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打破x86/ARM垄断!中科院RISC-V开源处理器香山第二代核心计划明年Q1流片

来源:本站 作者:佚名 时间:03-30 手机版

RISC-V架构被认为是继x86、ARM架构之后,中国芯片产业的第三条路。

日前,2022北京微电子国际研讨会暨IC WORLD大会成功举行,中国科学院计算技术研究所研究员包云岗在大会报告中,介绍了RISC-V发展以及中科院RISC-V开源处理器“香山”等相关情况。

据介绍,香山第二代南湖架构计划在2023年第一季度流片,目标是14nm 2GHz,预计SPEC 2006得分能到20左右。

包云岗表示,香山是当前国际上性能最高的开源RISC-V处理器核,目前已确定香山经典核、香山高性能核“两核”发展目标。

经典核基于第二代香山(南湖)工程化优化,对标ARM A76,为工业控制、汽车、通信等泛工业领域提供CPU IP核;高性能核则基于第三代香山(昆明湖)性能提升,对标ARM N2,为数据中心和算力设施等领域提供高性能CPU IP核。

据了解,香山第一代内核“雁栖湖”已在去年7月15日流片,基于28nm工艺,裸片面积6.6平方毫米,单核二级缓存1MB,预计功耗5W。

中国工程院院士倪光南曾指出,目前CPU市场主要被x86和Arm架构所垄断,而中国想要打破这个局面,实现自主可控,开源的RISC-V架构将是一大机遇和发展方向。

“纯国产”芯片要来了!中科院突然宣布,7月份开始流片

芯片作为 科技 行业的基石,哪怕只有指甲盖大小,却也驱动无数的 科技 项目取得突破。大数据、人工智能、手机、PC等处理器核心都需要用上芯片。可以说世界是由芯片构成的,无处不在的芯片关系到人类 科技 的发展。

而中国14亿人口,每年都会消耗大量的芯片。只是过去几年,中国一直依赖国外进口。自从美国执行芯片规则以来,让我们意识到不能一直依赖国外,必要时刻应该掌握自主可控的生产供应链。

而中国半导体行业的局势也发生了非常大的变化,人才方面清华大学、南京大学等高校开始建立集成电路学院,或者参与国家集成电路产教融合创新平台项目。

技术方面,中芯国际也将芯片工艺制程攻克到了7nm,并实现14nm的量产。如果能获得EUV光刻机的话,也能和台积电,三星一样,完成高端芯片的生产突破。

在市场这一块,中国投入大量的资源到国产集成电路行业,促使中国芯片有更大的市场前景。

整体来看,国产半导体行业的局势正在朝着更大更强的方向前进。但是还不够,很多产业还是会用上国外技术。因此必须从底层架构出发,打造纯正的国产芯片。好消息是,中科院取得突破,“纯国产”芯片要来了。

芯片市场主流的架构是ARM和X86,但其实RISC-V也有望成为全球第三大架构处理器。RISC-V的优势在于免费,开源。任何国家、个人、企业都可以基于RISC-V开发属于自己可控的处理器。

对此,中科院计算所研究员包云岗就通过RISC-V发布了开源处理器核——香山。而香山第一版的架构“雁栖湖”即将在7月份流片,并采用台积电28nm工艺。频率可以达到1.3GHz。

“雁栖湖”和ARM高端处理器相比,已经能够在发射宽度方面比肩了。而“雁栖湖”的未来目标是取得和ARM Cortex-A76一致的性能水准。

不同于ARM,这款高性能RISC-V处理器核可以不受美国的限制。虽然采用了台积电的工艺,但是以中国芯片产业链的实力,实现国产28nm芯片制造是没有太大问题的。

中科院突然宣布“雁栖湖”7月份开始流片,进入到流片阶段意味着完成了初步的性能测试,后续再经历回片、试产、量产、封装、测试等步骤,就能实现商用上市。一款芯片到了流片阶段,基本上所有的开发工作都已完成。若想面向消费者,相信也能顺利实现。

ARM和X86架构是芯片设计行业的主流,一个主要用于移动终端,另一个是PC端的绝对强者。可是英伟达正计划收购ARM,而X86源于英特尔,两大架构都在向美国靠拢。

一旦美国形成掌控芯片设计行业的垄断权力,对各国发展半导体恐怕会带来不利。我国有领先的芯片设计能力,所以更应该从底层的设计架构做到自给自足,不受国外依赖。

相比于ARM,X86架构,RISC-V的可控程度非常高,即便是美国也没有办法阻止我们使用。正是因为这一点,中国才有可能实现真正“纯国产”芯片的突破。这一次,从设计架构到制造工艺,中国芯都开始了崛起。

相信往后还会有越来越多的纯国产芯片诞生,摆脱国外束缚。

中国拥有庞大的芯片需求,可如果不能自己生产芯片的话,就还是得依赖国外进口。一旦对方不卖芯片给中国,到时候再来准备自主生产就晚了。

所以必须重视芯片的自产能力,让真正的中国芯片做大做强,发扬光大。让国外知道,没有他们,中国芯片也可以走下去。

对此,你有什么看法呢?

倪光南:未来主流CPU架构格局中,RISC-V将与x86、Arm三分天下

2021年12月20日,第十六届“中国芯”集成电路产业促进大会在珠海举行。 中国工程院院士倪光南在会上指出,目前CPU市场主要被x86和Arm架构所垄断,而中国想要打破这个局面,实现自主可控,开源的RISC-V架构将是一大机遇和发展方向。在未来 世界主流CPU架构格局中,RISC-V架构将有望达到三分天下有其一。

资料显示,RISC是一种精简指令处理器,其起源于美国加州大学伯克利分校的EECS部门的计算机科学部门的David Patterson教授及其团队的一项课题研究的产物。RISC-V则是David Patterson教授团队研制发的第四代精简指令处理器架构。

而David Patterson教授研究RISC,主要是由于当时英特尔、Arm等CPU厂商对于CPU架构的授权要求较高,授权费也非常高昂,有没有其他的开源的或者免费的CPU可以使用,因此决定从零开始设计一套全新的CPU架构,在RISC-V设计成功之后,已将其免费开源。

但随着2018年中兴事件的爆发,特别是在2019年华为被美国列入实体清单之后,由于Arm有研发中心在美国,导致了Arm在当时也不得不遵循美国禁令,暂时对华为进行了断供。由此进一步引发了中国乃至全球厂商对于开源的不受限制的RISC-V架构的追捧。

根据RISC-V基金会的数据显示,目前其会员已有超过2000家,覆盖了70个国家。而在此之前的2018年,则只有不到200家左右的会员,足见RISC-V近几年发展之迅猛。这也与中国厂商的大力支持密不可分。

目前,在RISC-V基金会仅有的14家最高级别的会员当中,中国厂商就占据了9家。包括阿里巴巴(平头哥半导体)、华为、中兴、赛昉 科技 、紫光展锐、西姆计算、中国科学院软件研究所(ISCAS)、中科院计算所(ICT)、成为资本。另外,在RISC-V基金会的战略会员中,中国厂商也是非常之多。

去年,RISC-V基金会总部已经已从美国迁往瑞士,此后可摆脱美国贸易制裁的影响。这也进一步解除了国内对于发展RISC-V的后顾之忧。

根据Semico Research预测,到2025年,RISC-V CPU内核的出货量将达到624亿个,2018-2025年复合年增长率高达146.2%。其中在工业领域将以167亿个核心的出货量居于领先位置。

以下为倪光南院士演讲实录(略有修改):

各位领导、各位嘉宾、女士们、先生们

大家下午好!

很高兴受邀参加2021第十六届“中国芯”集成电路产业促进大会暨中国芯优秀产品征集结果发布仪式。

众所周知CPU(中央处理器)架构是芯片产业链的龙头,它不仅决定了CPU的性能,而且在很大程度上引领了整个芯片产业。尤其是对设计人才培养、设计工具(EDA)、芯片IP库、应用生态等环节有重大影响,此外,也影响到芯片的生产、测试、封装等等环节。近年来包含微处理器的SoC产品在芯片产品中的比重已增大到70%以上,这说明CPU架构对芯片产业的影响正继续增长。

中国芯片产业经过这些年的发展,一些企业已经在业界取得了很大的成就,目前市场上已经有多家国产CPU架构并存(例如飞腾、华为、申威、龙芯、海光、兆芯等等)。不过从长远看,主流的CPU架构具有很强的垄断性,今后世界市场上主流CPU大概率是被x86和ARM两家所垄断,而它们都是美国公司的产权。由此可见,我国现存多种CPU架构并存的格局难以取得竞争优势,这样我国芯片业最终仍然很难摆脱受制于人的局面。

近年,一种新兴的、开源RISC-V精简指令集CPU架构为我们芯片业发展提供了机遇。RISC-V架构由美国加州大学伯克利分校计算机科学部门于2010年发明,它采用开源模式,用户可自由免费地使用该架构进行CPU设计、开发并添加自有指令集进行拓展,自主选择是否公开发行、或商业销售、或更换其他许可协议、或完全闭源使用。

去年,领导这个开源社区的RISC-V基金会已从美国迁往瑞士,可摆脱美国贸易制裁的影响。该芯片的领军人物David Patterson教授已在深圳与清华建立联合实验室。这几年,我国产学研用各界通过评估和试用,普遍认为RISC-V架构先进,功能完善,有可能在AI、IoT、大数据、云计算等等新一代信息技术领域获得市场优势,从而在未来世界主流CPU架构格局中,达到三分天下有其一。

为此,建议我国可适当聚焦RISC-V架构发展芯片产业,使我们能抓住快速发展中国芯片产业的机遇,并不受外国垄断架构的制约,将芯片业发展主动权牢牢掌握在我们自己手中。鉴于RISC-V采用开源模式,这并不需要大量资金投入,而主要是确立技术路线,组织和调动好开源社区,开源人才,进行相应的政策引导等等,以充分发挥我国举国体制优势,丰富的人才优势和超大规模市场优势。

我们高兴地看到,在开源领域,我国 科技 人员已经创建了一些开源社区,并拥有了相当话语权甚至一定的主导权,例如OpenEuler、OpenHarmony等等,这表明中国开源界正在实现新的创新突破,逐渐从开源大国走向开源强国。在这样的大背景下,近期,我们正在和软件所、一些高校和企业等同团中央的中国光华 科技 基金会共同策划,发起成立RISC-V生态专项基金,期望能得到 社会 各界的大力支持,快速形成推进中国RISC-V开源芯片发展的动力,使其成为支撑我国信息技术体系的一块基石。希望借助开源的强大生命力,在推动本国 科技 事业发展的同时,也为世界开源界作出卓越贡献。

最后,让我们芯片业界和与世界同行一道,拥抱RISC-V开源芯片新潮流,充分利用开源模式,协同世界开发者共同推进开源RISC-V的发展,同时为快速发展我国芯片产业、为构建人类 科技 命运共同体而做出贡献!

谢谢大家!

国产CPU历史性跨越,打破ARM和英特尔垄断,龙芯这次太争气了

导读:国产CPU历史性跨越,打破ARM和英特尔垄断,龙芯这次太争气了!

众所周知,在经历了华为事件以后,很多人都明白了自主研发半导体芯片的重要性,中国作为全球最大的制造基地,同时又是一个 科技 大国,所以我们每年对半导体芯片的消耗量都是巨大的,根据相关数据统计显示:中国每年从国外进口的芯片规模都超过了2万亿,这不仅超越了石油,而且还成为了中国第一大进口商品,足见国产 科技 企业对国外芯片的依赖程度有多深;而严重的依赖国外半导体芯片,也导致国产 科技 企业的发展很容易被人卡脖子。

如今在国内芯片市场上,已经掀起了一股研发和生产芯片的潮流,很多 科技 企业都开始加入到了自研芯片的阵营中,但其实造芯片就和盖房子是一样的,也需要打地基,而芯片的地基就是芯片设计架构;虽然很多人的注意力一直都放在芯片的研发和生产上,但是芯片的架构设计研发无疑也是十分重要的。

芯片的底层架构,也就是芯片指令集,这是CPU芯片的专用语音,在CPU芯片执行任务命令时,需要将执行的命令给翻译成CPU语言,而这种语言就是我们所说的指令集,它也是芯片最底层的架构;而目前全球主流的芯片架构主要有三大巨头,它们分布是X86、ARM、MIPS,在这三大芯片架构里英特尔的X86和ARM架构几乎垄断了大部分的芯片底层架构市场。前不久,全球三大芯片架构之一MIPS就突然倒下,这一芯片架构所属公司宣布将放弃继续设计该架构,并全身心的投入到RISC-V阵营进行研发。

据悉,RISC-V架构是一种免费的、开源的芯片底层架构,目前在全球芯片市场上也正在不断地兴起。因为它不受到美国 科技 巨头的垄断,同时又不受美国芯片禁令的限制,所以深得国产芯片企业的青睐,而马云阿里巴巴旗下的平头哥半导体就一直在研究RISC-V架构芯片,经过多年的努力,阿里平头哥曾发布了玄铁910芯片,而这一芯片正是RISC-V架构芯片,从性能上来看,与ARM架构的芯片相比,也几乎没有太大的差距。

除了阿里平头哥半导体以外,还有我国的龙芯中科也在自主研发自己的芯片底层架构,近日,龙芯已经正式宣布,成功研发自主指令集架构Loongson Architecture,这一架构此前是依托MIPS指令集架构所研发,但现在龙芯已经完全抛弃了MIPS指令集架构,所以就成为了第一款国产自主研发的芯片架构,可以说这一次龙芯的突破,不仅打断了ARM和英特尔对芯片架构的垄断,而且还成为了国产CPU的 历史 性跨越。

龙芯架构(LoongArch)为了证明完全自主研发,龙芯甚至还专门对其进行了深度的知识产权评估。基于这一芯片架构,龙芯自主研发的3A5000处理器芯片已经成功流片,这对于国产半导体芯片产业的发展来说,意义十分的重大,可以说这一次龙芯实在是太争气了,目前国产 科技 企业大多数都还在使用美国的芯片架构进行芯片研发,像华为就使用的是ARM架构,虽然说华为已经买断了ARM架构的研发权限,但是依然难免会让人觉得有一天会受到打压,而龙芯的这一次突破,就给了华为等国产 科技 企业全新出发的机会,不知道对此你是怎么看的呢?

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