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中国电子:助力国产CPU腾飞的“实力派

中国电子:助力国产CPU腾飞的“实力派 中国科技信息
2022-03-03
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2021年4月,美国商务部宣布将7家中国超级计算机实体列入“实体清单”,其中就包括正在崛起的天津飞腾。

  

CPU,中文翻译过来就是中央处理器。这一块小小的芯片,是信息产业的基础部件;是高科技产业的核心技术;是武器装备的核心器件;是衡量一个国家发展程度的重要标准。可以说,如今,每个人的生活都离不开CPU。

 

我国对CPU的研究最早可以追溯到“两弹一星”时期,但始终摆脱不了外国对于CPU核心技术的控制。

 

随着全球贸易摩擦的频繁,国人越来越迫切地希望有自己的CPU。而令人欣慰的是,国产CPU正在腾飞。

 

在去年的国家“十三五”科技创新成就展上,就有这样一家企业,数十年来坚守,努力为国产CPU领域添砖加瓦,吸引着人们的目光。

 

它自主创新了全系7款CPU芯片产品,基于这几款国产CPU的整机产品,在国内政务办公、云计算、大数据以及金融、能源、交通、通信和人工智能等行业信息系统领域已实现批量应用。

 

更加亮眼的成果是,2020年疫情期间,基于该企业CPU打造的蓝信OA、国家重点医疗物资保障调度平台,为全国防疫抗疫和复工复产贡献了中国芯力量。

 


这家企业,便是中国电子旗下飞腾。

 

它的成长,或许也让许多人想要了解国产CPU的发展现状。从宏观来看,国家启动新基建成为行业热点。与传统基建不同的是,新型基础设施是指5G、人工智能、工业互联网、物联网、数据中心等基础设施。这些建设既需要通用计算算力,也需要专用计算算力,多样化算力是新基建的重要技术基石。而CPU作为通用处理器之一,是最主要的算力载体。


就目前来看,飞腾等国产CPU企业已经成长起来,产品覆盖了高性能计算、服务器、桌面、移动和嵌入式等主要应用场景,在政务、金融、电力、交通、电信等行业已经开始了大批量应用。

 

作为行业佼佼者的飞腾,是如何践行“核心技术自主创新,产业生态开放联合”的发展理念,又是如何在二十多年的时间里不断进取的?今天,请随《中国科技信息》的记者一起了解中国电子旗下飞腾坚守CPU领域,助力国产CPU腾飞的故事。

 

国产CPU发展正处在关键时期


CPU作为ICT设备的运算和控制核心,负责指令读取、译码与执行,因研发门槛高、生态构建难,被认为是集成电路产业中的“珠穆朗玛峰”。

 

从“十五”开始,国产CPU自主性的问题再度提上议程,产业政策不断加码。泰山计划、863计划等催生了一批国产CPU品牌,2002年,我国首款通用CPU——龙芯1号(代号X1A50)流片成功。2006年,“核高基”重大专项推出,“高”即为高端通用CPU。2014年,我国发布《国家集成电路产业发展推动纲要》,国家集成电路产业投资基金(简称国家大基金)第1期成立,主要投资集成电路制造企业。2019年,国家大基金第2期成立,主要投资应用端。

 

2020年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》提出,中国芯片自给率要在2025年达到70%。被称为国产芯片“四大件”的CPU、GPU、FPGA、DSP无论对于国产芯片自给率的提升还是解决高端芯片“卡脖子”问题都意义深远。

 

在这二十年的时间里,纵观全球,Intel、AMD两大巨头领跑通用CPU(桌面与服务器CPU)市场;国内,国家的大力支持引导,让国产CPU正处于奋力追赶的关键时期,以鲲鹏、海光、龙芯、飞腾、兆芯、申威等为代表的厂商正全力打造“中国芯”。

 


其中,飞腾设计的CPU从0.35工艺到14纳米工艺,形成了完整涵盖服务器、桌面和笔记本、嵌入式的高性能CPU产品线,2019年,新4核CPU已经量产,备货接近百万片。

 

今年1月14日,最新一则来自中国电子旗下飞腾的消息在业内传播:截止2021年12月,国产CPU厂商飞腾平台已完成超过2000款国产软件的产品兼容认证。

 

这则消息的出现,意味着基于飞腾CPU的整机产品覆盖多种类型的终端(台式机、一体机、便携机、瘦客户机等)、服务器和工业控制嵌入式产品等,在国内政务办公、云计算、大数据以及金融、能源、交通、通信和人工智能等行业信息系统领域已实现批量应用。

 

不过,目前国内芯片厂商尚未形成规模效应和集群效应,单个企业的实力还不是很强,尤其是软硬件生态体系较为薄弱,产业链上下游企业的联动尚不充分,在应用落地时还存在诸多障碍。

“中国芯”在抗疫中的生动实践


谈到国产CPU的应用,那么,最生动的实践莫过于疫情期间基于飞腾CPU产品搭建的 “国家重点医疗物资保障调度平台” 。

 

疫情爆发初期,在防疫抗疫的紧张时刻,如何确保重点医疗物资能够快速、准确到达武汉、黄冈等 “重疫区” ?如何快速掌握医疗物资生产企业的产能、产量、库存等数据,并根据疫区的最新需求及时调度医疗物资?

回答好这些问题,就是做好重点医疗物资保障工作,这是防疫抗疫的基本条件。

 

2020年初,工信部作为国务院应对新冠肺炎联防联控机制医疗物资保障组组长单位,肩负着防疫抗疫期间医用防护服、医用口罩、药品等重点医疗物资生产、调度的总体保障工作。

 

号角一响,中国电子迅速搭建团队,基于飞腾 CPU 开发上线了 “国家重点医疗物资保障调度平台” 采集填报系统,实现了重点医疗物资的保障监控。

 

“国家重点医疗物资保障调度平台” 主要用于收集、统计、分析、监控、调度各类物资的产能、产量、库存以及运输等情况,用信息化手段提升医疗物资的保障有效性和时效性。工信部委托长城软件开发 “国家重点医疗物资保障调度平台” 采集填报系统,建立国家重点医疗物资的信息采集渠道。

 

在软件方面,“数据处理”对于中国电子的这支团队来说一直是强项,但在疫情所需的客观条件下,一方面,建立新的数据处理库需要时间;另一方面,在疫情期间,数据的采集集中在医疗设备、医疗用品,与商业、工业产品有所区别,这样“需要什么就建立什么”,为业务的适应性带来不小的挑战。同时,数据查询的工作量也是巨大的,每天上千次快速要求的查询结果,必须在1小时内给出可靠的查询结果,快速响应。

 

在硬件方面,平台运行在全自主安全的国产化平台上,以飞腾 FT-2000+/64 处理器、麒麟云平台为基础,采用国产数据库、国产中间件搭建,确保了数据信息的高度安全。FT-2000+/64 处理器是飞腾面向高性能服务器领域的产品型号,集成 64 个自主研发的处理器核心 FTC662、主频 2.0~2.3GHz,典型功耗 96W。

 

从疫情的紧急响应,到多领域的配适、应用,飞腾CPU已经成功地走进各行各业各领域2021年12月,飞腾平台新增39家国内厂商的66款软件产品的兼容适配,具体包括:操作系统3款,安全类8款,行业应用29款,运维管理2款,办公软件3款,云平台3款,存储容灾备份4款,网络设备3款,数据库4款,大数据1款,中间件1款,其他类5款。


“坚守”成为国产CPU企业的优秀习惯

实力如此的企业,为何还未名声大噪?实际上,在目前国产CPU呈现群雄争霸的态势下,中国电子旗下飞腾这家来自天津的企业显得相对低调。从它在“十三五”期间取得的成绩,可以看出,这家企业近两年的发展十分迅速,是个不折不扣的实力派。

 

而这些,也只是飞腾多年来成就的缩影。

 


翻开企业成绩单,一部国产CPU发展史展现在人们眼前:自2014年10月发布第一款ARMv8架构的CPU以来,每一到二年推出一款新核心的效率,把CPU核心从最初的FTC660演进到了FTC663。尽管数年来每一代新的微架构IPC没有明显变化,Spec 2006 INT 测试成绩总是在 5.x/GHz 到 6.x/GHz 之间徘徊,但总体上仍然是呈上升趋势;在IPC难以进步的情况下,飞腾团队并没有放弃提高CPU整体性能的努力,比如把CPU核心数量增加为64个,再比如把制程从28nm改进为16nm以提高频率,其4核CPU的整体性能在这5年里至少提高了50%,量产产品的频率从1.8GHz进步到了2.7GHz……

 

坚守,这个每天被提及无数次的词语,仍是各行各业需要的一种精神。在国产CPU领域,也是如此。而在以飞腾为代表的企业的发展历程中,坚守已经成为了一种习惯。

 

经历数十年的“坚守”,国产CPU企业已初具规模,涌现出以飞腾为代表的一批领军企业。而飞腾CPU的发展历程则是国内CPU企业的一种发展模式:面对外国的技术封锁,从20年前开始通过仿制国外产口来积累宝贵的技术和经验,在崇山峻岭间捡拾国外遗落的设计资料,在夹缝中不停转进,最后再以市场为导向获得国外企业的技术授权,从小处着手开始参与市场竞争。




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