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中央處理器，大眾更喜歡叫它的“洋名”——CPU。2019 年 5 月，當(dāng)美國(guó)商務(wù)部將華為列入“實(shí)體名單”時(shí)，很多人都質(zhì)疑，如果美國(guó)禁售 CPU 給中國(guó)，那我們有替代方案嗎？
相較于這樣的問(wèn)詢，筆者則更為悲觀一些，如果美國(guó)禁售 CPU，我國(guó)的科技水平將倒退到什么地步？
我們先看看國(guó)際領(lǐng)先水平的位置在哪里？毫無(wú)疑問(wèn)，標(biāo)桿就是英特爾和 AMD。
從桌面級(jí) CPU 天梯圖來(lái)看，在英特爾產(chǎn)品陣營(yíng)中，九代酷睿中的至強(qiáng) W-3175X 屬于最強(qiáng)配置，十代酷睿的 i9-10980XE 緊隨其后。
作為英特爾最強(qiáng)的桌面級(jí) CPU，和其他九代處理器一樣，至強(qiáng) W-3175X 處理器采用 14nm 制程工藝。該處理器擁有 28 核心 56 線程，基礎(chǔ)頻率 3.1GHz，最高可實(shí)現(xiàn)全核 5.0GHz，三級(jí)緩存高達(dá) 38.5MB，內(nèi)存支持 6 通道 DDR4-2666，最大支持 512GB 內(nèi)存，TDP 高達(dá) 255W。
i9-10980XE 是目前十代酷睿性能最強(qiáng)的桌面級(jí)處理器。其采用 10 nm 制程工藝，擁有 18 核心 36 線程，24.75MB 三級(jí)緩存，基準(zhǔn)頻率 3.0GHz，睿頻 2.0 加速最高 4.6GHz，睿頻 Max 3.0 加速最高 4.8GHz，支持四通道 DDR4-2933 內(nèi)存，支持 72 條 PCIe 3.0，熱設(shè)計(jì)功耗 165W，搭配 X299 系列主板。
英特爾各世代代號(hào)和制造工藝
除了性能領(lǐng)先的兩款產(chǎn)品，英特爾在 14nm 工藝節(jié)點(diǎn)上有多個(gè)世代的產(chǎn)品。
從桌面級(jí) CPU 的產(chǎn)品線豐富程度來(lái)說(shuō)，AMD 并不能和英特爾抗衡，但是由于臺(tái)積電工藝的加成，AMD 還是在高端處理器市場(chǎng)給英特爾造成了麻煩。AMD 三代銳龍中的 ThreadRipper 3970X 以及 ThreadRipper 3990X 占據(jù)桌面級(jí) CPU 性能榜的最高兩個(gè)位置。另外，按照榜單，二代銳龍中的 ThreadRipper2990WX 性能也比英特爾至強(qiáng) W-3175X 更強(qiáng)悍。
作為桌面級(jí) CPU 最強(qiáng)的 ThreadRipper 3990X，其采用臺(tái)積電 7nm 工藝，擁有 64 核心和 128 線程，二級(jí)緩存 32M，三級(jí)緩存 256M，支持 TDP 技術(shù)。
看完英特爾和 AMD 桌面級(jí) CPU 性能，我們也就看過(guò)了當(dāng)今世界桌面級(jí) CPU 技術(shù)的最前沿。
除了桌面級(jí) CPU，我們關(guān)注的另一個(gè)點(diǎn)是服務(wù)器級(jí) CPU 的發(fā)展。
從上圖可以看出，服務(wù)器級(jí) CPU 的前十名只有英特爾的產(chǎn)品，在第十一位我們看到了 AMD EPYC 7551。
作為英特爾最強(qiáng)的服務(wù)器級(jí) CPU，至強(qiáng) 8180 屬于 Xeon Platinum 系列，采用英特爾 14nm 工藝制造，擁有 28 核心和 56 線程，主頻為 2.5GHz，通過(guò)睿頻加速技術(shù)能夠達(dá)到 3.8GHz，三級(jí)緩存 38.5MB，支持 2666MHz 的 DDR4 內(nèi)存。當(dāng)然，其 8.1 萬(wàn)元的售價(jià)也是非常高昂的。
接下來(lái)，讓我們看看國(guó)產(chǎn) CPU 的水平，先來(lái)看看國(guó)內(nèi)有哪些參與到 CPU 領(lǐng)域的公司。
A 陣營(yíng)是通過(guò)獲取架構(gòu)授權(quán)來(lái)運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，主要有華為、上海兆芯、蘇州宏芯、天津海光和剛剛倒閉的華芯通。
B 陣營(yíng)是通過(guò)開源架構(gòu)來(lái)運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，主要是阿里平頭哥。
C 陣營(yíng)是通過(guò)自研機(jī)構(gòu)來(lái)運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，主要有中科龍芯、天津飛騰和北大眾志。
當(dāng)然，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的 CPU 產(chǎn)品還有用于超算、物聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)等領(lǐng)域的，不過(guò)這些產(chǎn)品并不在本次文章的討論范圍。
我們先看 A 陣營(yíng)。華為是其中的代表，基于 ARM 架構(gòu)，華為的服務(wù) CPU 已經(jīng)業(yè)界領(lǐng)先。華為在 2019 年 1 月向業(yè)界發(fā)布的高性能數(shù)據(jù)中心處理器——鯤鵬產(chǎn)品系列。其中，低功耗級(jí)鯤鵬 916 處理器采用 16nm 工藝，支持 24 個(gè)內(nèi)核，主頻 2.4GHz，功耗低至 75w；極致效能級(jí)鯤鵬 920-3226 和鯤鵬 920-4826 處理器采用 7nm 工藝，支持 32 和 48 個(gè)內(nèi)核，主頻 2.6GHz，單位功耗的計(jì)算性能表現(xiàn)優(yōu)秀；極致性能級(jí)鯤鵬 920-6426 處理器采用 7nm 工藝，支持 64 個(gè)內(nèi)核，主頻 2.6GHz。按照華為官方的說(shuō)法，在工作效率方面，鯤鵬 920-6426 比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高 30%。
A 陣營(yíng)里面的華芯通今年剛剛倒閉，其從事的是 ARM 架構(gòu)服務(wù)器芯片，品牌是昇龍（StarDragon）。目前該公司已經(jīng)解散，就算美國(guó)禁售 CPU 真的來(lái)了也幫不上忙。
上海兆芯、蘇州宏芯和天津海光都是 X86 架構(gòu)的“拿來(lái)主義者”。
上海兆芯通過(guò)引入中國(guó)臺(tái)灣威盛 VIA 獲得了 X86 指令集的授權(quán)，產(chǎn)品系包括 ZX-C 系列、KX-4000 系列和 KX-5000 系列，其最新的 KX-6000 系列基于臺(tái)積電 16nm，性能方面官方說(shuō)法是和國(guó)際主流的 Intel i5 水平相當(dāng)。根據(jù)兆芯的公告，未來(lái)的 KX-7000 系列將采用臺(tái)積電 7nm 或以下，性能和同期國(guó)際領(lǐng)先水平看齊。不過(guò)考慮到 KX-7000 系列核心頻率只有 2.0GHz，應(yīng)該難以和九代酷睿和 7nm 銳龍抗衡。
蘇州宏芯的產(chǎn)品源于 IBM 的 PowerPC 指令集和內(nèi)核設(shè)計(jì) IP 的授權(quán)，瞄準(zhǔn)的是高性能的服務(wù)器 CPU。該公司目前還沒有拿得出手的產(chǎn)品。
天津海光通過(guò)拿到 AMD 的熱門處理器 ZEN 的設(shè)計(jì) IP 在 2018 推出了 Dhyana X86 處理器，該芯片被稱為中國(guó)版的 EPYC。不過(guò)根據(jù) AMD 的澄清聲明，AMD 與海光的合作，僅涉及當(dāng)時(shí)那一代的技術(shù)許可，而不包含額外的技術(shù)授權(quán)，因此海光雖然有當(dāng)前國(guó)內(nèi)芯片最強(qiáng)的單核能力，但是未來(lái)如何還未可知。
A 陣營(yíng)幾家公司的產(chǎn)品均是基于歐美公司的授權(quán)指令集，如若遇到美國(guó)禁令基本屬于零戰(zhàn)力狀態(tài)。
B 陣營(yíng)如果按照數(shù)量來(lái)說(shuō)并不少，包括芯來(lái)科技、華米科技、樂(lè)鑫、北京君正、核芯互聯(lián)和飛利信都在通過(guò)開源指令集架構(gòu) RISC-V 做事情，不過(guò)他們目前大部分都是專注在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)，并沒有躋身于 CPU 市場(chǎng)。
B 陣營(yíng)在 CPU 市場(chǎng)值得關(guān)注的是阿里平頭哥，我們都知道平頭哥之前發(fā)布了基于 RISC-V 的 IP 核玄鐵 910，不過(guò)該核心主要用于 5G、人工智能以及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。之所以把平頭哥列入進(jìn)來(lái)，主要是其未來(lái)規(guī)劃的玄鐵 960 將是真正的 CPU。不過(guò)，該 CPU 用于哪個(gè)領(lǐng)域還未可知。
綜上所述，C 陣營(yíng)中企業(yè)的當(dāng)前水平基本代表了國(guó)產(chǎn)自主研發(fā) CPU 的真實(shí)實(shí)力。
中科龍芯于 12 月 24 日當(dāng)天發(fā)布了 3A4000/3B4000 處理器。作為龍芯 3 系列的最新型號(hào)，龍芯 3A4000 采用 28nm 工藝，性能比 3A3000 性能提升一倍。主頻方面，龍芯 3A4000 主頻提升至 1.8GHz-2.0GHz，內(nèi)存升級(jí)為 DDR4 接口，支持動(dòng)態(tài)調(diào)頻調(diào)壓。官方表示，除流片廠家提供的基本設(shè)計(jì)環(huán)境，龍芯 3A4000/3B400 沒有使用任何第三方 IP，全面適配龍芯桌面電腦、服務(wù)器。在服務(wù)器性能上，3B4000 能通過(guò) CPU 直連行成四路服務(wù)器，綜合性能是上一代產(chǎn)品 3B3000 雙路服務(wù)器的四倍以上。按照龍芯總裁胡偉武的說(shuō)法，龍芯 3A4000 相當(dāng)于 AMD“挖掘機(jī)”的實(shí)力，后者發(fā)布于 2014 年。
天津飛騰 9 月份發(fā)布了 FT-2000/4 微處理器，該產(chǎn)品集成 4 個(gè)飛騰自研處理器內(nèi)核 FTC663，采用 16nm 工藝流片，主頻最高 3.0GHz，支持雙通道 DDR4-3000 內(nèi)存，典型功耗 10W。芯片性能相比飛騰上一代桌面 CPU 提升了 1 倍。按照飛騰的官方說(shuō)法，F(xiàn)T-2000/4 的性能相當(dāng)于 2016 年 i5-6400T。同時(shí)根據(jù)飛騰發(fā)布會(huì)的消息，多路服務(wù)器芯片的樣片已經(jīng)返回，飛騰正在進(jìn)行測(cè)試，這顆芯片也采用了 16nm 工藝，可以達(dá)到 2.2GHz 主頻。與原來(lái)的產(chǎn)品相比，增加了對(duì)雙路到八路的支持，性能成倍提升。
北大眾志雖然也是經(jīng)由 AMD 授權(quán)的 X86 指令集，不過(guò) UniCore-2 微處理器核屬于自研核心，進(jìn)而研發(fā)出自研芯片 PKUnity86-3。采用 40nm 生產(chǎn)工藝，CPU 典型工作頻率 1.8GHz，峰值功耗 5W，由于來(lái)源于 X86 架構(gòu)，軟件兼容性要好于龍芯的芯片，不過(guò)性能和現(xiàn)在的龍芯還有著不小的差距。
因此，當(dāng)前國(guó)內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的桌面級(jí)和服務(wù)器 CPU 的頂級(jí)水準(zhǔn)就是天津飛騰。如若美國(guó)此時(shí)禁運(yùn) CPU 產(chǎn)品到中國(guó)，并且封鎖相關(guān)的技術(shù)，那么中國(guó)將重回 2016 年，我們將被迫進(jìn)入“慢生活”。
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