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跟动物杠上了的中国芯片厂

2019-01-08
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昨日,华为宣布推出业界最高性能ARM-based处理器-鲲鹏920(Kunpeng 920),以及基于鲲鹏920的TaiShan服务器、华为云服务,并携手产业伙伴推动ARM的产业发展,打造开放、合作、共赢的生态环境,将计算性能推向新高度。


据华为方面介绍,鲲鹏920是目前业界最高性能ARM-based处理器。该处理器采用7nm制造工艺,基于ARM架构授权,由华为公司自主设计完成。通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计,大幅提高处理器性能。典型主频下,SPECint Benchmark评分超过930,超出业界标杆25%。同时,能效比优于业界标杆30%。鲲鹏920以更低功耗为数据中心提供更强性能。


在大家都在为华为又在一个新领域攻城略地感到振奋的时候,笔者却发现,由华为领衔的国内芯片产业,在芯片命名方向似乎已经跟动物杠上了,下面让我们来盘点一下中国的那些芯片动物们。


一、华为麒麟


这绝对是中国芯最有知名度的一个动物。


根据维基百科,麒麟亦作骐𬴊 ,是中国古代神话传说中的神兽,是建马的后代,其祖先为应龙。常与龙马混淆。中国古代用麒麟象征祥瑞,公兽为麒,母兽为麟,据说能活两千年。性情温和,身上虽有可攻击敌人的武器,但不伤人畜,不践踏昆虫花草,故称为仁兽。


麒麟的首似龙,形如马,状比鹿,尾若牛尾,背上有五彩毛纹,腹部有黄色毛,口能吐火,声音如雷。相传只在太平盛世或世有圣人时才会出现。汉许慎《说文解字》:“麒,仁兽也,麋身牛尾一角;麐(麟),牝麒也。”




麒麟芯片介绍


华为麒麟芯片的发展,得从十几年前说起。


资料显示,为了战略发展需要,早在2004年10月,华为旗下的海思半导体就专门组建了手机芯片研发队伍,潜心研究 5年之后,在2009年,华为推出第一款智能手机芯片——Hi3611(K3V1),因为第一款产品不是很成熟,K3V1最终没有走向市场化。


2012年,华为发布K3V2芯片,采用1.5GHz主频四核Cortex-A9架构,集成GC4000的GPU,采用40nm制程制造。这款芯片用在了华为D2、P2、Mate 1和P6手机上。K3V2使用了落后的40nm制程以及芯片集成的GPU兼容性不好,导致最终用户体验不好。


2014年初,华为发布麒麟910芯片,采用1.6GHz主频四核Cortex-A9架构和Mali-450MP4 的GPU,采用28nmHPM制程,首次集成自研的Balong710基带,首次集成了华晶Altek的ISP,并把GPU换成Mali,终于使麒麟910芯片到了可以日常使用的程度。这应该是华为麒麟品牌的首次亮相。


2014年6月,华为发布麒麟920 SoC芯片,采用业界领先的big.LITTLE结构,采用4×A15 1.7GHz+4×A7 1.3GHz和Mali-T628MP4 GPU,采用28nmHPM工艺制造,集成了音频芯片、视频芯片、ISP,集成自研全球第一款LTE Cat.6的Balong720基带,使得首次搭载麒麟920的荣耀6成为全球第一款支持LTE Cat.6的手机。


当年9月,华为发布麒麟925 SoC芯片,相较于麒麟920,大核主频从1.7GHz提升到1.8GHz,并首次集成了命名为“i3”的协处理器。次月,华为又发布麒麟928 SoC芯片,相较于麒麟925,大核主频从1.8GHz提升到2.0GHz。


2015年3月,发布麒麟930/935 SoC芯片,其中麒麟930采用4×A53 2.0GHz+4×A53 1.5GHz + Mali-T628MP4GPU + 微智核i3,麒麟935采用4×A53 2.2GHz+4×A53 1.5GHz + Mali-T628MP4 GPU + 微智核i3,采用28nm工艺制造,集成自研Balong720基带,集成音视频解码、ISP等组件,集成i3协处理器。


2015年11月,发布麒麟950 SoC芯片,采用4×Cortex A72 2.3GHz + 4×Cortex A53 1.8GHz + Mali-T880MP4+ 微智核i5,采用16nm FinFET Plus工艺制造,集成自研Balong720基带,首次集成自研双核14-bit ISP,首次支持LPDDR4内存,集成自研的音视频解码芯片,是一款集成度非常高的SoC手机芯片。


2016年4月,发布麒麟955 SoC芯片,把A72架构从2.3GHz提升到2.5GHz。


2016年10月,发布麒麟960 SOC芯片。麒麟960首次配备ARM Cortex-A73 CPU核心,小核心为A53,组成四大四小的big.LITTLE组合,GPU为Mali G71 MP8。与上一代相比,CPU能效提升15%(单核10%、多核18%),同时,图形处理性能提升180%,GPU能效提升20%,存储方面支持LPDDR4和UFS2.1,号称DDR性能提升90%,文件加密读写性能提升150%。并针对当下热门的VR技术,麒麟960支持高性能的VR解决方案,可提供高达2K@90fps分辨率、MTP时延小于18毫秒的出色性能,支持各种类型的VR产品形态。


2017年9月,华为发布麒麟970。该芯片的最大特征是设立了一个专门的AI硬件处理单元—NPU(Neural Network Processing Unit,神经元网络),用来处理海量的AI数据。麒麟970依然内置了八核CPU,与上一代麒麟960相比没有任何变化。在GPU上,麒麟970则用上了ARM在2017年5月刚刚发布的Mali-G72架构,性能较Mali-G71有所提升,此外,在核心数上,麒麟970的GPU也从麒麟960的8核增加到了12核 。在基带芯片上麒麟970直接大跨步支持LTE Cat.18,最高下载速度可达了1.2Gbps。


2018年九月,华为发布了麒麟980,这颗芯片的CPU核心是8核Cortex-A76+A55,不过这次的A76大核架构跟之前的不同,而实际上是分为两种频率的,2个A76大核频率2.60GHz,还有2个A76是1.92GHz,他们搭配512KB L2缓存,而4个A55核心频率1.8GHz,搭配128K L2缓存,同时CPU核心共享4MB DUS L3缓存。从架构上看,华为麒麟980的大小架构有点类似联发科之前设计的三簇十核架构,只不过华为的是8核架构,在L2缓存总量略微减少的同时塞入了4MB L3缓存。官方公布的性能中,CPU性能提升了75%,能效提升了58%;GPU 方面,麒麟 980 首发了 Mali-G76 GPU,与上一代相比性能提升 46%,能效提升 178%;在双ISP方面,华为宣称麒麟980的处理器速度提升了46%,功耗降低23%,延迟则降低了33%。此外麒麟980还支持骁龙845那样的多通降噪功能,还支持新的视频编码。


在AI方面,根据华为公布的数据,麒麟980的AI比麒麟970快2.2倍,可以实现每分钟4500次的图像推理,性能比骁龙845、麒麟970高得多。


二、华为鲲鹏


这是华为围绕服务器领域推出的芯片系列。这里的鲲和鹏本质上其实是一种神兽。据百度百科,鲲鹏,中国古代神话传说中出现的神兽,是奇大无比的两种生物。鲲是一种大鱼,生活在北方的大海里,可化为鹏鸟。鹏是一种大鸟,双翼如同遮天蔽日的云雾,由鲲鱼变化而后迁往南方。


在庄子《逍遥游》里面写到:“北冥有鱼,其名为鲲,鲲之大不知其几千里也,化而为鸟,其名为鹏。鹏之背,不知其几千里也;怒而飞,其翼若垂天之云。是鸟也,海运则将徙于南冥。南冥者,天池也... ...鹏之徙于南冥也,水击三千里,抟扶摇而上者九万里,去以六月息者也。”



鲲鹏芯片介绍


据笔者了解,鲲鹏920其实就是我们之前报道里谈到的Hi 1620。而追溯这系列芯片的发展,则可以从2015年说起。


从wikichip可以看到,2015年,华为推出了其第一代Arm服务器芯片Hi 1610,这个采用Arm Cortex-A57设计的16核芯片主频最高只能做到2.1Ghz。


在2016年,中国十二五科技创新成就展上,华为展出了其第一台ARM平台服务器“泰山”(Taishan),配备自主研发ARM架构64位处理器“Hi1612”,采用台积电16nm工艺打造,兼容ARMv8-A指令集。华为方面表示,除了存储单元外,该处理器具有完整的自主知识产权,可应用于大数据分析、共有云、信息搜索等领域,并已在阿里巴巴试用。


2017年,华为又推出了HI 1616,这个采用Cortex-A72设计的32核芯片最高主频可以做到3Ghz,再到今年Hi 1620。可以看到,虽然华为并没有大肆宣传其Arm服务器芯片,但是在过去的几年也都保持每年一款的更新频率。


而这次推出的鲲鹏920(Hi 1620)主频可达2.6GHz,单芯片可支持64核。该芯片集成8通道DDR4,内存带宽超出业界主流46%。芯片集成100G RoCE以太网卡功能,大幅提高系统集成度。鲲鹏920支持PCIe4.0及CCIX接口,可提供640Gbps总带宽,单槽位接口速率为业界主流速率的两倍,有效提升存储及各类加速器的性能。


三、紫光虎贲


今年九月,紫光展锐在南京举办的“2018中国芯片发展高峰论坛”上宣布,将推出“虎贲”、“春藤”两大全新产品线品牌,其中贲的意思就是奔跑,虎贲就是像老虎一样奔跑。


紫光展锐官方的解析也指出,这是取于古代著名军队虎贲军中的“虎贲”二字,意为似虎勇士,寓意紫光展锐面向移动通信应用的虎贲产品,将似虹虎舞跑,性能像虎一样勇猛有力。这也象征着紫光展锐如勇士一般英勇无畏,以芯立身,创芯不凡,将凭借未来移动芯片的卓越性能,创造“芯”时代。



四、阿里平头哥


阿里巴巴这个莫名其妙的半导体公司也让“生死看淡,不服就干”的平头哥火了一把。


9月19日,阿里巴巴CTO、达摩院院长张建锋在2018云栖大会上透露,阿里将把此前收购的芯片公司——中天微系统有限公司,和达摩院自研芯片业务一起,整合成一家芯片公司——平头哥半导体有限公司,推进云端一体化的芯片布局。


所谓平头哥就是蜜獾,是鼬科蜜獾属下唯一一种动物,雄性平均体长98厘米,雌性平均体长91厘米,雄性肩高39厘米,雌性肩高35厘米,雄性体重9-14千克,雌性体重5-10千克。背部为灰色。它的皮毛松弛而且非常粗糙,体型和獾的体型相当,其寿命可达24岁。

栖息于热带雨林和开阔草原地区,独居或成对生活,多在黄昏和夜间活动,白天在地洞中休息。杂食性,以小型哺乳动物、鸟、爬虫、蚂蚁、腐肉、野果、浆果、坚果等为食,可捕食剧毒蛇,尤喜食蜂蜜。与响蜜鴷具有典型互惠行为,常跟随善于发现蜂巢但不能捣毁蜂巢的响蜜鴷,用利爪捣毁蜂巢,分享蜂蜜,而其厚密粗糙的皮毛可以抵御蜂群的攻击。性凶猛,生存力强;具同类相残现象,幼崽存活率仅50%。


蜜獾以“世界上最无所畏惧的动物”被收录在吉尼斯世界纪录大全中数年之久。分布于非洲、西亚及南亚。



平头哥半导体介绍


阿里巴巴董事局主席马云曾表示,物联网时代即将到来,人们需要更便宜、更有效、更有包容性和更安全的芯片。


 “阿里巴巴开发芯片并非为了竞争,而是普惠,让所有人在任何时候、任何地方都能利用和分享这些技术。”马云说。


芯片是达摩院成立之初就规划的重要研发方向之一,为了让该项业务快速推进,阿里此次成立集团全资控股的专门公司,不仅仅开展研发任务,还要产业化推广、构建生态。


阿里巴巴进入芯片领域的整体策略是云端一体,自研与生态合作结合,独立芯片公司初期主要研发人工智能芯片和嵌入式芯片。今年4月,阿里巴巴全资收购中天微,中天微是中国大陆唯一的自主嵌入式CPU IP Core公司,当前,基于中天微CPU IP核的SoC芯片累计出货量已突破8亿颗。


未来,阿里将打造面向汽车、家电、工业等诸多行业领域的智联网芯片平台,“我们希望这家企业的芯片能大大提高智联网的计算力,其芯片产品还可以通过云服务,以更高的性能和更低的成本赋能更多的企业。”张建锋说。


芯片是计算力的核心,而计算力则是所有人工智能应用的基础。今年4月,达摩院宣布正研发一款神经网络芯片——Ali-NPU,该芯片将运用于图像视频分析、机器学习等AI推理计算,其性能功耗比将是同类产品的40倍。


阿里方面透露,这款AI芯片预计明年下半年面世,首批芯片将应用在阿里数据中心、城市大脑和自动驾驶等云端数据场景中。未来将通过阿里云对外开放使用,使得语音识别、图像识别等AI能力可以在云端使用。


据了解,“平头哥”这个名字的由来,和“达摩院”一样,都是由马云拍板决定。“平头哥”是蜜獾的别称,栖息于热带雨林和开阔草原地区,据说是“世界上最无所畏惧的动物”。


阿里巴巴首席技术官张建锋透露,今年 4 月份,阿里将推出第一个神经网络芯片。此外还有完全自主研发的 CK902 系列芯片等。达摩院还首次在全球模拟了 81 比特的随机量子电路,并建立了量子实验室,预计两三年内做出量子芯片。


此次成立半导体公司,将阿里的芯片业务完全整合在了一起。加上今年 4 月,阿里收购、投资寒武纪、深鉴、耐能等多家芯片公司的动作来看,阿里已经开始布局自主芯片研发。未来,平头哥半导体将打造面向汽车、家电、工业等诸多行业领域的智联网芯片平台。


五、中科龙芯


这个是一个和中国神兽“龙”接上关系的一个芯片。


中科院计算所从2001年开始研制龙芯系列处理器,经过十多年的积累与发展,于2010年由中国科学院和北京市政府共同牵头出资,正式成立龙芯中科技术有限公司,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化。


龙芯中科面向国家信息化建设的需求,面向国际信息技术前沿,以安全可控为主题,以产业发展为主线,以体系建设为目标,坚持自主创新,掌握计算机软硬件的核心技术,为国家安全战略需求提供自主、安全、可靠的处理器,为信息产业及工业信息化的创新发展提供高性能、低成本、低功耗的处理器。


龙是中国等东亚区域古代神话传说中的神异动物,为鳞虫之长。常用来象征祥瑞,是汉族等东亚民族最具代表性的传统文化之一,龙的传说等龙文化非常丰富。


龙的形象最基本的特点是“九似”,具体是哪九种动物尚有争议。传说多为其能显能隐,能细能巨,能短能长。春分登天,秋分潜渊,呼风唤雨,而这些已经是晚期发展而来的龙的形象,相比最初的龙而言更加复杂。 


《张果星经》云:“又有辅翼,则为真龙”,认为有翼方是真龙。如西周有大量身负羽翼龙纹器皿,乃至青龙在先秦纹饰中也有羽翼,一说青龙为祖龙。封建时代,龙是皇权的象征,皇宫使用器物也以龙为装饰。


龙在中国传统的十二生肖中排第五,在《礼记·礼运第九》中与凤、龟、麟一起并称“四灵”。  而西方神话中的 Dragon,也翻译成龙,但二者并不相同。


中国古代民间神话传说中可见于中国经典中的生物,在现实中无法找到实体,但其形象的组成物源于现实,起到祛邪、避灾、祈福的作用。


龙芯介绍


龙芯中科公司致力于龙芯系列CPU设计、生产、销售和服务。主要产品包括面向行业应用的专用小CPU,面向工控和终端类应用的中CPU,以及面向桌面与服务器类应用的大CPU。为满足市场需求,龙芯中科设有安全应用事业部、通用事业部、嵌入式事业部和广州子公司。在国家安全、电脑及服务器、工控及物联网等领域与合作伙伴展开广泛的市场合作。


龙芯中科研制的处理器产品包括龙芯1号、龙芯2号、龙芯3号三大系列,涵盖小、中、大三类CPU产品。为了将国家重大创新成果产业化,龙芯公司努力探索,在国防、政府、教育、工业、物联网等行业取得了重大市场突破和良好的应用。


目前龙芯处理器产品在各领域取得了广泛应用。在安全领域,龙芯处理器已经通过了严格的可靠性实验,作为核心元器件应用在几十种型号和系统中,2015年龙芯处理器成功应用于北斗二代导航卫星。在通用领域,龙芯处理器已经应用在:个人电脑、服务器及高性能计算机、行业电脑终端、以及云计算终端等方面。在嵌入式领域,基于龙芯CPU的防火墙等网安系列产品已达到规模销售;应用于国产高端数控机床等系列工控产品显著提升了我国工控领域的自主化程度和产业化水平;龙芯提供的IP设计服务在国产数字电视领域也与国内多家知名厂家展开合作,其IP授权已达百万片以上。


总结


从上面的一些总结看来,这些芯片或多或少都有一些神奇的魔力,于中国的半导体企业而言,他们是基于此寄予他们的厚望。希望他们也最终能如愿。


今天是《半导体行业观察》为您分享的第1822期内容,欢迎关注。

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