六大CPU速览一文读懂国产芯片路线!

  随着信创2.0阶段国产化替代再次提速,国产芯片作为底层硬件基础设施的核心,受到行业市场的广泛关注。

  从国内芯片厂商格局来看,鲲鹏、飞腾、海光、兆芯、申威、龙芯等六大国产CPU齐头并进,均已纳入CPU安全可靠名录。但因其指令集架构路线不同,六大厂商在生态、性能等方面的市场表现各有差异。

  众所周知,CPU本质上是一块集中了不同功能电路的芯片,要使用这些功能电路,CPU需要调用对应的指令。而用来规定指令格式的东西就叫做指令集架构。

  打个比方,就像我们要写一篇文章,指令就是文字,指令集架构就是帮你把字句排列优化,最终完成一篇行文流畅的文章。用这种方式写文章的人越多,这种语境就越完善、越好用,进而演化出一种成熟的指令集架构生态。

  由于我国在芯片设计方面起步较晚,并未建立起自己的语境(也就是生态),所以六大国产CPU均采用引进吸收再创新的方式,对国外指令集架构进行了不同程度的吸收转化。

  六大厂商的芯片架构路线、ARM、Alpha、MIPS等。X86属于唯一的CISC指令集(复杂指令集),长于性能,通用性更好,但授权获取难度大,有钱也不一定能买到;其它路线都属于RISC(精简指令集),长于效率,门槛低,版本授权易获取,有钱就能买。

  从指令集架构路线来看,LoongArch充分考虑了兼容需求,在定义时参考了MIPS、x86、Arm、RISC-V等主要指令系统的特征,吸纳近年来指令系统设计领域先进的技术发展成果。在硬件方面更易于高性能、低功耗设计,软件方面易于编译优化和操作系统、虚拟机的开发。

  当然,龙芯的商业化能力及其生态层面的短板也不容忽视。一方面有待在开放的竞争市场证明其产品实力;另一方面,更需要充分利用LoongArch架构底座,实现其“打造第三套生态体系”的行业梦想。目前,业内对其给予了很大期待。

  从指令集路线上来看,目前海光CPU已经迭代出独有的C86架构体系,这一点已经在官方最新的安全可靠测评结果得到证实。基于自主架构的可持续迭代能力,海光可以自由扩展算法指令,不仅在性能上一直处于国内前列,CPU安全性也达到了业内最高标准。

  这在大规模信创替代背景下的意义显而易见。平替代表的不仅是前期节约大量用户迁移成本,还能最大程度保障后期系统运行的稳定性,进而避免系统故障带来的维护成本。由此,海光也被视为当前国产芯片中应用能力最完善的厂商之一。

  从产品层面看,目前兆芯同时掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术,具备相关IP自主设计研发的能力,已成功研发并量产多款通用处理器产品,形成PC/嵌入式处理器“开先”、服务器处理器“开胜”、IO拓展芯片/芯片组三大产品系列。

  当前,鲲鹏处理器在非x86架构芯片中,算力方面优势相对领先。并且华为产业链完善,与其对应的上层产品应用,也相对比较丰富。

  看似与龙芯同样是自建生态,但龙芯架构自主性更高,可以主动通过编译层去转译其他架构。而鲲鹏依靠的是自己的全封闭生态,事实上挑战更大。

  基于PK(飞腾和麒麟)体系,飞腾融合“S-Security”的立体防护安全链,并将“可信计算3.0”技术融入到CPU、操作系统和存储控制器中,实现了底层构架的本质安全。

  总体来看,六大国产CPU厂商均已实现安全可控,并且在信创市场鲲鹏、海光等厂商占据较大市场份额,商业化成果显著。尽管部分厂商在指令集授权、生态发展等方面存在一定限制,但亦有厂商已经走上自主可持续发展路线,为国产芯片开辟出更多想象空间。