2024年信创CPU的发展及其能源行业应用报告-中国科学院（张福新）

在能源行业的应用张福新中国解学院计算技术研究所INSTITUTEOFCOMPUTINTECHNOLOGY,CHNESEACADEMY内容提要信创产业发展概况24年电力信息通信24年电力信息通信我国信息技术创新的三个30年第一个30年(1950-1980)第二个30年(1980-2010)在市场化条件下实现自主第三个30年(2010-)02024年电力信息通信新技术大会我国信息产业面临改革开放以来最大变局>国际贸易的不确定性倒逼国内行业和企业使用自主研发的CPU和操作系统自主化应用带动我国自主信息产业快速发展发展阶段类似于九十年代的硅谷年电力信息通信中国斜学院计算技术研究所自主指令集鲲鹏自主指令集鲲鹏飞腾海光兆芯ARM授权X86合资INSTTTUTEOFC0MPUTING1ECHNOLOGY,(HIN诸多领域国产化率迅速提升桌面电脑·党政办公采购信创产品已经成为主流·央企国企集采国产化率不断提升封装测试·占全球市场超过20%·满足大部分高端封测需求半导体设备·2020年初国产化率7.4%提升到2022年底36%新技术大份额67.5%创历史新高!中国电信厚植国产算力产业生态C114道岂程水中3下才启动，公告性示，本次年来日13个标包，份性深明四为15.6万台。开且迅好50%中国电信服务器(2024-2025年)集采(台)标包1通用型服务器(A系列)图1:全球、大陆半导体设备销售额及占比(亿关元，%)08中国斜空院计算技术研究所INSTITUTEOF00NPUTINGTECHNOL0GY,CHINESEACADEMYOFS信创发展过程中主要矛盾的演变·2013-2015年龙芯第一代多核CPU(3A1000等),性能只有市场主流产品的1/10·2016-2018年龙芯第二代产品(3A3000等),3A3000性能是3A1000的4倍>2019-2021:操作系统是主要矛盾>2022年以后：应用生态是主要矛盾力力INSTITUTEOFCOMPU1内容提要龙芯发展历程用2024年2024年2017年INSTImUTEOFC0NPUTINGTECHNOLOGY.(H龙芯三大产品系列龙芯3号大CPU桌面、服务器应用龙芯1号小CPU面向特定应用定制L51A0300LS1B0200LS1C0300LS1DMCULS3A/384000LS3A/3C5000L53A/3C6000LS3A/384000LS3A/3C5000L53A/3C6000LS2K1000cor8LS1A0500新技术大会中国斜学院计算技术研究所INSTInTEOFCOMPUTINGTECHN与国内多数芯片设计企业主要依靠境外先进工艺提升性能不同：基于自主工艺将将自主进行到,底,应用(办公、电商、微信、游戏……)指令系统(X86、ARM、LoongArch等)、其它标准基础工业(工艺材料如光刻胶等、工艺设备如光刻机等)·苹果和三星占全球手机利润：2012年97%,2016年94%,2017年前三季度96%2024年电力信息通信新技术大会2024年电力信息通信新技术大会龙芯的技术路线选择·一颗CPU由很多模块组成，很多模块市场上可以买到现成的，行话叫做IP核搭积木一样攒自己的芯片·龙芯认为，要做高性能低成本的GPU,关键IP都要自主设计、自主掌握基于自主指令集·指令集是CPU提供给软件的指令集合，不同架构的CPU用不同的指令集，就像不同族群的人说不同语言基于自主材料·龙芯优先采用境内工艺设计芯片，通过优化设计弥补境内工艺性能不足·用境内12nm工艺设计的龙芯3A6000,性能超越了许多7nm工艺设计的国内外芯片2024年电力信息通信2024年电力信息通信新技术大会CPU:LS864,LS664,LS46片上互连：AXI,AHB,APB;片上互连：AXI,AHB,APB;XBAR、RING、BUS2024年电力信息通信2024年电力信息通信INSTITUTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY,(IIMESEACADEMY龙芯建立了基于自主指令集的繁荣生态基于龙芯LoongArch指令集的软件生态已经能够满足大部分应用领域需求Linux的腾讯会议版本LoongArchLoongArch荣构版ARM64ARM64架构版云计算云计算大数据数据库&中间件数据库&中间件贡献行数大量龙芯员工担任开源社区Maintainer中国解空院计算技术研究所INSTnTEOFCOMPUTINGTECHNOLOGY.CIIMESEACAD成效：发展成与X86、ARM并列的顶层开源生态架构OPtNATOMOPtNATOMroUNDATiONdockerdockerLoongArch架构在开源软件世界拥有独立的身份编号，各大开源软件基金会软件项目全面支持LoongArch架构与指令集密切相关的基础软件社区都发布了LoongArch架构版本，基于开源社区的软件版本可以直接开发构建出LoongArch架构的操作系统发行版标志三：发展起初步完整的操作系统与应用生态等应用厂商都发布了基于LoongArch的产品，云计算、大数据、音视频等软件在LoongArch平台成效：龙架构生态产品在各行各业得到大规模应用龙芯在电子政务(内网、外网等)、能源(电力控制、工业PLC、石油勘探、设备监控等)、交通(轨道信号控制、ETC车道、交通环境检测系统、信号灯等)、金融(金融机具、办公系统、业务系统等)、教育(教学平台、信息化教室等)、电信(营业厅、数据中心等)、安全应用等领域应用广泛。龙芯设备在全国各地大量应用(应用/运维/迁移适配),龙芯提供覆盖全国的技术支持服务体系2024年电力信息通信中国斜学院计算技术研究所工艺受限下龙芯CPU核心性能持续快速增长11年性能提升超过20倍其中主频提升Year电力中国斜学院计算技术研究所新技术大50龙芯腾兆芯飞腾龙芯盘古海光海光0(线程数)性能龙芯3A600048英特尔i3-1010048海光-3250888麒麟99088盘古M90088飞腾FT-D2000882024年电力信息通信新技术大会中国解学院计算技术研究所龙芯3C6000/3D6000服务器CPU的性能16核三代至强CPU龙芯3C5000龙芯3C6000英特尔Xeon4314INT单线程FP单线程FP多线程单线程多线程INT单线程FP单线程INT多线程FP多线程单线程多线程32核三代至强CPU龙芯3D5000龙芯3D6000英特尔Xeon6338新技术大会中国斜字院计算技术研究所·最高的性能·最低的成本·最好的生态新技术大新技术大内容提要信创产业发展概况龙芯在能源行业的应用SCADASCADA服务器云PLC边缘计算加密装置边缘计算加密装置关键中间l2024年电力信息通信2024年电力信息通信实现自主化替换的智能变电站自主装置，参与网安防护、继电保护等安全设备研发500/750kv超高压继电保护装置电力安全网关电力防火墙电力安全网关电力防火墙2024年电力信息通信2024年电力信息通信INSTImUTEOF00NPUTINGTECHNOLOGY,CH十CANopen/4路485基于2K2000CANopen/4路485基于3A5000/3C5000路串口存储2024年电力信息运中国斜学院计算技术研究所2024年电力信息运一、机控--风机主控系统控制器■基于2K1000(兼容2K1500)硬件+软件(loongnix+RT(周期性抖(loongnix+RT+IEC61499)+风电INSTITLTEOFC0NPUTINGTECH龙芯2K控制器+3A服务器的智能除冰系统■基于国产龙芯3A5000服3套以上成功案例，华能■挽回发电量15%以上■机器学习除冰算法结冰头雁领航预警■智能化除冰■小成本大效果图7开启鼓风机后150min热像图INSTITLTEOFC0NPUTINGTECHNOL0GY,CHI冗余SCADA系统X86/ARM服务器龙芯3A5000/X86/ARM服务器INSWTOFCOMPUTNGT风电自主化应用千1偿征1国语1些1基生1生11#风机主控系统2024年电力信息通信新技术大会22#风机主控系统二0二二年七月●产品覆盖20个省-大