中国自主CPU发展之路
CPU关键技术未来演进路线
CPU关键技术未来演进路线后摩尔定律时代，单靠制程工艺的提升带来的性能受益已经十分有限，Dennard Scaling规律约束，芯片功耗急剧上升，晶体管成本不降反升；单核的性能已经趋近极限，多核架构的性能提升亦在放缓。
AIoT时代来临，下游算力需求呈现多样化及碎片化，通用处理器难以应对。
1）从通用到专用：面向不同的场景特点定制芯片，XPU、FPGA、DSA、ASIC应运而生。
2）从底层到顶层：软件、算法、硬件架构。
架构的优化能够极大程度提升处理器性能，例如AMD Zen3将分离的两块16MB L3 Cache 合并成一块32MB L3 Cache，再叠加改进的分支预测、更宽的浮点unit 等，便使其单核心性能较Zen2提升19%。
3）异构与集成：苹果M1 Ultra芯片的推出带来启迪，利用逐步成熟的3D封装、片间互联等技术，使多芯片有效集成，似乎是延续摩尔定律的最佳实现路径。
主流芯片厂商已开始全面布局：Intel已拥有CPU、FPGA、IPU产品线，正加大投入GPU产品线，推出最新的Falcon Shores架构，打磨异构封装技术；NvDIA则接连发布多芯片模组（MCM，Multi-Chip Module）Grace系列产品，预计即将投入量产；AMD则于近日完成对塞灵思的收购，预计未来走向CPU+FPGA的异构整合。
此外，英特尔、AMD、Arm、高通、台积电、三星、日月光、Google 云、Meta、微软等十大行业主要参与者联合成立了Chiplet标准联盟，正式推出通用Chiplet的高速互联标准“Universal ChipletInterconnectExpress”(通用小芯片互连，简称“UCIe”)。
在UCIe的框架下，互联接口标准得到统一。
各类不同工艺、不同功能的Chiplet芯片，有望通过2D、2.5D、3D等各种封装方式整合在一起，多种形态的处理引擎共同组成超大规模的复杂芯片系统，具有高带宽、低延迟、经济节能的优点。
CPU的现状和发展趋
2.2.3被GPU整合
3D游戏以及 高清视频的普 及 计算机渴求获 得更强的图形 处理能力
显卡龙头厂商NVIDIA开始探讨将 CPU的数据处理能力搬到GPU上。 GPU的高运算能力挑战到了CPU
GPU的 高运算能 力挑战到 了CPU
目前情况
NVIDIA的CUDA和AMD的ATIStream在 应用方面CUDA 已经十分成熟, 同时 ATIStream也在行业内技惊四座显卡通用 技术的首要目的是发掘GPU 内强大的运算 能力 如NVIDIA的GTX480便内置了480 个流处理核心, 而AMD 的HD5870 芯片更 是集合了惊人的160 个流处理核心!
AMD 速龙II处理器
2.CPU的发展趋势
2.1国内CPU的发展趋势
2.2国际CPU的发展趋势
2.1国内CPU的发展趋势
2.1.2 宏观角度
建立一个长远的、持续的培育、扶持、发 展计划，并注意全盘布局。 遵守市场规律，以产品养活技术，以技术 推动产品。
2.1.2微观角度
一是应该先攻设计技术堡垒，在专用型 CPU 和嵌入式CPU 上找突破口。 二是要攻克工艺技术堡垒，要兴建0.18 微 米以下之生产线。 三是攻克专利保护堡垒，建立自己的专利 保护防御体系。
CPU的现状和发展趋势
优集学院 戴宏超
一.CPU的现状
1.国内CPU的发展现状
2.国际上的CPU发展现状
一 国内CPU发展现状
我国的CPU发 展暂时落后于国 际，但是发展迅 速。最新研制了 龙芯3号。
我 国 自 主 研 发 的 龙 芯 三 号 标志我国处理器研制达到新阶段
二.国际CPU发展现状
2.2国际CPU的发展趋势
技术论坛1：新形势下的国产安全芯片发展之路
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中国芯产业化成果——工艺发展
国内智能卡 芯片工艺发展
350nm
250nm
180nm
130nm
55nm
40nm
国外智能卡 芯片工艺发展
2002
2004
2006
2008
2014
2015+
250nm
180nm
130nm
90nm
65nm
40nm
中国芯产业化成果——安全技术
中国芯在金融IC卡的产品应用现状
2010-2012 产品原型
• 安全技术突破，性能不佳， 成本高
• 芯片商积极投入，进行产业 链磨合，卡商和银行观望
• 政府推动试点，“可用”， 但用户体验效果差。
2013-2014 试点应用
• 安全技术得到认可。 • 性能满足银行应用，成本
不理想 • 产业链磨合基本完成，银
40,000
20,000
0
NXP 华大 大唐 英飞凌 复旦 华虹 国民技术 同方 ST
纯金融国 产芯片在 金融及行 业芯片出 三星 KO货NA占比
1%
国产芯 片
99%
其他
3%
纯金融卡
97%
金融行业 卡
金融行业与其它行业国产芯应用比较
2015年，中国智能卡芯片厂商出货约33亿颗， 占全球市场整体出货量的30%以上，其中在国内 市场出货约22亿颗。 在各个行业国产芯片都是市场的主流。 金融行业是国产智能卡芯片的空白区。
2015年，国内金融IC 卡发卡量接近9亿张， 国产纯金融IC卡芯片 出货约590万颗，不 足国内纯金融芯片总 出货量的1%。
100,000 80,000 60,000
中国芯片之现状
中国芯片之现状➢CPUCPU即中央处理器（英文CentralProcessingUnit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心。
CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。
其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。
差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。
所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。
中国CPU现状国产CPU发展面临的问题首先，CPU整体性能上还有待提高。
在设计能力上不可否认国内的CPU企业和研发机构与国际领先水平还有不小的差距。
目前国产CPU在芯片设计方面的主要困难在于后端生产、封装、测试等环节仍受制于外协(流片代工厂、封装、测试厂商等)，导致生产进度与效率较低。
国产CPU在主频方面与主流处理器仍有较大差距。
目前国产CPU的典型工作频率是1GHz，而Intel和AMD主流处理器主频超过3GHz，IBM Power7处理器的频率超过4GHz。
主频的差距导致国产CPU单核性能与国际主流处理器的单核性能有较大差距。
主频差距主要来自采用半导体工艺生产线、工艺与CPU设计的结合等。
国产CPU多在TSMC和SIMC 生产，采用代工工艺。
而国际主流CPU，如Intel、IBM等都采用自己的标准CPU工艺，便于物理优化。
其次，生态系统建设难以取得突破。
众所周知，CPU的竞争绝不仅是CPU本身的竞争，而更多的体现在生态系统的竞争。
国际主流处理器(如Intel、AMD、ARM)经过几十年的发展，已经建立了成熟的产业环境。
例如，以Wintel联盟举例，Intel提供处理器芯片，微软提供操作系统，HP、DELL等提供基于Intel CPU的产品，很多应用厂商基于“Wintel”平台开发应用。
通用CPU发展趋势及国产CPU发展之路-胡伟武-优博21期
• Wintel联盟走向分化，IT产业出现多极化态势
• Intel在2009年收购世界最大的嵌入式操作系统提供商Windriver，并联合 诺基亚推出MeeGo操作系统 • 微软购买了ARM架构开发许可，Windows 8支持ARM构架，开始拓展智 能手机、平板电脑等消费电子市场
以CPU为代表的基础技术平台的变革
• 蚀刻等问题越来越难以处理，可制造性问题突显 • 片内偏差（On Chip Variation）问题突出 • 65纳米工艺的栅氧厚度已经降低至1.2纳米（约为5个硅原子层），漏电 电流急剧增加。
新工艺及新材料技术延续摩尔定律
• 最近几年摩尔定律延续过程中采取的新技术
• 在90/65纳米制造工艺中，采用了多项新技术和新工艺：应力硅 （Strained Silion）、绝缘硅（SOI）、铜互连技术、低k介电材料等 • 高k介质和金属栅技术打通了通往32/22纳米的通路，扫清工艺技术的一 大障碍：采用高k介质（SiO2的k为3.9，高k材料为20以上）相当于提 升栅极的有效厚度，使漏电电流下降到10%以下 • Intel最近实现了3D晶体管，为摩尔定律继续延续注入了新活力 • 但2020年前后晶体管尺寸难以进一步缩小已经成为共识
IBM时代的纵向整合
• 在早期的大型机时代，主要应用是科学计算，以IBM为 代表的公司通过为用户提供包括芯片、主机和应用软件 在内的一整套解决方案，向用户推销其产品。 • 在PC机出现之前，大型主机的CPU和操作系统往往都是 由同一个公司研发的，如IBM的RISC芯片和OS/400操作 系统、DEC的Alpha AXP芯片和VMX操作系统等。这样 做可以使CPU和操作系统密切配合，发挥最大效能
• 传统结构遇上主频、功耗、设计复杂度等 瓶颈，不得已向多核结构发展
中国cpu发展之路及生态应用
中国cpu发展之路及生态应用
中国CPU的发展历程可以追溯到上世纪50年代，其发展经历了起步、探索和快速发展三个阶段。
在探索阶段，中国的CPU产业在不断摸索中逐渐找到适合自己的发展道路。
在快速发展阶段，中国的CPU产业在技术、市场和产业链等方面都取得了显著进步。
目前，中国的CPU产业已经形成以华为海思、展锐、龙芯、兆芯等为代表的多家企业，这些企业在技术研发、市场拓展和产业链建设等方面都有一定的实力。
华为海思推出了基于自研架构的麒麟系列芯片，展锐则在移动通信领域具有较强的竞争力。
龙芯和兆芯则在桌面和服务器领域推出了一系列自主可控的CPU产品。
在生态应用方面，中国的CPU产业也在不断拓展。
华为海思的芯片已经应用于智能手机、平板电脑等移动终端，展锐的芯片则应用于中低端手机市场。
在桌面和服务器领域，龙芯和兆芯的CPU产品则分别应用于安全可控和云计算等场景。
总的来说，中国的CPU产业在近年来已经取得了显著进展，但在技术和市场方面仍需进一步努力。
未来，随着技术的不断进步和市场需求的不断增长，中国的CPU 产业有望迎来更加广阔的发展空间。
关于CPU现状及发展趋势
关于ＣＰＵ现状及发展趋势[论文摘要]：现在CPU处理器的发展真可谓日新月异，着重介绍中国的龙芯及国际的双核技术，并介绍其未来的发展趋势，在此基础上提出了一些新的看法。
关键词：CPU 网络双核技术一、引言随着网络时代的到来，网络通信、信息安全和信息家电产品将越来越普及，而CPU正是所有这些信息产品中必不可少的部件。
CPU的英文全称是Central Processing Unit，我们翻译成中文也就是中央处理器。
CPU（微型机系统）从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，在其中所集成的电子元件也越来越多，上万个，甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。
CPU的内部结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。
二、中国CPU现状及发展趋势9月13日，中科院计算技术研究所承担的国家“863”项目“龙芯2号增强型处理器芯片设计”(即龙芯2E)正式通过了“863”专家组的验收。
该通用CPU已经达到了奔腾4的水平，这标志着我国在通用CPU设计和生产方面，取得了巨大的进展。
经专家鉴定，龙芯2号居国内通用CPU研制领先水平。
与此同时，中科院计算所也宣布了进一步的研发计划，即会在2008年左右推出龙芯3号芯片，用于将来的服务器市场。
根据中科院计算所公布的产品路线图，龙芯3号将会是64位16核的芯片，而到现在为止的龙芯1号和龙芯2号系列芯片都是单核(龙芯1号是32位，龙芯2号系列为64位)。
之所以龙芯3号会跳过双核、4核、8核，直接进入到16核的设计，首先是因为计算所已经具备了设计16核芯片的能力，其次是实现跨越式发展的需要。
据中科院计算所介绍，“十一五”计划期间，中科院计算所将研制多核的龙芯3号，可用来研制生产高性能的计算机和服务器，进一步缩小与国外先进水平的差距。
现在龙芯系列研发和推广的重点依然是龙芯2号产品，但与此同时也末放弃龙芯1号和3号的继续研发，龙芯家族的各号产品嵌入式系统(龙芯1号)、PC机(龙芯2号)和服务器(龙芯3号)研发将齐头并进。
30年的崛起之路 中国芯一把辛酸一把泪
30年的崛起之路中国芯一把辛酸一把泪铁流，神秘低调的男子，尤对芯片、航空领域有钻研兴趣。
本期系列科普6篇，涵盖了龙芯、飞腾、兆芯、申威等国产芯片，历数了中国芯发展的30年史诗。
文章一出，便在业内引起强烈共鸣，产生了不小的轰动。
化用美国历史学家曼彻斯特所言，这不仅仅是几篇文章，而是一个时代。
除了科普本身，这便是这类文章存在的另一个意义罢。
1、15年了，龙芯拿什么与国外芯片巨头对抗？也许是龙芯名称中的“龙”字，承载着太多国人的希望，自诞生之初就处于社会舆论的风口浪尖。
有人说龙芯是骗经费的项目，也有人说龙芯的科研人员是为理想而奋斗的志士，还有人说龙芯的科研人员“太天真”，是自寻死路。
那么，龙芯究竟怎么样？来，一起看看龙芯15年的发展史，揭秘龙芯诞生至今的漫漫长征路。
2、那个想挑战Intel的中国芯片公司，背后都有什么故事？随着天河2号成为全球运算最快的超级计算机，并在2015年国际超级计算机大会上蝉联5连冠，国防科大和飞腾CPU正逐渐走进我们的视野。
国防科大研究计算机技术起步于50年代末，50多年来，国防科大如何在鲜花与泪水中走出了从模仿到超越的旅程？铁流认为，在技术路线上存在朝令夕改、朝秦暮楚的问题，客观上使飞腾没能像龙芯、申威那样走出一条自己的路埋下了伏笔。
这背后的故事，并不是50年的历史就可以涵盖的。
想挑战因特尔，所需要具备的技术和人才资金支持都是难以想象的艰难，于是乎，毫无意外，这又是一篇关于芯片的历史长文。
3、中国计算机芯片30年的历史，它背后有哪些不为人知的故事？中国俨然成为世界第一制造业大国，世界第一贸易大国，世界第一大经济体（按PPP 计算），然而在这些光环下，中国每年却要进口超过2000亿美元的芯片，全球手机和电脑大多中国制造。
而其中装有中国“芯”的却寥寥无几，整个集成电路产业受制于欧美，CPU已然成为中国制造转型升级的“芯”病。
回溯历史，先辈们在一穷二白的情况下，给我们留下了一笔颇为可观的家底。
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中国自主CPU发展之路
作者：
来源：《中国经济周刊》2018年第17期
4月16日，美国商务部网站发布公告，7年内禁止美国企业向中兴通讯出口任何技术、产品。
此公告发布之后，引发了全球业界和公众的广泛关注，特别是事件背后折射出的中国在芯片领域的缺憾更是引发了国内各界的反思、讨论。
其实，如今国内冰箱、洗衣机、空调等产品所使用的芯片大部分是国产品牌，但在通信、工业等领域，国产芯片仍与国际先进水平有较大的差距。
比如人们几乎每天都会用到的电脑内的CPU（中央处理器）就是芯片中的一种，是芯片
研发领域中难度最大的一类芯片，目前CPU市场也几乎被英特尔与AMD兩家公司垄断。
中国从未放弃自主CPU的研制。
其中有代表性的研发产品之一便是2001年开始研制的龙芯处理器。
到2016年10月，龙芯3A000处理器已研制成功。
龙芯总设计师胡伟武曾在2016年底撰写过一篇长达2万字的长文，详述龙芯15年的研发过程。
现摘要刊发此文，希望通过回溯龙芯CPU的发展之路，更好地帮助我们理解中国芯片发展的过去、现在与未来。