隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的重視程度超越以往。2015—2016年，中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)從736家猛增到1362家，2017年，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)總數(shù)達(dá)1380家，在全球中占有的比率為14.5%。近年來，國(guó)家與企業(yè)加大對(duì)“中國(guó)芯”的投入，在芯片研發(fā)上取得了一些成績(jī)，中國(guó)自主研發(fā)的“芯片”也相繼問世。
自主研發(fā)的最具代表性“中國(guó)芯”有哪些？
芯片是一個(gè)知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)，做芯片急不來，那么發(fā)展至今，國(guó)產(chǎn)的有代表的“芯片”有哪些？
1、中國(guó)第一枚通用CPU——龍芯
提起國(guó)產(chǎn)芯片，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所不得不提，龍芯中科研制的處理器產(chǎn)品包括龍芯1號(hào)、龍芯2號(hào)、龍芯3號(hào)三大系列，涵蓋小、中、大三類CPU產(chǎn)品。
龍芯1號(hào)是一款通用CPU，也是中國(guó)第一枚通用CPU。它采用的是RISC指令集，2002年8月10日，首片龍芯1號(hào)龍芯XIA50流片成功，龍芯1號(hào)的頻率為266MHz。
2005年4月18日，龍芯2號(hào)研制成功，它的頻率最高為1GHz，采用0.18微米的工藝，實(shí)際性能與1GHz的奔騰4性能相當(dāng)，是龍芯1號(hào)實(shí)測(cè)性能的10到15倍。龍芯2號(hào)樣機(jī)能夠運(yùn)行完整的64位中文Linux操作系統(tǒng)，全功能的Mozilla瀏覽器、多媒體播放器和Open Office辦公套件，具備了桌面PC的基本功能。
龍芯3號(hào)系列包含龍芯3A和龍芯3B
龍芯3A的工作頻率為900MHz～1GHz，是首款國(guó)產(chǎn)商用4核處理器， 峰值計(jì)算能力達(dá)到16GFLOPS。龍芯3B是首款國(guó)產(chǎn)商用8核處理器，主頻達(dá)到1GHz，支持向量運(yùn)算加速，峰值計(jì)算能力達(dá)到128GFLOPS，具有很高的性能功耗比。
龍芯不只是沉醉于實(shí)驗(yàn)室的“芯片產(chǎn)品”，它已經(jīng)成功流片，并于2015年在中國(guó)發(fā)射的北斗衛(wèi)星上應(yīng)用。
龍芯產(chǎn)品在性能上與主流的CPU有差距，尤其在算力與功耗上，沒法與英特爾的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，但隨著國(guó)產(chǎn)研發(fā)實(shí)力的增強(qiáng)，未來提升空間很大，搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)不是不可能。
2、國(guó)內(nèi)首款具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPU——JM5400
GPU一直是國(guó)內(nèi)的一塊“芯病”，長(zhǎng)期被英偉達(dá)等國(guó)外企業(yè)壟斷。2014年4月，景嘉微電子成功研制出國(guó)內(nèi)首款具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的圖形處理芯片——JM5400，在多項(xiàng)性能上達(dá)到或優(yōu)于常用國(guó)外產(chǎn)品。
JM5400采用65nm CMOS工藝，內(nèi)核時(shí)鐘頻率最大550MHz，存儲(chǔ)器時(shí)鐘頻率最大800MHz，軟件可配置，片上封裝兩組DDR3存儲(chǔ)器，每組位寬32位，共1GB容量，功耗不超過6W，內(nèi)部各功能模塊可獨(dú)立關(guān)閉，可進(jìn)一步減少功耗，F(xiàn)CBGA 1331腳，MCM封裝。
JM5400于2014年5月流片成功，可廣泛應(yīng)用于有高可靠性要求的圖形生成及顯示等領(lǐng)域，滿足機(jī)載、艦載、車載環(huán)境下圖形系統(tǒng)的功能與性能要求，全面替代M9、M54、M72、M96、IMX6等國(guó)外芯片。目前，JM5400已被確定用于神舟飛船等多項(xiàng)國(guó)家重大工程，未來的國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)中將會(huì)大量使用這顆“中國(guó)芯”。
據(jù)悉，JM5400芯片的升級(jí)版本JM7000圖形處理器芯片已經(jīng)研制成功并流片。它在硬件上采用了更加先進(jìn)的28nm工藝制造，增加了片內(nèi)顯存的容量，集成了CPU核。功能上，增加了硬件高清解碼能力，支持更高的OpenGL版本，支持更高速的總線接口。性能上，圖像處理能力增加2倍以上，總線帶寬增加數(shù)百倍。
JM5400作為一款有著特殊意義的產(chǎn)品，雖然性能沒法和英偉達(dá)巨頭的產(chǎn)品相提并論，但仍值得鼓勵(lì)，希望它早日占領(lǐng)中國(guó)GPU市場(chǎng)，打破國(guó)外壟斷。
3、全球首款內(nèi)置獨(dú)立NPU的智能手機(jī)AI計(jì)算平臺(tái)——海思麒麟970芯片
華為海思是一家半導(dǎo)體公司，前身是華為集成電路設(shè)計(jì)中心，它因自主研發(fā)的麒麟芯片備受關(guān)注，海思麒麟970芯片是一款非常具有跨時(shí)代意義的國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)品。
自主研發(fā)的最具代表性“中國(guó)芯”有哪些？
麒麟970芯片最大的特征是設(shè)立了一個(gè)專門的AI硬件處理單元—NPU（神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)），用來處理海量的AI數(shù)據(jù)，它采用了臺(tái)積電10nm工藝，首次集成NPU采用了HiAI移動(dòng)計(jì)算架構(gòu)，其AI性能密度大幅優(yōu)于CPU和GPU，在處理同樣AI任務(wù)時(shí)，麒麟970新的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)擁有大約50倍能效和25倍性能優(yōu)勢(shì)。
2017年10月16日在德國(guó)慕尼黑電子展，華為發(fā)布首款采用麒麟970的手機(jī)Mate 10。今年，華為對(duì)媒體披露了華為麒麟970芯片的升級(jí)版——麒麟980芯片，這一款芯片在性能上更上一層樓。據(jù)悉，它采用臺(tái)積電7納米工藝，同時(shí)搭載寒武紀(jì)的1M人工智能NPU，集成ARM最新A77核心架構(gòu)，最高主頻可達(dá)2.8GHz。
作為國(guó)產(chǎn)芯片的代表企業(yè)，華為研制“中國(guó)芯”是認(rèn)真的。
4、中國(guó)第一款云端智能芯片——寒武紀(jì) MLU100芯片
2018年5月3日，中科院在上海發(fā)布了我國(guó)首款云端人工智能芯片——寒武紀(jì)MLU100。這是一款向人工智能領(lǐng)域的大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器提供的核心芯片，它可支持各類深度學(xué)習(xí)和經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)算法，充分滿足視覺、語(yǔ)音、自然語(yǔ)言處理、經(jīng)典數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域復(fù)雜場(chǎng)景下的云端智能處理需求。與傳統(tǒng)的終端芯片相比，云端智能芯片規(guī)模更大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，運(yùn)算能力更強(qiáng)。
寒武紀(jì)MLU100云端人工智能芯片采用寒武紀(jì)最新的MLUv01架構(gòu)和TSMC16nm的先進(jìn)工藝，可工作在平衡模式和高性能模式下，平衡模式下的等效理論峰值速度達(dá)每秒128萬(wàn)億次定點(diǎn)運(yùn)算，高性能模式下的等效理論峰值速度可達(dá)每秒166.4萬(wàn)億次定點(diǎn)運(yùn)算，而典型板級(jí)功耗僅為80瓦，峰值功耗不超過110瓦。
目前寒武紀(jì) MLU100芯片已經(jīng)應(yīng)用在相關(guān)產(chǎn)品之中，聯(lián)想集團(tuán)推出搭載MLU100智能處理卡的云端智能服務(wù)器SR650，它打破了37項(xiàng)服務(wù)器基準(zhǔn)測(cè)試的世界紀(jì)錄。
科大訊飛將寒武紀(jì)智能處理器應(yīng)用于語(yǔ)音智能處理，測(cè)試顯示其能耗效率領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的云端GPU方案5倍以上。
中科曙光也推出了搭載寒武紀(jì)芯片的“PHANERON”服務(wù)器產(chǎn)品及人工智能管理平臺(tái)SothisAI。
與中科院淵源頗深的寒武紀(jì)，在成立不到兩年的時(shí)間里，推出如此多代表性“芯片”產(chǎn)品，讓人期待與敬佩。
5、中國(guó)設(shè)計(jì)算力最高的AI芯片——百度“昆侖”
2018年7月4日，百度在2018年百度AI開發(fā)者大會(huì)上宣布推出云端全功能AI芯片“昆侖”，據(jù)悉，它是中國(guó)第一款云端全功能AI（人工智能）芯片，也是業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)算力最高的AI芯片。它的運(yùn)算能力比最新基于FPGA的AI加速器，性能提升了近30倍。它包含訓(xùn)練芯片昆侖818-300，推理芯片昆侖818-100。
據(jù)百度李彥宏介紹，“昆侖”是在大規(guī)模AI運(yùn)算實(shí)踐中催生出的芯片，基于百度8年的CPU、GPU和FPGA的AI加速器的研發(fā)，20多次迭代而生。它能針對(duì)語(yǔ)音、NLP、圖像等專門優(yōu)化，同等性能下成本降低10倍，同時(shí)支持paddle等多個(gè)深度學(xué)習(xí)框架，編程靈活度高、支持訓(xùn)練和預(yù)測(cè)。
據(jù)介紹，“昆侖”算力強(qiáng)大，100+瓦特功耗下提供260Tops性能，能同時(shí)滿足訓(xùn)練和推斷的需求，除了常用深度學(xué)習(xí)算法等云端需求，還能適配自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)音識(shí)別、自動(dòng)駕駛、推薦等具體終端場(chǎng)景計(jì)算需求。
百度近幾年在AI上投入了巨大的財(cái)力、物力、人力，今年推出“昆侖”芯片也讓大家更相信它對(duì)人工智能的看好。“度娘”不僅是顏值擔(dān)當(dāng)，實(shí)力也是國(guó)內(nèi)翹楚，值得稱贊。
總結(jié)：芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程注定是一場(chǎng)艱難的“馬拉松”賽跑，畢竟發(fā)展落后于國(guó)外二十多年，想實(shí)現(xiàn)彎道超車，沒那么容易。芯片研發(fā)不像互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，開發(fā)一個(gè)APP火了就成功，它需要與設(shè)計(jì)、研發(fā)、材料、工藝等產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，形成強(qiáng)大的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，方能破解“芯痛”之結(jié)，急于求成是不行的，希望我們也給企業(yè)一些時(shí)間，讓它們沉下心做研發(fā)，有了上面這些企業(yè)做榜樣，“中國(guó)芯”未來可期。