作者:上方文Q
2019 年 11 月,在通用 x86 处理器领域沉寂多年的威盛(VIA)高调归来,旗下已有 24 年历史的处理器研发部门 CenTaur 开发出了世界上第一个集成 AI 协处理器的 x86 处理器,令人刮目相看。
这颗至今没有正式名字的处理器采用台积电 16nm 工艺制造,内核面积不超过 195 平方毫米,内部采用环形总线设计,串联集成八个 x86 CPU 核心、16MB 共享三级缓存、四通道 DDR4-3200 内存控制器、PCIe 3.0 控制器(44 条)、南桥和 IO 功能,是一颗完整的 SoC,主频可达 2.5GHz,而且支持 AVX-512 指令集。
它特别集成了 AI 协处理器“NCORE”,占用面积约 34.4 平方毫米(17.6%),支持 DNN 深度神经网络创建与训练的加速,号称可提供多达 20TB/s的内存带宽、每秒 20 万亿次 AI 操作的性能。
实测显示,它的 AI 推理性能,相当于 23 个世界级的 Intel x86 核心,而且后者必须是支持 512 位的 VNNI 矢量神经网络指令才行。
说了这么久,这颗处理器到底长什么样呢?SemiAccurate 在今年初的 CES 期间拍到了实物,今天终于公之于众:
该处理器采用了 LGA 触点式封装方式,正面覆盖着硕大的散热顶盖,但是内核面积非常小,周边的电阻元器件也非常稀少,表明其功耗会相当低。
至于这颗处理器何时商用,目前暂无时间表。
内地的国产 CPU 也在不断突破,包括 x86。
最近很久没有国产的海光 X86 处理器消息了,现在外网曝光了海光 CPU 处理器的跑分,8 核 16 线程,频率 3.2GHz。
海光的 X86 是授权自 AMD,核心技术应该是 14nm Zen 级别的,也就是第一代锐龙、霄龙水平的,桌面版有4-8 核,服务器版海光 X86 最多 32 核 64 线程。
外网上刚刚有人曝光了海光 8 核处理器的详情,3DMark 中显示其频率为 3.2GHz,默认及加速频率都是如此,如果不是识别错误,那就说明不支持睿频加速。
至于性能,爆料称其 3DMark 的物理分数是 9175 分,原推没有提到这个分数具体的信息,不过 FireStrike 的话这个分数太低了,不符合 8 核的水平,应该是 DX12 的 TimeSpy 测试。
锐龙 7 1800X 在 TimeSpy 中 CPU 物理分数大约是 8892 分,跟海光的 8 核 X86 分数差不多,这个结果比较合理。
这说明,国产的海光 X86 处理器性能确实能达到 14nm Zen 这一代的水平。虽然比起现在的锐龙 3 代来说肯定差一些,但是用于日常的办公、娱乐应该是没什么问题的,政府、企业用户使用这样的处理器完全够用了。
再来说说制造工艺问题。
国内最大的晶圆代工厂中芯国际在 Q4 季度中已经量产 14nm 工艺,贡献了1% 的营收,该工艺能够满足国内 95% 的芯片生产。
中芯国际 14nm 工艺现在最重要的问题还是产能,主要是在上海的中芯南方 12 英寸晶圆厂生产,去年底也就生产了 1000 片晶圆左右,产量很低。
根据中芯国际联席 CEO 梁孟松的说法,14nm 月产能将在今年 3 月达到 4K,7 月达到 9K,12 月达到 15K。
中芯国际的 14nm 产能在 15K 晶圆/月之后应该不会继续提升了,还有更新的工艺。
其中基于 14nm 改良的 12nm 工艺也进入客户导入阶段了,该工艺相比 14nm 晶体管尺寸进一步缩微,功耗降低 20%、性能提升 10%,错误率降低 20%。
不过 14nm 工艺相比台积电、三星的工艺依然存在2-3 代的差距,而且满足不了制造当前最高性能水平的处理器,所以中芯国际还在发展更新一代的N+1、N+2 工艺。
在这次的财报会议上,梁孟松博士也首次公开了N+1、N+2 代工艺的情况,他说N+1 工艺和 14nm 相比,性能提升了 20%,功耗降低了 57%,逻辑面积缩小了 63%,SoC 面积减少了 55%。
中芯国际一直没有明确 14nm 之后是否跳过 10nm 工艺,所以这个N+1 到底是 10nm 还是 7nm 不能确定,但根据上面的说法,N+1 基本上可以确定是 7nm 级别的工艺了,因为芯片面积缩减 55% 意味着晶体管密度提升了 1 倍,这超过了 14nm 到 10nm 工艺的进化水平,台积电从 14nm 到 7nm 也就是提升了 1 倍的密度。
不过梁孟松也提到了,N+1 代工艺在功耗及稳定性上跟 7nm 工艺非常相似,但性能不如,业界标准是提升 35%,所以中芯国际的N+1 工艺主要开始面向低功耗的。
N+1 之后还会有N+2,这两种工艺在功耗上表现差不多,区别在于性能及成本,N+2 显然是面向高性能的,成本也会增加。
至于备受关注的 EUV 光刻机,梁孟松表示在当前的环境下,N+1、N+2 代工艺都不会使用 EUV 工艺,等到设备就绪之后,N+2 之后的工艺才会转向 EUV 光刻工艺。
从梁孟松的解释来看,中芯国际的 7nm 工艺发展跟台积电的路线差不多,7nm 节点一共发展了三种工艺,分别是低功耗的 N7、高性能的 N7P、使用 EUV 工艺的 N7+,前两代工艺也没用 EUV 光刻机,只有 N7+ 工艺上才开始用 EUV 工艺,不过光罩层数也比较少,5nm 节点寸是充分利用 EUV 光刻工艺的,达到了 14 层 EUV 光罩。
还有就是中芯国际的 7nm 级工艺问世时间,之前的财报中梁孟松提到是在 2020 年底开始试验产能,真正生产要到 2021 年了。