯中科的目标顺利实现,将标志着龙芯中科经过20年的努力,通用CPU处理性能达到产品级的世界先进水平。

【责编:刘维】
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