中国芯片之现状.doc

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中国芯片之现状

ØCPU

CPU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，IBMPower7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IntelCPU的产品，很多应用厂商基于“Wintel”平台开发应用。

而相比之下，国产CPU起步较晚，研制历史只有10年左右，性能尚显不足，软件及整机企业对国产CPU还存在诸多质疑，真正走向市场的时间还不长，生态系统建设困难重重。

最后，产业化进程举步维艰。

产业化问题是困扰国产CPU的最大难题。

产业化方面的困难主要在于产业环境仍不够强壮，由于国际主流CPU厂商已经造成了市场上的事实垄断，并设置了较高的技术与市场壁垒，国产CPU与产业链合作伙伴绑定不够紧密，导致某种程度上与国产CPU相关的产品研发与市场推广工作仍主要由CPU企事业单位自身为主。

国产CPU产业化是一个漫长而艰苦的过程，每一步都要走稳，走扎实，而不应急于求成。

要从一些垄断程度较低的特殊领域入手，和用户共同提高产品性能和服务质量，树立国产CPU在国人心目中的良好形象，逐渐扩展到其他领域，实现大规模产业化。

国产CPU技术源头与发展模式

（1）完全自主（全新自主指令系统）CPU

优势：

完全自主的CPU在指令集上不同外界兼容。

从国家发展的角度看，指令集完全自主可控是最安全的。

劣势：

缺乏OS支持、开发工具链（编译器、调试器等）匮乏、应用程序的开发和移植难度和工作量大。

（2）“兼容国际主流、自主指令系统”CPU（简称“兼容CPU”）：

优点：

拥有架构授权可以自己按需定义规格，并按自己日程进行开发、交付和使用，一次架构授权费涵盖全部的应用定义。

生态环境比较健全。

缺点：

对处理器设计水平要求较高，长期技术演进路线受架构的制约。

国产CPU主要产品及应用现状

（1）北大众志Unicore

北大众志通过多年的技术积累和研发攻关，制定了自主知识产权的UniCore指令系统，并基于该指令系统研制和推广了北大众志UniCore系列CPU和PKUnity系列SoC芯片。

北大众志UniCore指令系统包括64位的UniCore64、32位的UniCore32和16位的UniCore16，还包括浮点指令系统UniCoreF64和扩展指令系统UniCore2D/3D。

北大众志UniCore系列CPU目前已实现十几万片销售，主要应用于农村教育信息化领域。

预计2011年出货量将达几十万片。

（2）中科院计算所龙芯

中科院计算所从2001年开始从事龙芯系列通用处理器的研制，先后完成32位的龙芯1号、64位的龙芯2C、2E/2F、2G、四核龙芯3A和八核龙芯3B等多款高性能通用CPU。

另外，还在高清编解码、高速IO设计等关键IP上掌握了自主设计的技术。

龙芯在架构设计和工艺上也处于国内领先地位。

在软件方面，龙芯在国际开源社区设立了分支，获得了风河公司Vxworks操作系统的直接支持，并与国内Linux企业结盟，共同开发支持龙芯的操作系统和应用软件，在JAVA、Flash、Android等方面也有较好的解决方案。

2007年7月研制成功的龙芯2F芯片在性能、功耗、成本等方面已经具有初步的国际竞争力，实现数十万片销售。

龙芯3A主要面向低成本国产服务器、高端嵌入式应用和军用信息处理等市场。

目前，基于龙芯3A已经研制出中科大KD-60万亿次高性能机、曙光刀片服务器等产品。

龙芯处理器已经用在了笔记本电脑、台式电脑、服务器、家庭网关上，但由于受相关应用及生产能力等诸多原因限制，龙芯还未实现大规模商用。

从2010年经营的情况看，龙芯在安全应用、消费类电子、工业控制方面将是近两年的重点，在电脑类应用中，云服务器和云终端也有较大的市场机会。

未来，龙芯将采用“技术平台化，市场行业化”的方针加快龙芯系列CPU的产业化步伐。

（3）浙江大学、苏州国芯、杭州中天微C*core

从2002年起，浙江大学、苏州国芯和杭州中天三家单位共同组成了产学研联合体，以Motorola赠送给中国政府的MCORE为技术起点，实施了C-CORECPU的研发与产业化工程。

到2005年完成了C300、CK500两个系列的CPU产品设计与研发，技术水平分别与ARM7和ARM9相当。

经过多年的产业化推广，基于C300和CK510的产品累计销售超过5000万颗，2009年在国内市场中约占5%-10%的市场份额，主要应用覆盖数字电视和多媒体音视频等消费类电子产品、信息安全和安防类产品、仪器仪表和办公设备等工业控制类产品，以及移动存储、医疗电子等多个嵌入式应用领域。

（4）北京君正XBurst

北京君正的核心技术是具有自主知识产权的32位嵌入式CPU技术XBurst，主要产品为32位嵌入式CPU芯片及其解决方案。

基于自主创新的XBurstCPU内核，北京君正推出了一系列具有高性能、低功耗的32位嵌入式CPU芯片及其对应的Android/Linux/WinCE软件平台。

北京君正芯片主要应用于便携消费电子、教育电子、移动互联网终端等移动便携设备和其他嵌入式设备。

该公司根据嵌入式CPU芯片及目标市场的特点，制订了“开放平台、纵横扩展”的市场推广策略。

允许用户独立地进行二次开发，使得公司处理器芯片的通用性得到充分发挥。

随着公司Android平台的推出，公司芯片的应用领域将更为广泛。

自2007年以来，公司嵌入式CPU芯片年出货量分别突破88万颗、550万颗和1,000万颗，截止到2010年，公司嵌入式CPU芯片总出货量已超过2500万颗，实现了国产CPU芯片的产业化。

CPU可能的发展趋势

　　CPU自打电脑诞生以来就一直平稳的升级、换代、过度，充当着计算机大脑的角色。

可是CPU它走到了生命的十字路口，它站在路中央面临着3种选择：

向前、向左、向右。

　　向前：

CPU从诞生开始沿着频率之路走了很久。

直到有一天，频率之路变得崎岖泥泞。

CPU见势不妙,拐到了多核大街。

目前他正沿着多核大街继续前行。

时下，双核CPU已然成为主流。

平台成熟度应很高，双核CPU及其配套的主板价格已经降到了普通消费者也能承受的地步。

两大巨头AMD和Intel正在酝酿着推出更高规格的4核桌面处理，预计明年就可以推出。

沿着双核大街走下去，也许后年就成了8核，再往后16核、32核……。

但是双核大街并不平坦，制造技术问题困扰着生产商。

更重要的是消费者到底需要多少核？

向左：

干掉内存。

今年九月底在IDF论坛上面，英特尔已经向大家展示了一款集成了内存的80核处理器：

TERAFLOP。

说明CPU集成内存的TSV（ThroughSiliconVias）技术已经完成。

TERAFLOP处理器每个核心都独立集成了256MB的内存，预计这款产品将在2010年上市。

而AMD处理器中集成内存控制器的设计为处理器与内存开始整合吹响了冲锋号，自此CPU有可能把内存吃掉，在电脑中更加扎实自己的霸主地位。

向右：

被显卡整合。

自从AMD和ATI双A合璧以来，AMD与NVIDIA的合作依然进行，但是后者的却处在一个很尴尬的地位。

于是，屡屡有NVIDIA的新闻传出，有说NVIDIA要投入Intel的怀抱；也有说NVIDIA即将一蹶不振；同样我们可以猜想NVIDIA是否会将CPU整合到其GPU①中，因为NVIDIA有这个实力。

在CPU与GPU结合中，毕业论文网百分百论文网，有了ATI的AMD要走的更前一步，已经放出其在2008年推出整合了显卡功能的处理器，这种芯片采用45nm工艺制造。

甚至已经有人将CPU和GPU的联合体命名为IPU（IntergratedProcessingUnit整合处理单元）。

前、左、右三个方向都有很大的可能，也许CPU阵营会一分为三，分别朝着三个方向发展。

Ø存储器

存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。

存储器构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。

存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。

由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。

一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。

每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。

一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。

假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。

每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。

按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）,也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。

外存通常是磁性介质或光盘等，能长期保存信息。

内存指主板上的存储部件，用来存放当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源或断电，数据会丢失。

近年来，随着半导体技术的不断革新，存储器行业的技术发展与市场份额也取得了辉煌的成绩广泛的应用设计。

需求催生了各种各样的存储器架构，如DDRSDRAM系列内存CellularRAM、存储器低功耗DRAM图形DDRRL-DRAM存储器及闪存等这些产品架构。

可在成本、带宽、传输延迟、功耗、性能、封装及产品寿命等因素之间成功地平衡折衷因此，存储器供应商致力于投。

资开发相应的产品，努力发展并保持一种优化的产品组合，以便适时为各种应用提供最佳产品毫无疑问，计算机应。

用仍将是未来存储器的主要消费大军并将继续促使存储器向高存储量发展。

与此同时，其它若干市场也表现出强劲的增长迹象，包括各种电子产品网络、和移动通信等，未来的存储器行业也将更为多样化和复杂化。

中关村在线调研数据显示，中国U盘市场，关注度最高的品牌分别是金士顿PNY宇瞻爱国者威刚桑迪等；而移动硬盘方面，希捷的关注份额保持在市场首位，其次是纽曼、西部数据、日立、忆捷、三星、联想、爱国者；在闪存卡方面，2010年中国闪存卡市场继续呈现寡头竞争的格局，金士顿闪迪均以较高的关注份额差距确保自身在市场中的地位

2008