
飞腾郭御风:我们在为需求爆发蓄能
早在 20 多年前,为了解决「无芯可用」的问题,中国启动了处理器设计项目,催生了六大国产 CPU。
近年来,产业智能化、5G 通信等领域的发展,进一步驱动了我国芯片需求的增长,中国也成为芯片的第一市场。去年,中国采购了 4000 亿美元的芯片,占全球芯片市场的份额高达六成。
在政府政策的支持以及市场需求的驱动下,芯片本地化供应链逐渐完善,国产芯片也在成本和性能上取得了突破和创新,2021 年,全球增长最快的 20 家芯片企业,就有 19 家来自中国大陆。根据国家统计局统计,国产芯片年产率在 2021 年达到了 3594.3 亿块,同比增长 33.3%。
虽然行业起步晚,但在「国产化」的大浪潮下,国产芯片正在迎头赶上,进入到了黄金发展期。
飞腾是国内最早开始研发 CPU 的团队之一,也是目前国产芯片的领军企业,2021 年,飞腾芯片的出货量达到了 200 多万颗,营收二十多亿。
不久前,极客公园采访到了飞腾公司副总经理郭御风博士,聊一聊国产芯片厂商的思路与逻辑。
在ARM生态里领跑
国产化 CPU 有三大发展路线,分别是 IP 内核授权、指令集授权、授权+自主研制指令集,三种模式从自主化程度上从低到高,同时研发和生态建设的难度也由低到高。飞腾走的是第二条路线。
2012 年,ARM 正式推出了第一个 64 位指令集处理器架构 ARMv8,飞腾果断地从 SPARC 架构转投生态更丰富 ARM,拿到了 v8 指令集架构的永久授权,国内另一家拿到 ARM 指令集架构的 CPU 厂商,是华为鲲鹏。
2020 年,在使用 X86 架构 15 年后,苹果 mac 全面改用 ARM。据苹果的内部测试,基于 ARM 的 M1 芯片性能和功耗都有的改善,还能将低处理器的成本降低 40%-60%。
虽然业界有声音质疑苹果炒作,但苹果基于 ARM 架构的 M1、M2 芯片都在实机使用上取得不错的效果。X86 不再是铁板一块,ARM 开始撬动新的市场,资金也涌向使用 ARM 架构的 CPU 公司。
「我们推出基于 ARM 的桌面 CPU 的时候,整个国际上其实还没有什么人做。」郭御风给我们讲述了一段往事,linux 社区刚刚开始建设时,是国内的软硬件厂商提供了研发机器,因为在 ARM 的服务器生态上,中国其实先跑了一步。
「现在国际局势的变化,对我们国产的,特别是走 ARM 路线的厂商来说是个机遇。」
飞腾的思路是获取 ARM 生态的优势:核心技术自主创新,产业生态开发联合。不管是继续拿 v9 授权还是按照自己的思路设计分支,都是带着技术找生态。
「我们是基于 ARM 指令集自己设计的内核」,他解释说,「其实不管哪家的核都是冯诺依曼架构,最终的差异体现在你怎么设计,怎么平衡技术目标,体现在微体系结构上。」
在芯片性能和能耗的平衡上,他们形成了自己的一套方法学,凭借着这套方法学,他们也加快了产品迭代的速度。
做生态与提性能
2020 年双十一当天,苹果正式发布了 3 款内置苹果自研芯片 M1 的电脑,从理论上来说,换「芯」的苹果并不能兼容原有基于 X86 开发的软件。而开发者从头为 M1 芯片进行兼容和开发,需要很长的时间。
为了给转「芯」做过渡,苹果推出了 Rosetta 2 技术。这就像是一个「转接器」,运行 Rosetta 2 后,搭载新芯片的苹果电脑也能使用为 IntelX86 设计的软件。当然,转接的软件在运行性能和速度上有一定的损耗。
以飞腾为首的 ARM 处理器企业,也面临着生态还不够完善,一些基于 X86 设计的软件需要适配的问题。
除了看到越来越多人正在参与建设 ARM 生态,飞腾也做了自己的「Rosetta」——能实现跨体系结构、跨操作系统的二进制翻译套件。郭御风说,「未来可以解决其他所用上层应用的适配,我们已经有原型了,慢慢就能在飞腾上看见。」
不久前,京东云核心业务系统——京东云云舰,与飞腾腾云 S2500 服务器完成适配,将在京东零售、京东物流等核心领域开展生产级落地应用。继进入政务、交通等核心 ToG 端场景后,国产 CPU 也正在走进行业。
能不能真正实现「国产替代」,显然躲不开性能问题。
「那个时候别人的手机基本上都是 1.5G、2G 的,苹果的 iphone 还是 800M,但用起来一点都不差。」郭御风给我们举了苹果手机的例子,在他看来,将软硬件结合起来一起优化,可以弥补单品的差距,这也是国产 CPU 在未来很重要的一个解决方案。
如果这套理论行得通,飞腾确实是有机会的。飞腾及其母公司中国长城,都属于中国电子科技集团旗下,「我们有芯片、有操作系统、有整机、有数据库、还有做应用的,我们在集团内的优化都能做到了。」
在提高性能上,他们也在寻求其他的解决方案,比如跟进最近芯片领域大热的 Chiplet。
简单来说,Chiplet 技术就是像搭积木一样,把一些预先生产好的实现特定功能的芯片裸片(die)通过先进的集成技术,封装在一起形成一个系统芯片。
在 EPYC 发布会上,AMD 提出要打破摩尔定律的限制,在之后的几年,AMD 将整个芯片解耦,通过只迭代某个 die 的方式,加速了产品迭代。
Chiplet 能在单颗芯片上集成更多的功能,也能减少对先进工艺本身的依赖。发展 Chiplet 的其中一个思路,是基于先进的封装技术展开。「国内封装厂商在全球的排名还是比较靠前的」,郭御风为我们解释了国内在 Chiplet 上的优势,「我们下一代的芯片里面也会用 chiplet。」
「国内信创已经走向了深水区」,郭御风最后总结行业,「我们正在为更大的需求爆发蓄能。」