X86、ARM垄断被打破,中国能否靠开源架构实现芯片逆袭

摘要:北京时间20191202关于【X86、ARM垄断被打破,中国能否靠开源架构实现芯片逆袭】的具体情况和说明,让www.whdlhs.cn新闻频道以图文形式为您慢慢道来。

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搭载了麒麟990芯片的华为Mate30今天正式发布,其性能足以媲美选择高通和苹果最新芯片的旗舰机。尤其是集成了5G基带,这款芯片可谓目前国产芯片的最高水准。

然而美中不足的是,国产芯片的外表下,麒麟990仍然有着“外国血统”。麒麟990的芯片架构一直被国外公司ARM所掌控,而“中兴事件”和“ARM断供”的发生,正在让这一制约着我国芯片发展的隐患,逐渐演变成“显疾”。

当然,国际上并非没有第三方芯片架构,尤其是开源架构RISC-V的出现,让不甘心被钳制的我们看到了另一个方向。

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全球芯片格局,两大架构垄断下的生态

在芯片产业中,中国所擅长的是芯片产业下游的封装测试阶段,技术含量较低。而最上游的芯片IP架构、EDA设计工具、光刻机等软硬件设备的核心技术都由国外提供。直到“中兴事件”的爆发让“中国缺芯”这个问题进入大众视野。

就在数月前,华为被美国列入出口管制“实体清单”,其中ARM公司也断绝了与华为的芯片授权业务。

虽然华为此前已经购买了ARM V8指令集的终身授权,停止授权并不意味着华为不能使用ARM的架构,但ARM的停止授权意味着华为将无法使用ARM后续推出的新架构服务。

芯片一直存在两大主流架构:X86架构以及ARM架构,其中,X86架构由于其体积大,功耗高,性能强的特点,主要用于PC及服务器芯片。ARM体积小、能耗低但性能不如X86架构,因此在PC时代一直处于弱势。然而智能手机的需求完全贴合了ARM架构的特点,因此ARM成为手机芯片主流,在目前手机芯片市场中占据了90%以上的份额。

如果要彻底解决芯片在架构层面受到钳制的局面,就需要寻找一个替代方案,市场上,的确也诞生了一些开源芯片架构。

开源芯片RISC-V的优势还体现在以下五个方面:

1. 极简。RISC-V凭借技术上的后发优势,拥有精简的篇幅长度,比起冗长、指令繁多、互不兼容的传统商业架构,优势十分明显,RISC-V的架构手册只有上百页,相比起ARM两千多页的手册,开发人员能快速投入开发。

2. 干净。RISC-V清晰区分了用户和特权指令子集,避免了对特殊微架构和特殊工艺的要求,因此具有普适性,可显著降低成本。

3. 模块化。RISC-V的指令分为核心基础指令集和标准可扩展指令子集。基础指令集很小,但是可以根据用户需求去加载扩展集,后者确保了指令能够应用于不同场景。

资料来源:西南证券

根据计划,未来平头哥也将全面开放玄铁910 IP Core,全球开发者可以免费下载该处理器的FPGA代码,快速开展芯片原型设计和架构创新。并推出面向领域定制优化的芯片平台(Domain specific SoC),提供包括CPU IP、SoC平台以及算法在内的软硬件资源,面向不同AIoT场景为企业和开发者提供不同层次的芯片服务。

可见,国内芯片企业的目标不仅是做出产品,还希望在生态建立初期能够快速扩大影响力。

资料来源:阿里巴巴

随着近 2 年 RISC-V 生态快速崛起,对 ARM 在物联网市占扩张造成不小威胁,RISC-V架构开放、灵活、低功耗的特点,也吸引了包括乐鑫科技、华米科技、北京君正、联发科等上市公司纷纷布局研发基于RISC-V架构的芯片,未来这一生态还将继续扩大。

数据来源:芯潮,算力智库整理

资料来源:公开资料

出于芯片技术体系的自主可控,防止技术垄断,我国早在2001年已经开始布局。在当时的几大芯片架构MIPS、ARM、X86架构中,中科院选择了耗能低性能良好的MIPS架构寻求突破,主导开发的几代芯片均是基于MIPS架构,目前国内MIPS阵营的北京君正、神州龙芯的核心团队也均来自中科院体系。 作为MIPS阵营里面的中坚力量,北京君正创造性地推出了其独特的MIPS32兼容的微处理器技术XBurst,能够在极低的功耗下高速发射指令,其主频、多媒体性能、面积和功耗均领先于工业界现有的32位RISC微处理器内核。 北京君正长期的芯片设计经验的积累,其开发出来的芯片在耗能低性能具有相当不错的市场竞争力,同一结点水平下,君正的嵌入式CPU技术在功耗上只有ARM同类产品的1/3-1/2,其芯片产品在智能硬件领域获得广泛应用。 但是,由于嵌入式CPU芯片必须结合操作系统平台的支持,才能应用到各种领域,而安卓的操作系统已经是ARM的天下。相对于手机芯片厂商美国高通、华为海思、紫光展锐的ARM芯片架构,拥有MIPS架构芯片的北京君正存在着芯片和软件的不兼容问题,因此其产品在智能手机与平板电脑上均无作为,目前芯片的应用主要集中于低端便携消费电子产品。 相比北京君正,神州龙芯研发的基于MIPS的嵌入式处理器核主攻高性能市场,客户集中于军工领域,目前产品主要包括龙芯2号单核处理器系列以及龙芯3号多核处理器系列,应用于桌面办公、服务器、工业控制、网络安全以及物联网等。


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