龙芯“十三五”研发情况汇报

龙芯“十三五”研发情况汇报

龙芯中科技术有限公司2016.07.08什么是自主可控原总装科技委卢锡城院士认为，自主可控至少应包括三个方面的涵义：信息系统的软硬件在设计或制造阶段不会被对手插入恶意功能，导致潜在的不安全隐患；无论平时、战时都能按需提供相应的软硬件产品，供应保障不受制于人；掌握核心技术，软硬件产品能适应技术进步或需求变化自主发展。

判断自主可控也可从从芯片设计生产的三个主要阶段去判断：前端设计：逻辑源代码是否全部自主可控，设计创新能力螺旋上升；后端设计：物理设计过程中需要对原有的逻辑、时钟、测试等进行优化和改动，输出最终版图，后端实现过程是否自主可控；流片生产：晶元生产、封装、测试过程是否可控；

华为对自我的评价什么是自主可控体系结构（ISA）可控自主设计指令系统，或者结构授权（ArchitectureLicense）：可扩充指令，可视作永久授权（保障性）微结构（Microarchitecture）自主设计是决定性能、功耗、成本、安全性的最重要因素是CPU最核心的技术，是CPU设计能力的最重要体现流片渠道可控（境内流片）：是保障性的必然要求龙芯的实践表明：在境内流片完成高性能CPU是可行的所谓境内工艺不够用，是因为没有掌握CPU设计的核心技术自主CPU的鉴别方法不能用“测”和“评”技术的方法，只能用“审”和“考”能力的方法龙芯三个产品系列定位面向桌面/服务器类应用的龙芯3号“大CPU”系列：Intel的酷睿/至强系列面向工控和终端类应用的龙芯2号“中CPU”系列：Intel的阿童木系列面向特定应用定制的龙芯1号“小CPU”系列：根据应用需求定制三大系列研发思路高端系列（龙芯3号系列，定位为酷睿/至强系列）采用两片方案：CPU+桥片CPU4-8核，有系统总线接口（HT），支持多路直连，兼顾桌面和服务器在没有完全掌握GPU技术之前，GPU与桥片集成在一起，也可以外接低端系列（龙芯2号系列，定位为阿童木系列）采用单片SOC方案双核，集成SATA、USB、GMAC、GPU、音视频等接口低电压低功耗专用系列（龙芯1号系列，结合需求定制）龙芯1D流量表专用芯片，龙芯1E/1F“上天”专用，龙芯1H“入地”专用每1-2年定制一款“有难度”的专用芯片，避免国内恶性竞争龙芯3号系列研制计划第一代产品：使用GS464处理器核，四核+八核四核3A1000（tock）：900MHz，65nm，2010年产品八核3B1500（tick）：1.2GHz，32nm，2013年产品第二代产品：使用GS464E处理器核，先把四核做精四核3A2000/四核3B2000（tock）：境内40nmLL，1.0GHz，2016Q1量产四核3A3000/四核3B3000（tick）：28nmSOI，>1.5GHz，2016Q1流片第三代产品：继续优化处理器核，四核+八核主要结构优化：向量指令、安全机制、内存计算四核3A4000/八核3B4000（tock）：28nmSOI，>2.0GHz，2018年流片四核3A5000/八核3B5000（tick）：14nm，>2.5GHz，2020年流片四核3B2000/3000系列支持多路直连龙芯桥片计划龙芯3号采取CPU+桥片模式，早期的龙芯2号也需要桥片使用HT接口：3A1000（HT1.0）、3B1500（HT2.0）、3A2000（HT3.0）早期的龙芯2号使用PCI接口：2F、2J龙芯桥片的发展第一代使用非自主桥片：PCI桥片AMD5536，HT桥片AMD780E第二代SOC兼顾桥片应用：PCI桥片龙芯1A，HT桥片龙芯2H第三代专用桥片研制：龙芯7号系列（7与桥谐音）龙芯7A：龙芯CPU首款专用桥片，将于2016H2推出接口丰富：PCIE*24、SATA*2、USB*3、GMAC*2…双显示接口，内置GPU（2D能力强，3D能力一般）通路性能高，适用于桌面和服务器龙芯2号系列研制计划目前的主要产品单核2F0800：800MHz，四发射64位单核，90nm，2010年产品，PCI接口单核2J1000：800MHz，GS464核，65nm，2013产品，高质量等级单核2H1000：800MHz，GS464单核，65nm，2013年产品，接口丰富：PCIE*4、USB*6、SATA*2、GMAC*2、2D/3DGPU、HDA……基于双发射232E处理器核，提高性能降低功耗双核2K1000：1GHz，40nmLL，双GS232E处理器核，2016H1流片2K2000：1.5GHz，28nmSOI，双/四GS232E处理器核，2017H2流片GS232E处理器核的性能是GS464处理器核的1.5倍

GS232EGS464(2F、3A)相对GS464性能提升ARMCortexA9ARMCortexA15单线程memcpy3.1GB/s0.45GB/s5.89倍1.1GB/s3.2GB/sDMIPS/MHz2.341.6740%2.503.50Cmark/MHz4.372.6863%3.974.68龙芯1号系列研制计划“通用”嵌入式CPU：形成系列1A、1B、1C：正在逐渐走向市场（如2015年销售15000多片1Bi）应用周期长，供应周期长，面向行业应用利润高“专用”嵌入式CPU：做有难度的、取代欧美企业的芯片1D：流量表（水、热、气）专用，MCU+模拟电路1E/1F：“上天”，抗辐照1H：“入地”，耐175摄氏度高温，石油钻头专用“十三五”期间结合应用需求增加3-5款龙芯1号CPU在流量表、上天、入地领域持续改进，领域内形成系列；新开拓专用领域1-2个；面向物联网，新增1-2款“通用”嵌入式CPU核心IP必须自主掌握三大系列CPU核持续改进和发展GS132系列（最新版GS132E）：单发射32位，静态流水GS232系列（最新版GS232E）：双发射32/64位，动态流水GS464系列（最新版GS464E）：四发射64位，动态流水片内互联总线及系统总线片内AXI、AHB、APB互联总线系统总线HT1.0、HT2.0、HT3.0及相关PHY内存控制器SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4及相关PHY就差GPU：“十三五”期间一定要掌握GPU技术目前2D已经掌握，3D要加大投入外围的IP（USB、GMAC、SATA等）不妨用商业的（PCIE争取掌握）其余小IP（SPI、ECCNAND、CAN、1553B等）顺手自己就做了“十三五”通用系统生态建设的两个层面API层面：目前：与应用紧密相关的软件，包括浏览器、QT、JAVA、媒体播放器、GIS未来：设计融合Linux、Android、Windows（.NET）主要API的瘦身型OS微软在Windows上实现Android的APIISA层面：目前：与硬件紧密相关的软件，包括内核、编译器与C库、图形图像库、数学库未来：通过二进制翻译实现与X86和ARM的二进制兼容Intel在平板领域通过二进制翻译实现与ARM兼容最后建设打破篱笆墙的“大同”生态体系技术上证明没问题，就是投入与工程实现搞明白后，就那点套路：寇可往、我亦可往“十三五”龙芯基础软件平台OEM/ODM（龙梦…）昆仑固件（BIOS）操作系统、办公软件（中标、普华、中兴、金山等）锐华、天熠、天脉、道系统

VxWorks应用软件应用软件中间件（金蝶、中创、东方通）数据库（达梦、金仓、神舟）浏览器、JAVA、QT、GCC…龙芯

CPU+龙芯桥片嵌入式操作系统平台形成特色与国内主要嵌入式操作系统完成适配面向显控/指控的图形显示形成特色完善“人机交互”和“机机交互”API，形成面向工业互联网的系统平台通用操作系统平台完成补课对主要API（Java、JS、QT、GIS、数学库等）进行深度优化维护龙芯社区版（）支持国内操作系统及整机企业规范适用、统一标准QT、mesa、GIS显控等BSP包分步走建立自主软硬件体系满足单一应用（2015年前）自主软硬件满足基于嵌入式OS的单一应用如武器装备、工业控制等已经没有问题以“拿金牌”作为主要目标的HPC也是单一应用，可以做到世界第一已经形成共识，没有人怀疑（但十年前没有人相信，五年前多数人是怀疑的）满足固定应用（2020年前）正在结合办公系统、指挥系统等复杂的固定应用开展适配优化工作，这些应用涉及OS、数据库、中间件、浏览器、办公软件、Flash、GIS等，虽然复杂，但有边界再经过1-2年努力，自主软硬件可满足与国家安全及国民经济安全相关的固定应用满足开放市场应用（2020年后）只要自主软硬件在固定应用市场站住脚跟，整个市场占有率超过5%，就能吸引大量的软件和应用主动加入自主软硬件生态系统，在开放市场形成自主的生态生态建设的效果开始显现打通技术链，明确性能机理，在每个局部都不如国外系统的情况下做到整体性能优于国外系统（苹果公司也是这个套路）某数据库应用，X86服务器需要50分钟，龙芯服务器优化前8小时，优化后80秒；某诸元计算应用，X86酷睿平台4.5分钟，龙芯平台优化前20分钟，优化后3.5分钟某雷达显控应用，X86i7每秒20帧，经过与应用深度优化，龙芯平台上每秒25帧显控和指控类应用，龙芯的生态好于X86和ARM传统工控操作系统（VxWorks等）主要强调实时性和可靠性，API简单显控和指控类应用对“人机交互”和“机机交互”有很高要求龙芯研制了基于VxWorks的图形及GIS显控包，比X86和ARM完善好生态是做出来的，不是跟出来的会做CPU不稀奇，难的是会做生态小结

坚持自主创新会面临很多困难和问题，关键是碰到困难和问题时采取什么样的态度。CPU的产业化更需要科学精神和实事求是的态度，通过与应用的磨合发现问题，并在解决问题的过程