國產自主！最新兆芯處理器揭秘：性能追上七代i3

2017年12月28日，上海兆芯集成電路有限公司正式發布了最新一代兆芯處理器，近日又在日本舉辦專門會議，對全新兆芯做了深度解讀。

新一代兆芯分為開先KX-5000、開勝KH-20000、ZX-200三大系列，最多以擁有8個核心。

新兆芯處理器的代號為「五道口」，採用全新內核，IPC性能比上代提升25％，單晶元性能提升140％，內存帶寬提升120％。

KX-5000、KH-20000系列均採用28nm工藝製造，基於業界先進的SoC架構，整合高性能集成顯卡，完全兼容x86 32/64位指令集、SSE4.2/AVX指令集，支持雙通道DDR4內存、CPU虛擬化、SM3/SM4國密演算法、24條PCI-E 3.0通道、9個PCI-E 3.0埠。

KX-5000系列面向桌面、便攜終端、嵌入式領域，其中KX5540/5640均為四核心四線程，主頻1.8/2.0GHz，二級緩存4MB，內存最大容量64GB。

KX-U5580M/U5580/U5680則都是八核心八線程，主頻分別為1.8GHz或更低、1.8GHz、2.0GHz，其中KX-U5580M還支持適應性超頻，二級緩存均為8MB，內存容量最大也是64GB。

KH-2000系列則面向伺服器、存儲，基本架構設計和KX-5000系列一致，不過加入了對RDIMM/ECC內存的支持，最大容量128GB。

ZX-200系列適用於桌面、便捷終端、伺服器、嵌入式，更加精巧，支持四條PCI-E 3.0匯流排、九條PCI-E 2.0匯流排、兩個USB 3.1 Gen.2/三個USB 3.1 Gen.1/六個USB 2.0介面、四個SATA 6Gbps介面，並有來那個號的IO擴展，可滿足多種市場應用需求。

說了半天參數，那麼性能如何呢？兆芯方面也公布了多項實測數據，包括Stream內存帶寬、SPEC CPU2016、FritzChess、7-Zip、CineBench R11.5，比較起來基本相當於七代酷睿Core i3-7100或者Core i3-7350K的水準。

很多人可能對國產自主處理器不屑一顧，覺得性能不濟，不過是為了經費罷了，但其實除了當年聲名狼藉的「漢芯」事件，國產自主處理器確確實實也是在努力的，比如龍芯就已經完全市場化運作，不拿國家一分錢。

兆芯走了一條不太一樣的路，但也是歷盡艱辛。KX-5000系列從2013年8月就啟動了，2014年6月完成架構設計，之後歷經基本設計、硬體設計、全掩模流片、系統調試，一直到2017年10月才投入量產，歷時超過4年。

整個研發過程，兆芯投入了9000個人月的研發資源，花費4000個計算核心、200TB硬碟容量，使用了10台最先進的硬體模擬器和驗證平台。

當然還有各種前端驗證，包括軟體模擬指令、原型驗證系統等，在300多種軟體上進行了測試，測試時間超過4000小時。

兆芯的下一步是代號「陸家嘴」的KX-6000系列，依然是四核心/八核心設計，但會轉入16nm工藝，主頻提高到3.0GHz。

再往後的KX-7000系列，更是會啟用全新的微架構，支持DDR5內存、PCI-E 4.0匯流排。

兆芯也羅列了CPU研發的種種困難，包括起步晚、差距大、市場壁壘、研發成本高等等。

兆芯沒有透露自己的研發投入，不過列舉了行業巨頭的一些數據。只做設計和方案的ARM相對最輕鬆，2016年也花了3.5億英鎊。Intel最為慷慨，每年都會砸100多億美元，AMD也在10億美元左右。

IBM每年投入60疫苗可以左右，蘋果則是越來越闊綽，已經超過100億美元，華為也手筆越來越大，已經基本和Intel、蘋果並駕齊驅了。

具體架構上，AMD Zen花費了31.26億美元，歷時五年Intel每一代都是一年，但更費錢，最近幾代已經超過70億美元了；ARM A73一年花了超過4000萬美元。

除了硬體設計，還有系統和軟體，同樣困難重重，包括工作量大、人才匱乏、軟體生態難構築、研發成本高等等，比如為了研發Windows Vista，微軟投入的費用堪比美國阿波羅登月計劃。

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