中国芯片之现状.doc

中国芯片之现状 CPU CPU即中央处理器（英文CentralProcessingUnit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。 中国CPU现状 国产CPU发展面临的问题 首先，CPU整体性能上还有待提高。在设计能力上不可否认国内的CPU企业和研发机构与国际领先水平还有不小的差距。目前国产CPU在芯片设计方面的主要困难在于后端生产、封装、测试等环节仍受制于外协(流片代工厂、封装、测试厂商等)，导致生产进度与效率较低。国产CPU在主频方面与主流处理器仍有较大差距。目前国产CPU的典型工作频率是1GHz，而Intel和AMD主流处理器主频超过3GHz，IBM Power7处理器的频率超过4GHz。主频的差距导致国产CPU单核性能与国际主流处理器的单核性能有较大差距。主频差距主要来自采用半导体工艺生产线、工艺与CPU设计的结合等。国产CPU多在TSMC和SIMC生产，采用代工工艺。而国际主流CPU，如Intel、IBM等都采用自己的标准CPU工艺，便于物理优化。 其次，生态系统建设难以取得突破。众所周知，CPU的竞争绝不仅是CPU本身的竞争，而更多的体现在生态系统的竞争。国际主流处理器(如Intel、AMD、ARM)经过几十年的发展，已经建立了成熟的产业环境。例如，以Wintel联盟举例，Intel提供处理器芯片，微软提供操作系统，HP、DELL等提供基于Intel CPU的产品，很多应用厂商基于“Wintel”平台开发应用。而相比之下，国产CPU起步较晚，研制历史只有10年左右，性能尚显不足，软件及整机企业对国产CPU还存在诸多质疑，真正走向市场的时间还不长，生态系统建设困难重重。 最后，产业化进程举步维艰。产业化问题是困扰国产CPU的最大难题。产业化方面的困难主要在于产业环境仍不够强壮，由于国际主流CPU厂商已经造成了市场上的事实垄断，并设置了较高的技术与市场壁垒，国产CPU与产业链合作伙伴绑定不够紧密，导致某种程度上与国产CPU相关的产品研发与市场推广工作仍主要由CPU企事业单位自身为主。国产CPU产业化是一个漫长而艰苦的过程，每一步都要走稳，走扎实，而不应急于求成。要从一些垄断程度较低的特殊领域入手，和用户共同提高产品性能和服务质量，树立国产CPU在国人心目中的良好形象，逐渐扩展到其他领域，实现大规模产业化。 国产CPU技术源头与发展模式 (1)完全自主(全新自主指令系统)CPU 优势：完全自主的CPU在指令集上不同外界兼容。从国家发展的角度看，指令集完全自主可控是最安全的。 劣势：缺乏OS支持、开发工具链(编译器、调试器等)匮乏、应用程序的开发和移植难度和工作量大。 (2)“兼容国际主流、自主指令系统”CPU(简称“兼容CPU”)： 优点：拥有架构授权可以自己按需定义规格，并按自己日程进行开发、交付和使用，一次架构授权费涵盖全部的应用定义。生态环境比较健全。 缺点：对处理器设计水平要求较高，长期技术演进路线受架构的制约。 国产CPU主要产品及应用现状 (1)北大众志Unicore 北大众志通过多年的技术积累和研发攻关，制定了自主知识产权的UniCore指令系统，并基于该指令系统研制和推广了北大众志UniCore系列CPU和PKUnity系列SoC芯片。北大众志UniCore指令系统包括64位的UniCore64、32位的UniCore32和16位的UniCore16，还包括浮点指令系统UniCoreF64和扩展指令系统UniCore2D/3D。 北大众志UniCore系列CPU目前已实现十几万片销售，主要应用于农村教育信息化领域。预计2011年出货量将达几十万片。 (2)中科院计算所龙芯 中科院计算所从2001年开始从事龙芯系列通用处理器的研制，先后完成32位的龙芯1号、64位的龙芯2C、2E/2F、2G、四核龙芯3A和八核龙芯3B等多款高性能通用CPU。另外，还在高清编解码、高速IO设计等关键IP上掌握了自主设计的技术。龙芯在架构设计和工艺上也处于国内领先地位。在软件方面，龙芯在国际开源社区设立了分支，获得了风河公司Vxworks操作系统的直接支持，并与国内Linux企业结盟，共同