兆芯：国产芯片生态为重，自主可控不只是芯片

摘要：系统漏洞及信息安全问题的频发，使得国产芯片的自主可控成为近些年来的焦点问题，本刊编辑采访了上海兆芯集成电路有限公司副总经理罗勇博士，就当下国内集成电路市场发展相关问题进行了探讨。

关键词：芯片；自主可控；国产化

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2018.8.003

长久以来，国内半导体市场始终面临着自给率严重不足的问题，尤其国产通用CPU，包括服务器、个人电脑、工业应用领域在内的国产核心集成电路市场占有率几乎为零。为了打破这一局面，逐步实现自主可控，自主创新就成了必由之路。本刊编辑采访了上海兆芯集成电路有限公司副总经理罗勇博士，就当下国内集成电路市场发展相关问题进行了探讨。对标国际标准

作为国内知名x86系统解决方案供应商，兆芯同时掌握中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）及芯片组三大核心技术，其自主研发的国产x86解决方案包括开先和开胜两大系列，开先系列面向桌面整机（包括各类台式机、笔记本）、嵌入式产品，开胜系列则面向服务器产品。

谈到兆芯x86解决方案整体性能时，罗勇博士表示，兆芯处理器的整体性能已经能够对标国际主流标准，以ZX-C系列CPU及KX-5000为例，已经可以对标Intel第六代i3处理器，主机频率可以达到2GHz，对于日常办公应用、4K解码，甚至运行使命召唤、古墓丽影等主流3D游戏已经毫无压力。而考虑到3GHz频率已经开始成为主流，兆芯又跟进了最新的KX-6000系列，其整机性能对标Intel的i5系列处理器，包括运行现在最火的（也是对计算机性能要求很高的） “吃鸡”游戏，仍可流畅运行。

在集成电路尤其是处理器芯片方面，要真正解读一项技术需要花很长时间，才能避免出现系统漏洞、安全问题，或在出现安全问题时及时查出原因并修复。兆芯用6年时间研发了ZX-C和KX-5000两代处理器，从而完全解读了x86系统架构及相应技术。

兆芯设计ZX-C系列用了4年时间，罗勇博士坦然表示，设计出的处理器虽然在功耗和面积上控制得很好，单核性能提升了20%，多核性能提升了两倍，但是并没有达到预期目的，同时发现在设计过程中走了很多弯路，因而进一步研发了KX-5000系列。这一代芯片又将单核做了大幅度修改，同时将多核全部引入，打通了l/O频率，从而达到现在能够对标Intel第六代i3处理器的性能，从而满足日常办公、大型游戏等应用需求。自主可控不该只考虑芯片架构

近年来，随着计算机系统漏洞问题及中美贸易战的出现，自主可控再一次成为国家发展规划中的关键词。罗勇博士告诉记者，兆芯选择基于x86研发自己的微架构是考虑到x86架构拥有成熟的系统生态，而且不存在核与授权的问题。相比于海光的系统架构，兆芯系统架构在演进、升级等方面是完全自主的，不存在授权问题。

近两年的网络漏洞其实是芯片组中出现的问题。兆芯拥有完全自主的GPU和芯片组，从而能够很好地规避这一问题。现在兆芯的GPU是集成在CPU芯片中的，即集成显卡。罗勇博士称，将来随着国产GPU需求不断扩大，也可能将GPU独立来做。但是芯片组一直是独立的，例如开先ZX-C系列处理器配合自主研发的ZX-100S芯片组，而开先KX-5000系列处理器和后续产品都会采用SoC架构，将芯片组功能与CPU核心等整合到一颗芯片上，可选择性配合ZX-200 l0拓展芯片，满足多样化外设接口需求。

另外，在军工领域，尤其是军用装备上对国产化刚需很强，即使用10颗国产芯片去替代3颗Intel芯片，也是必须的。在这样嵌入式及特殊垂直行业兆芯虽然相对起步较晚，但是逐渐有更多产品出现并取代国外芯片。

谈到半导体产业自主可控，罗勇博士不无担心，其实就半导体产业链自主可控来讲，国内往往过度强调生产、架构，但却忽略了设计工艺和设计工具（EDA）。还存在很多问题，包括以下几个方面：第一，技术并没有达到，可靠性、稳定性及生态兼容性问题仍有待改进；第二，设计工艺方面，TSMC及华虹宏力虽然给国产芯片解决了一定问题，但是仍难以对标国际高端能力；第三，EDA方面，到目前为止，最大三家公司

Synopsis.Cadence. Mentor Graphics都是美国公司，国内还没有一个大型整体的设计工具。

产业生态兼容性

x86最大的优势在于生态兼容上。国内现在很多系统芯片做得确实很好，但是由于用户大量的应用是基于Windows系统的，而国产芯片并不兼容，带来无法推广的问题。罗勇博士谈到，市场生态是慢慢积累下来的，Intel和微软用40年做的生态，没有一家芯片厂商可以在短时间内将其替代。我们更应该尊重原有生态，并基于此开发自己的产品。

兆芯设计的处理器到目前为止针对国内桌面应用，在单核、多核性能上已经表现很好，整机性能可以对标Intel的i3和i5处理器，基本可以满足桌面的主流应用。由于现在绝大部分软件生态都是建立在x86架构的Windows系统基础上的，因而兆芯处理器可以很好地兼容其配套的外设、软件及驱动。

借助新兴领域，直面国际竞争

随着新兴技术的不断兴起，罗勇博士表示，兆芯现在关注下一代的规划，包括Al、边缘计算、异构计算等。因为这些市场本身刚刚起步，Intel也只是领先两三年，不像云存储、处理器领域领先二十年，你得一步一步追。

对于这些新兴领域，我们更有希望做出性能相近，针对中国市场有更多差异化的东西，我们做国产芯片迟早要到市场直面国際竞争，而这些新兴领域就是我们实现差异化竞争的关键。兆芯下一代芯片一定不只是在桌面性能提升、容量扩大，也包括针对这些新兴领域的应用能力。

参考文献：

[1]王金旺“中国芯”稳步发展，高端芯片仍待突破[J]电子产品世界，2017（1）：25-26

[2]乔北，兆芯：以自主x86架构实现硬件安全[J]电子产品世界，2017（6）：19-20

[3]任泽坤芯片厂商引领广电的人工智能化[J]电子产品世界，2017（10）：23-24

[4]王莹Al与软件定义可满足智能物联网对终端芯片的需求，20187（1）：24-26