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這9大國產芯片企業能撐起中國芯的明天嗎 2016-03-03 12:59:24 來源:摩爾精英

2018-04-22 23:30:42
文章內容
這9大國產芯片企業能撐起中國芯的明天嗎
2016-03-03 12:59:24 來源:摩爾精英

一直以來缺“芯”少“魂”是中國計算機產業的心病,除國防軍工和信息安全領域使用龍芯、申威、飛騰等國產CPU之外,民用市場上的國產計算機基本沒有“中國芯”,中國每年需要進口的芯片的資金已經超過每年進口的石油總價,高達2000多億美元。

近年來,國家對集成電路產業發展高度重視,成立了擁有1200億元人民幣的集成電路大基金扶持產業發展,先後與IBM、VIA合資/合作成立兆芯、宏芯,並大力扶持展訊、海思、聯芯、新岸線等ARM陣營IC設計公司茁壯成長,那麼各家在2015年各取得哪些技術成果?或者說2015年國產芯片哪家強?


龍芯

龍芯在2015年對龍芯可謂是豐收年,於年中發布的GS464E可謂裡程碑式的突破,在SPEC2000測試中,整數和浮點性能成倍提升——SPEC2000 GCC4.8編譯器跑分為:整數764/G、浮點1120/G,使用LCC編譯器跑分為:整數828/G、浮點1578/G。特別是其浮點性能已經接近了Intel IVY。3A2000也得益於新微結構實現相較於3A1000性能提升1倍,不僅一掃3A1000和3B1000時代的憋屈。

從表中可以看出,龍芯和Intel,最大的差距在主頻上。其次才是制程和微結構的差距。

龍芯正在流片的3A3000,針對GS464E的瓶頸做了改進,將定點發射隊列從16項提升到32項,將浮點發射隊列從24項提升到32項,並提升了緩存和主頻。期待3A3000流片歸來後的表現。



申威

因為某些原因申威始終帶著神秘色彩,而且公開資料也非常少,即便了解到情況也怯於下筆。

2015年申威的超算芯片性能達到Intel第一代至強PHI計算卡的水平,而且有著更好的性能功耗比,在設計理念上也更先進,並被用於采用純自主技術的100P超算。

筆者曾認為申威專注於超算芯片,放棄了桌面芯片的進一步研發,但事實證明筆者低估了申威的技術實力,在完成超算芯片研發的同時,申威還發布了新一代桌面芯片,該芯片采用中芯國際40nm制程,主頻1.6G,功耗40-50W,根據SPEC2000測試,整數超過1000分(@1.6G主頻)。

目前,申威也積極進軍黨政軍安全PC市場,並對龍芯、飛騰、兆芯等做安全市場的IC設計公司造成沖擊。目前申威桌面芯片的性能基本滿足黨政軍辦公需求,真正的短板在軟件支持上。

此外,在服務器芯片方面,申威也正在積極開發一款16核服務器芯片。



飛騰

飛騰後仿制過德州儀器的DSP,做過Intel的安騰,仿制過流處理器,仿制過UltraSPARCT2,先後更換IA-64、SPARC、ARM三個指令集,將合作單位折磨的痛不欲生。

在飛騰購買ARM指令集授權後,飛騰於2015年發布了自主設計的微結構和CPU。

2015年,飛騰(ARM)有“火星”和“地球”2款產品。“地球”是一款4核CPU,微結構是國防科大自主研發的“小米”,是一款桌面CPU。“火星”的微結構也是“小米”,“火星”擁有64核心,主頻達2G,制程工藝28nm,功耗120W。雖然“火星”單核性能較弱,但依靠核心數量優勢,在Spec 2006的模擬器測試中,多核整數分數達672,浮點分數585,足以和Xeon E5-2699v3相媲美(Xeon E5-2699v3整數、浮點成績分別是680和460)。

誠然,目前的“小米”還無法與Intel的ivy、haswel相比,但在ARM陣營中,根據模擬器測試成績,單核性能是強於ARM Cortex A57的(筆者認為SPEC2006整數9.6/G是開auto parallel的結果,關autoparallel,使用GCC,將來實測有7/G就是勝利)。

目前,“火星”和“地球”都在流片中,估計2016年年中會有好消息。



君正

君正在2015年和三星合作,使君正產品能夠獲得三星正在推廣的Tizen系統的支持。並推出了針對智能穿戴芯片市場和物聯網芯片市場的M200和X1000。這兩塊芯片最大的優勢就是在性能夠用的前提下,非常廉價且功耗很低。君正打算將X1000賣到15-20元,搭載X1000的開源開發板可以賣到100左右。極低的價格再加上芯片本身又集成了RAM,外圍電路相對簡單,X1000甚至可以跨界充當“超級單片機”。

由於嵌入式芯片在軟件方面也是底層+OS+應用軟件,底層+OS往往由芯片供應商解決,而應用軟件一般按需求定制。這導致在智能可穿戴市場,相當一部分可穿戴產品和應用軟件具有專用性,軟件生態鏈相對較短,加上應用需求的多樣化,導致不能用一套通用方案來滿足所有人的要求,所以在這個領域沒有某個廠商可以實現壟斷。

因此,在智能穿戴市場未必會出現PC和手機市場那樣贏著通吃的情況,而這就給君正一個機會,比如某個正在做WIFI音響的創客團隊,就因飛思卡爾前段時間漲價30%,而選擇了廉價的X1000芯片,並訂購了1萬片做測試。

智能穿戴芯片和物聯網芯片對性能要求不高,君正的產品完全滿足性能要求,而Intel的愛迪生雖然性能強悍,但頗有大炮打蚊子的嫌疑。ARM陣營IC設計公司受制於相對較高的授權費,在芯片產量較小的情況下,並不具備價格上的競爭力。

因為對性能要求較高的應用場景相對較少,大部分應用場景更關注低功耗、廉價、尺寸等因素,所以智能穿戴芯片和物聯網芯片市場真正的競爭力不是性能,而是功耗、廉價和軟件支持。因此,就不比較性能了。


宏芯

由於引進技術中,往往有這樣一個過程,先貼牌,後仿制,再修改原始設計,最後在將引進的技術融會貫通後自主創新。因此,宏芯2015年發布的CP1,其實就是IBM的Power8的馬甲。根據宏芯公布的PPT,要走完貼牌、仿制、修改、自主創新這個過程基本要到2018—2019年的CP3。祝宏芯能用5年時間實現技術的消化吸收和推陳出新。

兆芯

2013年,上海市國資委下屬的上海聯投和台灣VIA合資兆芯,上海聯投注資12億元人民幣,還承接了核高基1號專項,獲得了不少於70億的項目經費。

兆芯的產品線很長,根據兆芯官網的資料,有智能機頂盒解決方案、智能手機解決方案、台式機解決方案、筆記本解決方案。其中智能機頂盒解決方案、智能手機解決方案的CPU核購買自ARM,GPU用的是購買自S3的技術,到底是買S3的技術授權,還是購買全套技術資料,因具體交易細節尚未披露也就不得而知了。如果是購買了S3全部知識產權,並可以此為平台開發自己的產品,那麼兆芯(GPU)將會是景嘉微電子的強力競爭對手。

兆芯的台式機和筆記本解決方案所用的X86芯片,但存在知識產權瑕疵——VIA的X86授權源自收購Cyrix,但在Intel收緊X86授權後,VIA遭受Intel專利大棒暴擊,使VIA的橋片銷聲匿跡。在英特爾與美國聯邦貿易委員會(FTC)達成協議後,英特爾需向VIA提供x86授權協議延長至2018年4月。

目前,兆芯有ZX-A和ZX-C兩款X86芯片,ZX-A是VIA Nano的馬甲。

2015年兆芯發布的ZX-C其實就是當年VIA做到一半,後被放棄掉的四核CPU,VIA/兆芯在拿到核高基的經費後,將當年的半成品做成成品。ZX-A和ZX-C使用同樣的微結構,差距僅限於雙核變四核,主頻提升到2G,40nm變28nm。


從表中可以看出來,雖然ZX-C有2G主頻,但是因為微結構性能有限,整體性能並不強。


海思麒麟、展訊、聯芯

由於都是購買ARM IP核授權就索性一起說了。

2015年海思和展訊在商業上都實現巨大成功——根據IC Insights發布 2015 年全球前十大 IC設計商排行與整體銷售排名,海思和展訊雙雙擠入前10。麒麟950非常高的概率成為2015年能在市場上買到的安卓最強芯。而展訊在被紫光收購後,也成為不差錢的主,員工數量迅速擴充到4000余人,在擁有雄厚的資金後,和以廉價著稱的聯發科大打價格戰,大幅侵蝕3G手機芯片市場,並將聯發科打的丟盔棄甲,股價慘遭腰斬。

而聯芯則借小米的東風,將LC1860推向市場,雖然無法和海思和展訊相比,但畢竟是一個好的開始。

不過在海思麒麟、展訊、聯芯在商業市場取得成功的同時,也要注意到,這三家公司賣出的手機芯片沒有一片是自主設計的微結構。三家公司都是購買ARM的CPU核、GPU核以及各種接口IP核,通過一定的流程,集成(高級組裝)SOC。雖然通過購買國外技術大幅降低了技術門檻,縮短了研發周期,但整個過程根本不涉及最核心的微結構設計。因此,在芯片的性能、功耗、安全性、利潤分配方面缺乏話語權,在完全依附於AA體系後,在發展路線和安全可控方面完全受制於ARM和谷歌。




(因A72比A53強很多,麒麟950在表格中只列A72)



由於都是購買ARM IP核授權,產品高度同質化,性能差距的根源在於ARM不同微結構的性能差距,因此,麒麟950在性能上大幅領先SC9830A、LC1860。

因為搭載三星獵戶座8890和高通驍龍820的手機還無法在市場上買到,加上筆者對GK跑分不感冒,所以就比較已經在市場上可以買到的獵戶座7420和麒麟950。麒麟950(4A53+4A72)和三星獵戶座7420(4A53+4A57)比較的話,由於主頻相差不大,就看A72和A57孰強孰弱了。

根據華為公布的SPEC2006測試,A57整數得分為6,A72整數得分為6.7,因此,在CPU方面麒麟950也強於三星獵戶座7420;GPU方面麒麟950是ARM的Mali T880MP4,獵戶座7420是Mali T760MP8,根據ARM的資料,兩者性能相當。

結語

在2015年的國產手機芯片中,麒麟在性能上950力壓群雄,一枝獨秀。

在2015年的國產桌面芯片中,從微結構上看龍芯最佳,申威次之,兆芯再次之,而且GS464E和已Intel的Nehalem性能差距甚微,3A2000和I3 550的差距主要在主頻上。從主頻上看,ZX-C最高,申威四核次之,龍芯3A2000主頻最低。因此,2015年的三款國產桌面CPU總體性能差距不大。

據筆者了解,2016年VIA很可能拿不出Intel Nehalem、龍芯GS464E和AMD Steamroller一個等級的微結構,而申威在完成四核桌面芯片後,主要精力放在16核服務器芯片上,加上IC設計漫長的研發周期,因而筆者認為,2016年國產桌面芯片的最強者將從正在流片的“地球”和龍芯3A3000中產生。
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johnsz
無題
申威CPU最新藍圖 服務器CPU將達到英特爾70%

摘要:在特朗普升級貿易戰的情況下,像申威、龍芯這類CPU,才是真正不受制於人,真正有希望把英特爾、ARM等壟斷企業趕出中國市場的中國芯。國內公司的ARM芯片,不僅受制於人,而且只會讓ARM的力量越來越強,給ARM進一步壟斷中國市場做幫凶。


目前,國產CPU的研發方式大致可劃分為三大類:購買授權、合資、自主研發。


第一類采用購買授權:技術引進路線,購買國外CPU的IP授權,並借助現有的生態系統開拓市場。比如華為海思麒麟和中興微電子,從Arm公司授權IP設計芯片。

華為海思基於Arm授權,從2009年的K3到2017年的麒麟970,取得了驕人業績。但是,華為獲得的Arm指令集授權模式,但並不具備自主創新的能力,不僅許可費高昂,而且每次授權期限僅僅4-5年,還被限定使用范圍。

最關鍵的是華為面臨中興通訊同樣的風險。在中興遭遇制裁之後,很多網友對華為和中興一個頂上天,一個踩到底,甚至給中興冠以買辦的名目,認為華為有了麒麟所以不怕制裁。


但實際上,這個看法是非常幼稚的。先不提FPGA、DSP、RF、數模等大量進口的芯片,單單是華為最負盛名的麒麟芯片,也經不住特朗普政府制裁。

其實,中興也是有自己的芯片設計單位,中興微電子,而且還是銷售額僅次於海思和展訊的單位。正如中興微電子救不了中興,一旦美國或者日本政府提出制裁,Arm將不得不停止技術支持——事實上,上一次制裁中興的時候,ARM就參與其中。而被授權企業馬上面臨滅頂之災。原因就在於海思麒麟芯片是建立在別人的沙灘之上。


第二類采用合資/合作:10多年前中國就開始通過與國外公司成立合資公司方式實現技術轉移,合資有一個好處是可以接觸到比較先進的技術,但有一個壞處是容易對外商形成技術依賴,無法形成自己獨立研發能力。ARM、高通等公司都在中國大陸開設了合資公司,英特爾、IBM等公司也通過技術合作扶持了代理人。




第三類采用自主創新,代表就是申威和龍芯。

而且從革命的角度看,申威比龍芯更具革命性,畢竟龍芯為了生態兼容了MIPS指令集,並在MIPS的基礎上擴展形成了LoongISA,申威獨立開發了SW64指令。

根據申威的PPT,申威432大約與龍芯3A4000同一時期完成,在主頻和工藝上比龍芯3A4000更強,但在微結構可能是龍芯的更好,兩者的性能可能會在伯仲之間。


與申威432采用同一款內核的服務器CPU,申威3232,按照PPT顯示,這款芯片可以達到英特爾主流服務器的60%—70%。

不過幾張PPT中,SPEC2006的成績有遮擋,鐵流猜測的是25-30@2.2-2.5G。



在特朗普升級貿易戰的情況下,像申威、龍芯這類CPU,才是真正不受制於人,真正有希望把英特爾、ARM等壟斷企業趕出中國市場的中國芯。國內公司的ARM芯片,不僅受制於人,而且只會讓ARM的力量越來越強,給ARM進一步壟斷中國市場做幫凶。


如果您有優質的、符合見聞調性的原創文章,歡迎以個人的名義投稿入駐華爾街見聞名家專欄。

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2018-04-22 23:33:49 | 引用
無題
中興為什麼用不了三星華為的芯片?
2018-04-21 18:00
2

摘要: ... 」

(陳柳 中閱資本董事 長江產經智庫研究員)

美國芯片產品和技術在全球沒有替代嗎?就半導體芯片行業來說,2017年全球半導體行業營收規模最大的企業是三星電子而不是英特爾或者是高通,我們不用美國企業的芯片,能不能用三星的?在國內企業中,華為麒麟的芯片已經研發成功若幹年,並且已經成熟的廣泛應用於華為手機中,雖然華為的戰略是麒麟芯片不對外銷售,但是在這中興生死攸關的時刻,如果同為中國企業的華為銷售麒麟給中興,能否協助中興度過難關?


美國商務部宣布對中興進行禁運的決定,已經對中興的業務造成了休克性的打擊,作為中國通訊領域的標杆企業之一的中興危在旦夕。近幾天來,官產學研各界對中國制造嚴重依賴於國外技術的現狀痛定思痛,同時,連同作者在內的部分人士也有另外一個疑問:美國芯片產品和技術在全球沒有替代嗎?就半導體芯片行業來說,2017年全球半導體行業營收規模最大的企業是三星電子而不是英特爾或者是高通,我們不用美國企業的芯片,能不能用三星的?在國內企業中,華為麒麟的芯片已經研發成功若幹年,並且已經成熟的廣泛應用於華為手機中,雖然華為的戰略是麒麟芯片不對外銷售,但是在這中興生死攸關的時刻,如果同為中國企業的華為銷售麒麟給中興,能否協助中興度過難關?

1.半導體及其器件行業是全球高度分工的產業

在半導體芯片行業,企業的模式主要分三種,像英特爾這種,從設計,到制造、封裝測試以及投向消費市場一條龍全包的企業,稱為IDM(Integrated Design and Manufacture)公司。而有的公司只做設計這塊,是沒有生產工廠的,通常就叫做Fabless,例如ARM、AMD、高通、博通等。而還有的公司,只做代工,只有fab,不做設計,稱為Foundry(代工廠),常見的台積電等。從芯片的設計、生產、封裝來說,三星是IDM和代工兼有;華為是只做麒麟的芯片設計,產品主要是由台積電和三星來代工。而高通、蘋果的芯片也主要是有台積電和三星來代工。可見,全球ICT企業之間存在這復雜的競爭和合作關系。

2.中興受到嚴重沖擊的不僅手機業務,更是基礎通訊業務,三星華為在基礎通信業務替代不了美國企業

美國對中興在芯片和元器件產品禁運上進行制裁,對中興業務形成的休克性打擊,不僅僅是在消費者領域的手機芯片,更主要是基礎通訊運營商網絡的芯片和元器件。從2017年年報來看,中興以4G、5G網絡為代表的運營商收入占到58.62%,手機等消費者業務占到32.35%,可見基礎通訊業務是中興的主要業務,中興不僅僅是中國4G、5G業務的主要參與者,而且是非洲國家基礎通訊設施的主要參與者。


另外一方面,從中興在運營商和消費者業務所使用到的芯片種類來看,行業也主要分為兩類:

一類是通訊基站為主的芯片。比如,在基帶芯片方面,4G及以上基帶主要基於Xilinx或者Intel/Altera 的高速 FPGA 芯片;在射頻芯片方面,主要來自Skyworks 和 Qorvo 等公司;光傳輸產品,中高端光交換和光復用芯片主要來自 Broadcom(博通)等公司;光收發模塊主要來自Oclaro、Acacia 等公司。數據通信產品,在路由和交換芯片方面,100G 等高端交換路由芯片主要來自Broadcom等公司。這些公司以歐美公司為主,但除了英特爾、Broadcom等之外,主要是細分行業龍頭,難稱為巨無霸。

一類是消費者終端的芯片。主要包括手機CPU,主要包括蘋果(自用)、三星、華為麒麟等企業,另一類是存儲芯片DRAM主要掌握在三星、海力士、美光等幾家手中,呈現寡頭壟斷格局。中興手機使用的芯片主要是高通(高端手機)、聯發科(低端),雖然轉化不易,但是理論上在手機芯片領域是有一定的替代品的。

由上看出,雖然三星是全球規模最大的半導體企業(2017年首超過英特爾),在DRAM領域市場占率達到45%,NAND市場占有率達到40%,均為全球第一,在芯片代工領域也占有一席之地。而華為的海思麒麟芯片,主要是在消費者領域的設計環節。簡而言之,三星雖然是半導體芯片領域的巨頭,主要是在消費者手機芯片領域具有優勢,華為則涉足於消費者芯片的設計環節,即使這兩家向中興敞開大門,也幫助不了中興的主要業務。

3.特朗普制裁中興,固然是利用美國在商用芯片領域的優勢,更是憑借其在政治經濟軍事上超級大國地位,中國若據此在芯片領域制定全面趕超戰略,不符合行業高度分工的趨勢

半導體芯片行業是全球制造業的最高端環節,在芯片產業鏈中形成了多個高壁壘的環節,美國企業也不能包打天下。與其他產業不同,不能簡單認為芯片代工制造和芯片設計行業的壁壘高低。比如,在制造環節,台積電是全球最大的芯片代工企業,占據全球市場50%的份額。在10nm及其以下的芯片制造企業中,只有台積電、三星等少數企業在制程、良品上過關,動輒百億美元的投資不可謂不大。對高通和蘋果這樣的企業來說,建設一家芯片制造企業應該並不十分困難,但是也需要幾年的時間方可穩定運行。假想:如果台積電或三星停擺,美國高通和蘋果這樣的企業在幾年內也受不了。不過,在當今世界這樣危及到美國安全的事件不可能發生。所以說,本次特朗普政府用以往很少見的從產業鏈角度制裁中興,是憑借技術優勢,又不完全是憑借技術優勢,從中可以看出,美國憑借政治經濟軍事,依然是全球毫無疑問的霸主。本次美國制裁中興以來,政產學研各界對中國高科技產業的核心技術受制於人深感痛心,大有要以舉全國之力把芯片搞上去的決心。固然是中興違規在先,但如果美方是發現中興在和解之後再次向伊朗違規出口,那禁運是罪有應得,現在美方以扣罰35名員工獎金不到位為由將中興打死,未免令人驚訝。過去,日本半導體行業在趕超過程中也曾經采用過國家產業基金和國家實驗投入等舉國體制的做法,我們當然可以借鑒這些做法。但是,也應該清醒認識到在芯片行業進行全方位的趕超戰略是不現實的。不能因為中興受到制裁,就期望在芯片領域不要國際分工去建設中國的半導體體系,不能期望舉國體制就能把所有的事情都辦成。可行的策略應該是在利用好政府和市場的雙向作用,若幹環節進行突破,一方面努力建設穩定的產業鏈關系,另一方面達到讓對手出拳心有余悸的戰略目標。

2018-04-22 23:40:21 | 引用
johnsz

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