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目前最好cpu型号

圖文 更新时间:2025-04-16 16:39:37

清朝時,林則徐說“買辦等本系漢奸”,筆者覺得這種論斷過于片面。

對于國内沒有的技術和設備,引進以填補空缺;國内無力自建的生産線,引進以形成産業。都有利于國家、有利于社會、有利于人民。市場換技術雖得不到真正的核心,但淺顯的技術還是能學到不少,至少能開擴眼界,認識到正确的方向。更重要的是依托引進技術和生産線,可以構建産業鍊、培養産業工人、拉動經濟發展、實現從農業國家到工業國家的初步轉型。

阻止自主研發是引進技術的天然屬性

但是發達國家來中國建廠,是看中了中國的市場和生産成本。向中國轉讓技術,是因為被轉讓的技術在其本國已經失去了競争力。為了讓中國永久成為隻能賺取加工費的工廠,為了讓自己的産品能在中國市場攫取到最大的利潤,為了能讓被淘汰的技術總是能重新産生價值,發達國家就一定會阻止中國産業升級,就一定要削弱中國科技和産品自主進步的能力。

引進的目的,是為了促進國内工業、商業、科技等全方位的發展進步。但在已經具有一定基礎、初步形成了自主研發能力的行業,要是不加甄别繼續引進,就與引進的目的背道而馳。

如果引進的技術是世界先進水平,能生産出真正有競争力的産品,那麼應該支持和鼓勵,隻是數十年來這種情況從未得見。

如果引進的技術水平雖然較低,但國内沒有成型的自主技術,那麼引進的目的就是為了消化吸收、自主升級,更加值得支持和鼓勵。

如果引進的技術比自主研發的水平更低或相當,那麼引進就沒有意義。

如果引進的技術隻比自主研發的水平高出一線,但是又與世界先進水平相距甚遠,那麼這樣的引進就絕非善意。因為它不具有與市場主流産品競争的能力,隻能用“國産”的标簽擠占自主産品的生存空間,把自主研發逼入絕地。

對于這樣的引進,筆者認為林則徐說得很有道理——“買辦等本系漢奸”。

高端産品不可能絕對自主,但可以自主可控

其實越是高技術的産品,越是難以實現絕對自主。越是高技術行業,越是需要深厚的知識積累、經驗積累,沒有任何一個人、一個團隊、一個組織、一個國家能把方方面面都做到極緻。一件高技術産品從設計到生産,要使用衆多的設計工具、測試工具、生産設備、生産技術、零件耗材,要想創造有競争力的産品,就不可能做到所有環節都完全自主。

比如CPU和GPU這類産品,自主設計,但設計工具不一定自主。自主生産,但生産設備不一定自主。現有條件下,我們隻能追求CPU、GPU本身是自主設計,而不能苛求設計工具和生産設備也完全自主。

比絕對自主低一級的目标,就是自主可控。

就像畫師用PhotoShop手繪廣告圖,再用進口噴繪機印在噴繪紙上。作品是絕對自主的,工具和設備不是自主的,但工具和設備隻要可以使用,那就是可控的。要是片面追求絕對自主,那就是讓畫師自縛手腳,放棄與同行競争的能力。

自主設計的能力不可替代,其它的總有因陋就簡的方案。

畫師隻要有繪制優秀作品的能力,即使迫不得已使用粗陋的工具,也能畫出高水平的作品。要是沒有足夠的能力,即使有先進的工具和設備,也隻能拿别人的設計加上些裝飾來冒充自己的作品。像CPU和GPU這些産品,真正有能力的團隊,當設計工具和生産受限時,也能把現有條件發揮到極限。而依靠引進技術,沒有自主設計能力的企業,在宣傳時總喜歡把别人的能力當成自己的能力。

目前最好cpu型号(引進利弊分兩面)1

引進技術不同于采購進口元件生産産品,計算機中的各種使用進口元件的闆卡,都是在市場上與進口的同類産品自然競争。但引進技術的産品,則需要分兩種情況。

第一種情況是:

技術提供方因為技術落後、難以發掘出更多價值、與主流市場格格不入等原因,自己放棄了發展。承接方有必要的基礎,也有信心和決心繼續演進。這樣的技術引進,會完整轉移專利、資料、技術、設備。承接方也會力求自主發展,培養技術叠代的能力。

比如長鑫存儲引進英飛淩(奇夢達)的内存技術,已經實現了自主可控;

比如申威引進DEC的Alpha處理器技術,已經獲得了巨大的進步,取得了舉世矚目的成績。

第二種情況是:

技術提供方隻賣方案授權,不賣技術,是把授權作為一門可持續的生意來做。承接方的目的也是為了避免高成本的、易失敗的自主研發,而以購買的設計方案迅速推出産品。

比如國産的手機CPU(SoC),都是購買的ARM的IP(設計完成的功能模塊)進行集成,ARM每升級一代核心,手機CPU(SoC)廠商就要再購買一次IP,以這種方式實現産品叠代;

比如國産的兆芯桌面、服務器CPU,2013年成立時就把VIA NanoX2作為自己的産品發布,前兩代産品ZX-A、ZX-B都是VIA NanoX2。其後的ZX-C也是由VIA旗下的Centaur為兆芯專門設計的産品。2020年10月,兆芯花了17億,再次向VIA及其子公司Centaur購買了芯片組和CPU核心設計。

低端引進不是鲶魚,而是自主研發的天敵

漁民運輸沙丁魚的時候,會往魚群中放入一條以沙丁魚為食的鲶魚,使沙丁魚們在追逐中保持活力。企業引進高級人才,也能達到令其他員工更加努力的目的,這就是鲶魚效應。

10年前的自主通用CPU性能很低,單核通用性能隻有同期Intel産品的1/10。現在已經進步到在相同頻率下的性能相差無幾,是不是因為近10年引進了大量同類的技術,起到了鲶魚效應的作用呢?

鲶魚和沙丁魚的數量關系,是一條對一群,這是不能忽略的。一群沙丁魚被吃掉幾條後,剩下的還是一群。要是水池中本就隻有兩三隻小蝦米,放一群鲶魚進去是想幹嘛呢?

目前最好cpu型号(引進利弊分兩面)2

據說人被逼急了什麼都做得出來——除了數學題!CPU設計中的邏輯問題、算法問題通通都是數學問題!據筆者親自體驗,被狗追着咬能夠深化對文學作品的感悟,但對數理化的水平沒有好處。

2011年,神威·藍光超算上線,使用的CPU是申威自主設計的SW1600,這款CPU的通用處理性能孱弱,但峰值浮點性能超過了同時期的Intel i7-980XE。

2012年,龍芯3B1500流片成功,這款CPU的通用處理性能孱弱,但峰值浮點性能比SW1600還高一些。

2012年,飛騰發布FT-1500,是基于SUN開源的UltraSPARC T2處理器自主改進。

十年前的國産通用CPU就是上面三條小魚。申威和飛騰背景複雜,當時還沒有分離為企業。已經成立的龍芯中科技術有限公司,是國外企業兜售CPU技術的首選。IBM上門與龍芯中科談合作,想給龍芯中科授權PowerPC的處理器技術和全套的工藝流程。龍芯中科認為IBM提供的資料不全,是個釣魚工程,于是拒絕了IBM。

2013年,IBM與江蘇省合作,成立了蘇州中晟宏芯。中晟宏芯一年前(2021年10月)再次向IBM購買了Power 8處理器的微架構和指令集授權。

2013年,VIA與上海市合作,成立了上海兆芯,兆芯的第一款産品是把VIA Nano X2 4350AL改了個名,以ZX-A C4350AL的型号重新發布了一次。次年把該款CPU在境内代工,完成了核高基任務。2020年10月,兆芯再次向VIA及其子公司Centaur購買了價值17億的芯片組和CPU核心設計。

2014年,飛騰發布基于ARM架構授權的FT-1500A,意味着飛騰放棄了可以實現自主可控的SPARC架構,全面轉向ARM,自己也成了鲶魚之一。

2014年,華為用購自ARM的Cortex-A57的IP,整合了一款使用16nm工藝的16核服務器CPU Hi1610,完成了核高基任務。2017年,華為又用Cortex-A72的IP整合出了32核的Hi616。

2016年,高通與貴州省合作,成立了貴州華芯通,已經于2019年倒閉

2016年,海光獲得ARM Zen1的IP授權,是被削弱了浮點運算性能的版本。

某些企業引進通用CPU技術,顯然不是為了參與公開市場競争,因為引進的對象全都是在通用CPU領域與Intel競争的失敗者。它們引進通用CPU技術也不可能是為了自力更生,因為在購買新的核心設計之前,代表CPU核心設計水平的IPC指标,就一直不見有長進

目前最好cpu型号(引進利弊分兩面)3

IPC是每個時鐘周期執行的指令數量,對比不同CPU的IPC就等同于對比單個核心相同頻率下的性能。通常也把SPEC CPU等測試軟件的成績,折算到1GHz之後,視為與IPC具有同等的意義。在實測中,CPU的緩存容量和内存的速度,也會造成IPC的變化。所以說一些引進的CPU,盡管最新産品的IPC相對于初代産品提高了10%左右,但由于内存已經從DDR3升級到了DDR4,緩存容量也有增加,因此可以認為CPU核心的水平基本沒有變化。

最近十年,龍芯CPU的IPC提升幅度是4倍。申威即使産品重心不在桌面電腦,IPC也實現了翻倍。以擠牙膏著稱的Intel,IPC的提升幅度也大于兆芯和飛騰,而兆芯和飛騰的IPC幾乎未見變化。龍芯下一代産品的IPC預計與11代酷睿持平,也就是CPU核心設計水平相當。申威近幾年也開始向桌面産品發力,規劃中的産品與龍芯3A5000接近。

某些引進CPU,IPC隻有主流産品的一半,主頻也隻有主流産品的一半,單核性能就隻有主流産品的1/4,沒有半點競争力。那麼它們的市場在哪裡?

我國大約在十前,意識到必須建立自主可控的信息技術體系。CPU是自主信息技術體系的基礎,必然需要逐漸實現國産化替代。既然有需求,自然有市場。那時的自主通用CPU還比較弱小,但那時還隻是在小範圍啟動了國産化試點,離全面推廣還有好幾年,還有足夠的時間等待自主CPU成長起來。

但有一些人不相信自主CPU能夠成長,或者說當他們認為自主CPU不能成長,那麼自主CPU就一定不能成長。于是從那時起,引進技術的CPU紛紛湧入,各地給錢給政策,申請國家專項資金,好一片欣欣向榮。自主CPU也想申請專項資金啊,但是……筆者聽說龍芯中科最潦倒的時候,賬面上隻剩下50萬元!看看下面這個人最近十年的變化,青絲成雪代表了自主CPU最近十年的艱辛。

目前最好cpu型号(引進利弊分兩面)4

引進的都是在桌面和服務器領域與Intel競争的失敗者,它們本來已經被淘汰,卻從棺材中被召喚出來。它們無力與主流産品競争,它們天然的敵人,是當時比它們更加弱小的自主CPU。林則徐誠不欺我。

打不倒的自主CPU,終會更加強大

既然引進CPU的核心設計水平一直沒有明顯長進,它們又是如何做到對自主CPU長達六、七年的壓制呢?難道自主CPU也沒有長進?

當然不是這樣!CPU的性能,除了與核心設計水平息息相關,也與工藝制程、CPU頻率、核心數量相關。CPU單核性能等于IPC×頻率,多核性能等于核心數量×單核性能×多核加速比。更好的工藝制程可以天然地帶來更高的頻率,更小的制程可以在相同面積下堆砌更多核心。以前引進CPU戰勝自主CPU,是先進制程戰勝落後制程,是8核戰勝4核,而不是産品本身有更高的設計水平。随着自主CPU設計水平不斷提升,現在的戰況是自主4核與引進的8核打平。

龍芯和申威CPU為了最大限度地保證自主可控,對工藝制程的選擇十分保守,享受不到新工藝的頻率紅利。而引進CPU的顧忌要小一些,同期的産品總是使用比自主CPU更先進的制程,CPU産品就能有更高的頻率。CPU的頻率除了與制程相關,還可以通過改進後端(物理)設計的方式實現提升,但每改一次設計就需要流片驗證,自主CPU企業沒有這樣的财力。引進的CPU也要計算成本,自主CPU不幹的事兒它們也不會幹。

又因為過多的核心數量對于桌面CPU基本沒有意義,龍芯和申威的桌面CPU就長期保持4個核心。不像兆芯和飛騰那樣,為了數據好看而用8個核心來與4核CPU對比整體性能。2013~2020年,兆芯和飛騰利用更先進的工藝、多一倍的核心,實現了對龍芯和申威桌面産品的碾壓。

申威沒有完全市場化,引進産品對它的壓力相對小一些。龍芯隻能自負盈虧,為了生存隻能大力發展嵌入式CPU産品,哪怕用量僅幾千顆嵌入式芯片的小項目,龍芯非但不嫌棄,還要協助做好方案設計,盡力争取合作機會。在那麼艱難的時候,龍芯也沒有放棄桌面CPU的研發,桌面CPU自身利潤不足,就用嵌入式的收入反哺。因為龍芯的目标是與Intel/AMD争雄,不願意因一時的苦難,就放棄桌面和服務器CPU的發展。

那段時間,龍芯桌面和服務器CPU的進展确實比較緩慢,比如2015年的3A2000,IPC已經超過了引進的ARM和VIA産品,但因為工藝從境外28~32nm換成了更便宜的境内40nm低速工藝,主頻比之前的産品更低,隻有1.0GHz。同期的兆芯和飛騰都是使用境外28nm的高速工藝,主頻達到2.0GHz。當時龍芯CPU的IPC隻比兆芯高30%,主頻卻差了一倍。

2017年龍芯3A3000也換成了28nm(境外)工藝,核心沒有大的改進,主要是為了提升主頻。但此時兆芯已經把桌面産品做成了8個核心,再次碾壓龍芯的4核CPU。2019年,龍芯3A4000還在繼續使用28nm(境外)工藝,兆芯和飛騰都換成了更先進的16nm(境外)工藝。龍芯工藝陳舊,主頻更低,但因為升級了核心,單核性能反而略勝兆芯,與飛騰持平。但論全CPU性能,4個核心還是打不過8個核心。

直到2021年龍芯3A5000問世,使用了境内的12~14nm自主工藝,CPU主頻終于達到了與兆芯和飛騰相同的水平。3A5000換了架構改了核心,IPC也有進步,4個核心的綜合性能戰平了兆芯和飛騰的8核産品,浮點性能還要比它們高出一截。因為兆芯和飛騰規劃的7nm工藝産品難産,也就失去了工藝領先的優勢。龍芯CPU的IPC和單核性能,幾乎雙雙達到了兆芯和飛騰産品的兩倍,核心設計水平接近主流産品。

龍芯下一代3A6000的IPC進一步提升,确确實實達到了主流水平。引進的CPU哪怕使用7nm工藝也不可能追得上,核心設計的差距太大,僅更新工藝已經無法補平。引進的通用CPU也不可能買到主流水平的CPU核心,除非它們撕下自主的僞裝,像手機CPU那樣标明自己的CPU核心來源。

龍芯CPU依靠自主設計,突破了引進技術的圍困。但要想與Intel/AMD比拼性能,隻有水平相當的核心設計還遠遠不夠。Intel/AMD可以燒數億到數十億美金提升頻率,自主的龍芯和申威隻能望而興歎。

結語

十年前,自主CPU性能不足,自主可控徒有其表。而今,自主CPU的核心設計追上了主流水平,性能差距基本等同于頻率差距。在生産工藝必須可控、提升頻率的資金投入有限的前提下,自主CPU與Intel/AMD的高端型号會長期存在性能差距。但是自主CPU與Intel/AMD的性能比,已經遠遠高于當年VIA與Intel的性能比。

VIA受到Intel的制約,一紙授權就消滅了VIA的核心業務。VIA的CPU設計團隊在美國,且不允許轉移,VIA對自己的CPU産品也缺少控制力。自主CPU無論指令集還是微結構,都是自主設計,對自己的産品叠代和技術發展有絕對的控制力。發展國産CPU,自主可控是必要的前提。

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