兆芯：帶領(lǐng)國產(chǎn)CPU向更高性能攀巖，PC產(chǎn)品和大眾產(chǎn)品相當(dāng)

國產(chǎn)芯片的低自給率一直是中國芯片產(chǎn)業(yè)的痛點(diǎn)，尤其是在處理器領(lǐng)域，國外公司幾乎實(shí)現(xiàn)了全球壟斷。為了促進(jìn)國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高國產(chǎn)芯片可替代率，國家在戰(zhàn)略層面發(fā)布了集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要，近幾年我們也看到一批國內(nèi)芯片設(shè)計公司陸續(xù)成長起來，上海兆芯（以下簡稱“兆芯”）就是其中一家，在 2017 年北京國際互聯(lián)網(wǎng)科技博覽會暨世界網(wǎng)絡(luò)安全大會上，兆芯展出了通用處理器芯片以及合作廠商的電腦產(chǎn)品。

兆芯于 2013 年在上海成立，由上海市國資委下屬的上海聯(lián)和投資有限公司控股。經(jīng)過幾年發(fā)展，兆芯目前擁有員工總數(shù)超過 1200 人，在北京、武漢、深圳等地都設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。兆芯的處理器基于 x86 架構(gòu)，已經(jīng)推出開先 ZX-C 四核、開先 ZX-C+四核和開勝 ZX-C+八核產(chǎn)品，均可應(yīng)用到計算機(jī)、服務(wù)器、嵌入式和工控設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)之中，三款通用處理器均實(shí)現(xiàn)了規(guī)模量產(chǎn)。兆芯國產(chǎn) X86 處理器的性能、芯片的可靠性和穩(wěn)定性達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水準(zhǔn)，這些因素讓兆芯國產(chǎn) X86 處理器完全勝任日常辦公的需求。另外，兆芯已經(jīng)能夠做到每一款芯片的供貨品質(zhì)良率都達(dá)到 99.8%以上，這幾乎達(dá)到了工藝制造廠商的技術(shù)極限。

ZX-D 系列處理器實(shí)現(xiàn)流片
ZX-D 是兆芯自主設(shè)計研發(fā)的新一代國產(chǎn)自主可控通用處理器，相比 ZX-C，ZX-D 采用了全新的架構(gòu)設(shè)計，芯片面積雖然有所增加，但集成了 CPU、內(nèi)存控制器、GPU 等單元，高速緩存空間更大，這使得處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)交換更加高效，體現(xiàn)在性能上就是較大幅度的提升。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的測試報告，在保持和開先 ZX-C 系列處理器工作頻率不變的前提下，兆芯 ZX-D 系列處理器比開先 ZX-C 系列處理器在整數(shù)單任務(wù)運(yùn)算性能上有 20%左右的提升，在整數(shù)多任務(wù)運(yùn)算性能上的提升更接近 50%。更重要的是，兆芯 ZX-D 是國內(nèi)首款支持 DDR4 內(nèi)存的國產(chǎn)通用 CPU，這對于整機(jī)性能的提升也是一個積極的因素。

有著優(yōu)異的產(chǎn)品性能，業(yè)界對兆芯的 ZX-D 系列處理器也非常期待。在本次發(fā)布會上，兆芯特意帶來了 ZX-D 系列處理器的樣片。傅城博士介紹，“ZX-D 系列處理器已經(jīng)在臺積電成功流片，其性能和英特爾 i3-i5 處理器相當(dāng)，最高性能可達(dá)到 i5 處理器的水平，預(yù)計今年下半年將會有采用該系列的整機(jī)發(fā)布。”

采用兆芯產(chǎn)品的 VR 游戲體驗(yàn)

通用處理器 IP 都是自主研發(fā)
關(guān)于國產(chǎn)芯片的自主 IP 研發(fā)問題業(yè)界也一直比較關(guān)注，很多人認(rèn)為國產(chǎn)芯片廠商很難設(shè)計出自主 IP，基本都是借用國外大廠的 IP。此次采訪，與非網(wǎng)記者特意就這一問題請教了兆芯副總裁傅城博士，他的回答是：目前公司所有的通用處理器和芯片組全部由兆芯自主完成設(shè)計研發(fā)，且處理器和芯片組相關(guān) IP 核 100%自主研發(fā)。而且兆芯是目前國內(nèi)唯一掌握處理器、配套芯片組和圖形處理器三大核心技術(shù)的公司，掌握著三大核心芯片共計 480 萬行代碼，芯片的設(shè)計研發(fā)全部由本土員工組成的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)完成，實(shí)現(xiàn)了全部研發(fā)環(huán)節(jié)的透明可控。

關(guān)于 X86 IP 授權(quán)問題，傅城指出，自 2013 年開始研發(fā)，兆芯的產(chǎn)品在 X86 架構(gòu)的指令集上豐富了很多新的東西，最早的英特爾 X86 指令集已經(jīng)過了十年的專利保護(hù)期，除非要兼容后續(xù)新的指令集才需要重新互相授權(quán)，很多新的指令是加速特殊應(yīng)用，對于普通國內(nèi)用戶來說，原有的 X86 指令集已經(jīng)夠用。兆芯和英特爾交叉協(xié)議在 2018 年到期，2018 年之前互相授權(quán)的專利永久有效。未來要在 Windows 的市場上競爭需要兼容更多東西，需要再談授權(quán)，當(dāng)前的國內(nèi)市場應(yīng)用暫時還不需要。

與華力微電子共同研發(fā)通用 CPU 專用工藝
芯片制造工藝對芯片性能改進(jìn)起著重要作用，每一次制造工藝的提升都會帶來產(chǎn)品性能的提升，因此芯片廠商也緊隨制造工藝更新開發(fā)產(chǎn)品，以滿足用戶對高性能的需求。兆芯也是一家無晶圓芯片設(shè)計廠，其產(chǎn)品由臺積電和上海華力微電子代工完成，28nm 制程產(chǎn)品由臺積電代工，40nm 制程產(chǎn)品由上海華力微電子代工。除此之外，兆芯還利用自身 IP 與華力微電子合作開發(fā)一個通用 CPU 專用工藝。傅城指出，“雖然是 28nm 工藝，但是采用華力微電子專用工藝生產(chǎn)的芯片會比采用臺積電 16nm 工藝的芯片性能更好，預(yù)計在 2019 年會出樣品?！?/p>

專用工藝對于通用處理器的優(yōu)勢在哪里？傅城解釋，“從工藝的角度來講，一般的工藝只能支持芯片的核心電壓，28nm 以下工藝只能支持 0.9V-1V，電壓低功耗自然也低，但是主頻上不去，性能無法保證。專用工藝會專門對 CPU 做特殊的優(yōu)化，好處是主頻上去的同時不會顯著增加 CPU 的功耗，核心電壓可以達(dá)到 1.1V，甚至 1.2V，主頻上去以后性能提升非常明顯?！?/p>

未來兆芯代工采用兩條腿走路的方式，臺積電和華力微電子都會有產(chǎn)品代工。在工藝節(jié)點(diǎn)往下走，臺積電的步伐會比較快，但是主頻到 2.5GHz 再往上就比較困難，華力微電子的 CPU 專用工藝可以更好地幫助兆芯提升 CPU 性能。

基于兆芯處理器的產(chǎn)品實(shí)際體驗(yàn)效果良好
一款通用處理器的性能到底如何，關(guān)鍵還要看應(yīng)用產(chǎn)品。目前兆芯國產(chǎn)通用處理器已經(jīng)應(yīng)用到一系列國產(chǎn)臺式機(jī)、筆記本、一體機(jī)、Mini PC、各類服務(wù)器等產(chǎn)品中，如聯(lián)想臺式機(jī) / 一體機(jī)和筆記本、同方一體機(jī)、儀電 miniPC、聯(lián)想服務(wù)器、火星高科服務(wù)器等。筆者在現(xiàn)場做了體驗(yàn)，在運(yùn)行辦公文件、播放高清視頻和運(yùn)行游戲上，用戶體驗(yàn)和大眾常見的 PC 無差異。

采用 ZX-C 系列芯片，主頻 2GHz，內(nèi)存 4GB

整體界面

辦公軟件體驗(yàn)

辦公軟件及游戲體驗(yàn)后，基于兆芯的 PC 和筆者平時用的 PC 差別不大。預(yù)計 2 年后，兆芯會推出臺積電 16nm 處理器產(chǎn)品，性能最高達(dá)到 3.0GHz，配套產(chǎn)品性能會更高。

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