CPU晶片被譽為一個國家的 '工業糧草' , 代表了一個國家資訊技術水平. 近年來, 中國資訊產業飛速發展, 卻一直深受 '缺芯' 之苦. 十幾年來, 晶片進口遠超石油成為中國最大宗進口產品, 特別是其中市場化程度最高的電腦CPU, 基本依靠全進口.
而今, 隨著上海兆芯整合電路公司發布的全新一代KX-5000系列處理器, 讓我們看到了開啟 '芯結' 的曙光.
經測試, 此款晶片整體性能較上一代產品提升140%, 滿足案頭主流應用需求, 達到同期國際主流通用處理器性能水準. 上海兆芯也欲藉此在英特爾和AMD壟斷的市場中撬出一道縫, 力爭躋身全球第三家電腦CPU 供應商.
長期受制於人
說起晶片, 其實我們每天都會接觸到, 當刷交通卡乘地鐵抑或是用銀行卡結賬, 每台刷卡設備都有一個CPU, 即中央處理器, 它是所有電子資訊設備的大腦, 通過它進行運算, 控制, 調度, 實現電子設備的所有功能. 同樣, 我們每天辦公使用的電腦, 也要通過CPU實現各項操作和功能, 相對其他電子設備, 電腦用的CPU技術門檻最高, 研發難度最大. 美國兩家巨頭英特爾和AMD長期把持著全球市場, 其中英特爾佔比85%, 把全球電腦CPU市場幾乎 '一網打盡' .
國家核高基專項技術總師魏少軍說, 作為國家中長期科學技術發展規劃當中的第一個專項核高基, 也被稱之為 '01專項' , 解決的核心問題之一就是高端晶片. 'CPU如果突破不了, 那就意味著核高基專項的成果要大打折扣. '
長期以來, 由於不掌握核心技術, 中國每年花費巨額外匯進口晶片. 2017年我國全年進口整合電路總額大約在2500億美元, 創曆史新高, 而這也是連續第5年超過2000億美元, 整合電路已經成為我國進口額最高的一類產品. 更重要的是, CPU在其中佔了重要的分量, 2000多億美元中與CPU相關的進口額大概在550億到600億美元.
這種 '受制於人' 的局面若無法得到改善, 我國就很難在國際競爭中取得領先地位.
就在今年初, 一款進口晶片被爆出高危漏洞. 這一漏洞能夠導致黑客訪問到個人電腦的記憶體數據, 引起客戶數據資訊流失. 這個漏洞並不易解決, 必須在作業系統上進行修複, 但是即便修複後也會給全球電腦帶來性能上的影響.
上海兆芯董事長葉峻說, 漏洞事件發生後, 兆芯工程師馬上做了分析, 發現該款CPU 之所以出現漏洞, 是為追求更高速度和效率中, 忽視了安全防範的一些規則和要求, 造成了晶片效率很高, 安全上存在隱患. '兆芯在做晶片設計時, 工程師嚴格按照許可權規則設計, 最終效率和性能上可能還與進口晶片有差距, 但事實上, 如果把彌補漏洞打補丁的因素考慮進來, 性能上不會比它差. '
晶片已經成為影響社會各行業發展的支撐性產品, 高度滲透社會各個行業領域, 同時又高度影響網路安全和資訊安全.
漏洞門事件更凸顯出發展自主可控晶片的重要意義, 作為全球最大的晶片和電腦市場來說, 晶片帶來的資訊安全問題對我國資訊產業的發展影響尤為突出.
晶片國產化已到關鍵時刻, 兆芯的出現讓我們看到了曙光.
撕開一道口子
對國產CPU的攻關, 這些年國家一直花費很大力氣. 雖取得一定成效, 也暴露出諸多不足, 最大問題就是研發與市場脫節.
作為處理器領域的一匹黑馬, 2013年上海兆芯與中科院上海高等研究院, 聯想, 華力微電子一起承擔了 '核高基' 國家科技重大專項, 兆芯負責其中 '安全可靠的案頭計算機 CPU' 課題. 經過4年多努力, 由兆芯研發的ZX-C系列中央處理器已實現規模量產. 測試發現, 搭載兆芯CPU的電腦整機無故障時間已經達到了10萬小時, 完全滿足商業化量產的標準. 能做到這一點, 除了持續的研發外, 兆芯還走了一條與先前國內企業不同的路: 採用與英特爾相同的x86架構, 這使得國產 CPU 能夠與Windows視窗作業系統和應用軟體形成良好的相容. 葉峻說, x86架構在案頭辦公領域佔據絕對核心的地位, 政府, 企業辦公都脫離不了x86整機和伺服器. 十幾年來, 中國企業不斷在研製國產CPU, 為何市場上卻依舊十分鮮見? 關鍵問題就在於此.
工信部 '核高基專項辦' 計劃處處長謝學軍稱, CPU研發本身門檻的確很高, 但最難的不在於研發本身, 而在於整個產業生態鏈. 幾年前平板電腦剛出現時, 中國CPU企業向平板電腦發起了進攻, 但後來全線撤退. 為何? 當時有款火爆的遊戲叫 '憤怒的小鳥' , 但在國產CPU上卻玩不了, 只因開發這款遊戲所應用的一些工具在國產CPU上跑不起來, 與主流的x86構架不匹配. '如果不能融入這個生態, 即使將整機做得再漂亮, 用戶也無法接受和使用, 或者遷移難度非常高. ' 葉峻說, 兆芯走與英特爾相容的路, 融入Wintel生態, 也是兆芯與其他國產晶片相比, 生命力更強, 適用市場更廣的原因.
面對國際上的競爭對手, 兆芯目前仍是一個追趕者角色. 要在幾乎被英特爾壟斷的市場中分得一杯羹, 猶如在 '鐵板' 中撬出一道縫.
據兆芯整合副總裁傅城介紹, 通過這幾年蟄伏研發, 兆芯已經掌握了最核心的設計研發技術, 包括架構, 實現, 驗證, IP及相關工具鏈的設計方法, 從根本上完成了處理器研發技術的消化吸收過程. 與此同時, 人才的培養在兆芯尋求突破的道路上是格外重要的一環. 從成立至今, 兆芯吸引並培養了一大批具備x86架構通用晶片研發設計能力的本土人才, 國內研發團隊得到了快速壯大.
在挑戰巨頭的道路上, 兆芯並非單打獨鬥, 上海華力, 聯想, 上海儀電, 同方, 中科方德, 普華, 中標麒麟等這些不同領域的行業領軍企業, 圍繞著國產x86整機, 在晶片生產, 硬體整合, 系統整合, 完善應用和服務等方面, 都與兆芯進行著不同層次的合作, 在塑造, 完善國產化產業鏈和國產整機生態體繫上攜手前行.
從能用到好用
在兆芯之前, 國產CPU的性能只能達到英特爾的10%. 這也是市場中為何老是說國產晶片沒法用, 不好用, 而兆芯產品性能已達到英特爾主流產品的80%. 這是一個跨越式的進步, 使得國產CPU產品已經達到可用, 好用的水平.
作為資訊安全級別極高的金融企業, 上海銀行之前採購了首批採用兆芯CPU的整機. '從最近使用效果看, 採用兆芯的整機穩定性非常好, 完全能夠勝任諸如文檔, 表格處理, 音視頻播放, 網路瀏覽等日常辦公場景, 未出現各類軟體, 驅動不相容等現象, 基本達到國際同等晶片整機水平. ' 上海銀行資訊技術部總經理曹廣智說.
採用兆芯國產CPU的整機產品經第三方媒體測試, 均得到 '全面滿足案頭辦公應用需求' 的積極評價, 加之操作方式與基於國外晶片整機沒有任何差異的優勢, 以及聯想, 同方為國產自主可控整機構建的完善服務體系, 兆芯平台國產整機已經全面具備無縫替換國際廠商同類產品的條件.
另據上海市經信委副主任傅新華透露, 去年9月, 基於上海兆芯CPU的國產整機獲得了黨的十九大會議採購需求, 共計採購近600台, 主要供全部38個代表團會議現場辦公和民族語言翻譯使用. 根據會場使用反饋情況, 國產整機在會議期間運行穩定, 機器性能良好, 易用性強, 獲得了與會代表的認可.
2017年搭載兆芯CPU的電腦正式開售後, 2018年企業的晶片出貨量預計達10萬顆以上. '產量上來後國產CPU成本會更低, 性價比優勢將更加突出. ' 葉峻表示, 最近推出的新一代國產CPU晶片KX-5000系列, 性能已經逼近國際主流水準, 也是國內第一款支援雙通道DDR4記憶體的國產通用CPU, 兆芯將憑藉此款產品打入消費級市場.
何為DDR4? 葉峻解釋說, 記憶體條原來一直以DDR3為主流設計標準, 從2018年開始全球記憶體的規格全部升級切換到主流DDR4. DDR4比DDR3性能更好, 存儲容量更大, 功率消耗更低. 其實, 聯想早在2016年時就與兆芯提出, 2018年以後全球的主流 CPU 都會切換到DDR4, 國產晶片在研發時必須儘快推出支援DDR4的產品, 否則新品一出廠就落後主流. 聯想長風科技公司國產自主可控業務總監李朝偉說, 如果說兆芯是一顆優秀善良的心, 聯想就是要給這顆心賦予一個健壯的體魄. 原來聯想整機都全部圍繞英特爾服務, 在兆芯國產CPU 帶動下, 聯想正在用遍布全國2200個服務網點構建支援基於國產CPU的服務支撐體系, 在北京還建立國產CPU整機專用生產線.
國家核高基專項技術副總師李明樹指出, CPU研發成本高昂, 設計成本, 專利成本, 人員投入和流片等都需大量費用投入, 目前國內企業和公司與國際企業的研發投入相比仍然存在差距. 兆芯CPU 研發成果來之不易, 不僅面對著 '起步晚, 差距大, 市場壁壘高築' 困難, 能夠克服 '研發投入上的不足' 更值得欽佩.
憑藉相容x86, 生態完善等優勢, 基於兆芯CPU的國產整機已經成功進入到上海, 安徽, 福建, 濟南, 武漢等政府採購目錄. 此外, 在黨政軍等安全涉密的約5%的市場中, 兆芯已經成功佔據了相對較大的比重. 目前, 95%公開市場幾乎被英特爾壟斷, 兆芯另一個目標就是要在量大面廣的辦公電腦市場裡逐步實現進口替代, 解決國內辦公安全, 產業安全問題.