国产CPU再进阶！8年9颗芯片，自主研发升级，生态更强大

 电子发烧友网报道（文/黄晶晶）作为国产CPU的主力军，飞腾公司绝对是一支不可忽视的力量。飞腾以ARM指令集为基础自研内核构架，已推出三大CPU产品线。近几年，飞腾的营收逐年高速增长，人员规模扩张加速。今年8月21日，飞腾正式成立八周年。最近，飞腾公司副总经理郭御风博士与包括电子发烧友网在内的行业媒体，对于飞腾的发展现状以及未来规划、行业的趋势等进行了分享交流。
 

掌握自有内核研发技术，成就三大产品线卓越性能
 

我们都知道ARM是移动生态的霸主，国内大多数芯片厂商是以ARM内核授权来进行芯片产品研发设计。飞腾则是国内唯数不多的以ARM指令集授权为基础，进行自研内核并推出CPU产品的厂商。目前飞腾拥有ARM V8指集令架构的永久授权，其内核定位三大方向。其中，FTC6系列定位于高效能，兼顾性能和功耗，FTC8系列定位高性能处理器核，FTC3系列定位低功耗的处理器内核。以此满足不同产品的需要。

郭御风表示，飞腾在内核研发上还在不断迭代，例如FTC8系列的870正在研发中，FTC6系列除了主打的663之外还有664，3系列还有310内核等。内核最大的难点在于微体系结构，要在性能与功耗等方面做取舍与平衡。飞腾自己设计内核，多年来已经形成了一套方法学，从模拟器的评估、体系结构的评估，到基准测试程序的验证，以及内核流水线的性能优化等进行整个流程的把控。因此飞腾内核的迭代速度快，性能提升显著。
 
基于自主的内核技术，2020年飞腾三大CPU产品线全新升级为飞腾腾云S系列、飞腾腾锐D系列和飞腾腾珑E系列，分别主打高性能服务器CPU、高效能桌面CPU以及高端嵌入式CPU，另外飞腾套片是飞腾CPU的配套芯片，可配合飞腾系列CPU构成面向场景的、整体化的软硬件一体解决方案，助力用户获取更高的集成度、更高的可靠性、更快的开发进度、更低的成本和更高的国产化率。
 
这其中飞腾腾锐D2000芯片可以说是明星主打产品。D2000集成8个飞腾自主研发的新一代高性能处理器内核FTC663，采用乱序四发射超标量流水线，兼容64位ARMV8指令集并支持ARM64和ARM32两种执行模式，支持单精度、双精度浮点运算指令和ASIMD处理指令，支持硬件虚拟化。
 
飞腾腾锐D2000处理器面向桌面应用，最高主频2.3GHz，内置密码加速引擎，集成系统级安全机制，能够满足复杂应用场景下的性能需求和安全可信需求，支持商业档和工业档质量等级。
 
飞腾最新的产品是新一代嵌入式CPU飞腾腾珑E2000。E2000包括E2000Q、E2000D、E2000S三个系列，芯片集成飞腾自主研发的高能效处理器内核，E2000Q集成2个FTC664和2个FTC310内核，E2000D集成2个FTC310内核，E2000S集成1个FTC310内核，采用乱序四发射超标量流水线，兼容64位ARMV8指令集并支持ARM64和ARM32两种执行模式，支持单精度、双精度浮点运算指令和ASIMD处理指令，支持硬件虚拟化。该产品面向云终端、行业平板、电力、轨道交通、服务器BMC、网络设备和智能控制等行业领域和场景。
 
据介绍，飞腾腾锐D2000处理器以其高性能的表现在政企市场赢得较高的出货量和市场占有率，而D3000也已经紧锣密鼓地研发中，性能将比D2000有更有显著的提升。此外，面向高性能服务器领域的飞腾腾云S系列也将从S2500升级到S5000，同样将有较高的性能提升，值得期待。
 

加速面向桌面PC的ARM架构处理器的平台开发
 

我们注意到，2021年飞腾推出X100套片，将GPU、SATA、USB、音视频接口等集成在套片上，可以配合飞腾系列处理器，构成台式机、一体机或笔记本的完整解决方案，也可以作为显示芯片构建独立显卡，用于各类终端及服务器类应用场景。
 
郭御风表示，面对异构计算的崛起，飞腾正在积极推动平台化发展，可提供给用户的不再是单颗CPU芯片，而是面向场景的、软硬件一体的解决方案，使整个平台的集成度更高，开发成本更低，从而提高国产化率。
 
近年来ARM架构处理器从移动终端走向桌面电脑。苹果自研Arm桌面处理器M1芯片已经应用于MacBook系列等笔记本电脑，ARM架构处理器的性能大有赶超X86的势头。郭御风认为ARM架构处理器在桌面端的应用逐渐成熟，在这方面飞腾突破了高性能编译套件、二进制翻译引擎、多生态兼容运行时套件等基础软件技术，也就是能够实现跨体系结构和跨操作系统，从而解决所有上层应用的适配问题。目前飞腾基于二进制翻译套件的研发已经有原型，相信很快就能有所应用。
 
目前一些国产CPU芯片除了CPU不断的升级迭代之外，也已经在研发和发布GPU产品。对于这样的趋势，郭御风表示，飞腾以CPU算力做为基础，做不做GPU或者是集成还是独立GPU，是基于算力需求角度去考虑。他透露，飞腾的下一代笔记本芯片就会集成GPU，这是从笔记本竞争态势决定的，因为它需要高集成度、低功耗和低成本的设计。而说到独立GPU，在X100套片当中就搭配了独立GPU，未来会根据桌面产品线的需求而定。据电子发烧友记者了解，正在研发的D3000会推出笔记本的定制版。有了更适合笔记本电脑的芯片，也解决了跨平台跨体系的应用问题，我们有理由相信飞腾在笔记本电脑方面将有突飞猛进的表现。
 

国产CPU更注重系统级优化
 

由于美国不断在半导体领域对中国施加限制，先进工艺成为一个不可回避的问题。
 
郭御风坦言，要用系统的眼光看待这个问题。随着制程工艺的演进，芯片工艺越来越复杂，成本急剧上升，致使摩尔定律难以为继。在工艺本身的好处在减少的同时，很多设计就不能纯粹依赖于工艺，而要通过别的方式弥补。比如怎样通过设计来弥补差距，很多时候设计带来的性能提升会比工艺本身带来得还要好。
 
另一方面是进行整个系统的垂直优化。就像苹果将硬件、软件进行综合优化来获得更佳的性能。国产厂商其实在软硬件方面同样具有这样的优势，重点是对产业链环节的整合能力。通过垂直协同优化弥补差距。
 
此外，就是利用先进封装和chiplet进行性能提升。郭御风说道，通过多晶圆封装的方式，能够减少对先进工艺本身的依赖，同时能把集成度提升，单颗芯片上集成的功能会更多，飞腾也在密切跟踪先进封装技术。同时，在CPU研发方面，飞腾已经掌握新一代处理器安全设计技术、高带宽低延迟片上互连技术、高可靠设计技术以及基于国产工艺的高主频物理设计技术等多项关键技术。
 
或许正是基于这样的考虑，飞腾当然并没有急于取得ARM V9架构的授权，而是继续拓展ARM V8指令集架构所带来的性能提升和优化去适应行业应用的发展。
 

巩固CPU算力基石，突破4400家生态伙伴
 

截至2022年6月底，飞腾的生态伙伴数量已经突破4400家，包括集成商合作伙伴300+家、硬件合作伙伴930家、软件合作伙伴3100+家。
 
目前，飞腾已联合数千家国内软硬件厂商，支撑了2400多款飞腾平台设备上市，已经和正在适配的软件和外设超过8300种，与8200多款开源软件产品完成了适配，兼容200万级移动APP应用，构建起了国内最完善、最庞大的从端到云的信息化建设全栈生态体系。
 
同时，飞腾与国内伙伴单位展开合作，形成了基于飞腾平台的云计算全栈、边缘计算全栈、终端全栈、嵌入式全栈生态，为广大集成商和客户提供更丰富的选择空间。
 
CPU产品能否成功，很大程度取决于它的生态能否成功，这也是为何几年来飞腾不断壮大其生态合作伙伴的原因。从快速突破的合作数量可以看出，飞腾CPU正吸引集结越来越多的软硬件厂商加入其中，生态链伙伴的壮大也将令飞腾CPU的道路越来越宽。
 
小结：

飞腾成立8年来发布9颗CPU芯片，已经奠定了其在国产CPU的行业地位和坚实基础。飞腾在2021年实现20亿元营收，今年有望突破25亿元，人员规模已增加到1300人，其产品在国产信创领域获得广泛应用，继政企业务后未来在电信、金融、交通等行业继续发力。显然，飞腾对于产品路线、技术策略都有着非常明晰的认识和准备，这也将支撑他们后续取得商业市场的更大成功。