浅析正在起步的国产CPU

国产CPU的发展,需要经历两关,一个是整机厂的普及率;一个是软件生态。CPU做出来了,整机、操作系统、软件、云服务、运维等一条龙的产业链全部都参与配套和研发,才是一个健康的循环体系。

龙芯CPU从研发到最后被市场承认,这中间走了很大的弯路,2010年研发了九年的CPU流片多次失败后终于拿到正品了。从理论上讲,当时采用65nm工艺,核多,浮点峰值性能高,放眼全球都是领先的产品。但就是这样一个高性能芯片,却连操作系统都启动不了,之后龙芯攻关32nm八核芯片,但芯片回来后问题太多,还是无法装机。

一个大圈子走完,龙芯终于调整方向,不再追求高大上,先从基础的单核微结构开始,2013年龙芯暂停了16核流片,转向做精四核芯片,并重视兼容问题。在系统层面,龙芯设定从CPU、BIOS到操作系统的规范,统一架构,方便打印机、扫描仪等外设接入;中间环节龙芯选择关键的API接口加以构建,让以后搭积木有东西可用;应用层面,深入优化了浏览器,办公软件,版式文件等应用,到了2016年,龙芯CPU获得基本好用的结论。

支撑龙芯最终走出泥潭的,是那些简单的,应用环境严苛的,门槛高的军工项目,例如北斗等小订单,在龙芯最难的几年,正是因为这些小批量的单子让龙芯活了下来,并且顺利走到资本市场。

11月初,阿里巴巴在2022云栖大会上宣布自研CPU倚天710已经大规模应用。目前倚天710已在阿里云数据中心大规模部署,并以云的形式服务于阿里巴巴和多家互联网科技公司,算力性价比提升超30%,单位算力功耗降低60%,这是中国首个云上大规模应用自研CPU。2021年双11期间,天猫双十一核心交易系统平滑迁移至倚天710云实例,算力性价比提升30%,性能和网络宽带性价比提升40%以上。

对于中国信创产业的发展,有几个主要的阶段值得关注,首先就是CPU从无到有,也就是从“0到1”的问题,到了2019年,我国通处理器只占主流产品的一成左右,也就是基本可用;到2021年之前,CPU的服务能力得到很大提升,整体性能比之前提高两倍,CPU和硬件之间的磨合也得到解决,每台整机都配备了操作系统,信创产业的重点开始向软件过渡;第三阶段就是应用生态阶段,即从操作系统和硬件结合的问题转向操作系统和应用结合的问题。

本轮信创产业的发展是中国的IT系统大规模的上云,很多单位上云和信创替代是同时发生的,这让国产CPU、中间件、数据库等产品替代具备了很高的灵活性。以前很多单位不敢换CPU,但CPU资源被云化之后,使用者来回切换底层的CPU更方便了,这使得国产CPU有了顺滑的替代逻辑。

更进一步的发展,这里面还有几个环节要打通:

  1. 自主IP核,这是比CPU和操作系统更底层的核心技术,一旦在IP环节被卡脖子,比如未来得不到ARM和X86的架构授权,连带着许多应用都不能跑;
  2. 自主产权和自主生产的芯片,没有芯片,再好的技术也是纸上谈兵;
  3. 基于自主指令系统的软件生态;
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