将推出16nm国产CPU 兆芯能否成为可与Intel、AMD对抗的参天大树

　　国产CPU已经有不少，但能跑Windows的国产高性能CPU还真不多。不过，到明年我们或许就能看到一款真正给力的产品了。据多家媒体报道，日前在上海SEMICON China 2017的“做大做强中国集成电路产业链-先进制造与封测”论坛上，上海兆芯副总裁傅城表示，兆芯将于明年推出16nm国产CPU芯片。

　　傅城表示，兆芯将于今年下半年推出采用28nm工艺的ZX-D系列CPU芯片，并很快应用于联想的笔记本和一体机中;预计明年推出16nm的ZX-E 8核处理器。

　　傅城介绍，兆芯采用X86架构减少了用户软硬件更替的问题，可完全兼容Windows系统并稳定运行，让用户无缝进入办公环境;公司并联合联想、清华同方、中科方德等构建了较为完善的应用生态。

　　上海兆芯的前世今生

　　客观地说，在十一五期间，走自主研发路线的CPU走了弯路——这一方面既有学院派思路下过分追求核心数量而忽略了单线程性能的提升，也有国家对自主CPU的投入严重不足，廖湘科院士在一次会上的讲话中指出，“过去十多年里国家对(龙芯、申威、飞腾)总计投入20亿，而且还是三家分……”。

　　正是因为自主CPU的通用处理性能不够，加上自建软件生态难度很大，2013年起，“核高基”基本上放弃了CPU自主研发路线，转而支持引进国外CPU技术的路线，引进境外现有的CPU，并兼容现有成熟的生态。

　　在技术引进中有几个选项，一个选项是ARM，华为、展讯、飞腾都选择了购买ARM指令集授权。另一个选项是power，江苏中晟宏芯选择power。第三个选项就是X86。

　　众所周知，Intel对X86授权有着极为严格的限制，那上海兆芯是怎样获得X86授权的呢?

　　在上世纪90年代末，台湾VIA通过收购获得了部分X86专利授权，从此开始设计自己X86芯片设计之旅。可能是王雪红笃信基督教的原因，VIA处理器的命名具有非常浓厚的宗教色彩，VIA的处理器经过4个发展阶段：

　　Joshua基本上是自娱自乐，类似于练练手的产品。

　　Samuel、Ezra也并不成功，一年多就淘汰了。

　　Nehemiah和Esther的差别仅仅是Esther采用了当时相对先进的90nm制程工艺，曾被用在杂牌上网本上。

　　最后的Isaiah虽然曾被三星、联想、惠普等厂商采用，但因性能太弱，在与Intel、AMD的竞争中完败。

　　VIA真正曾经辉煌过的是它的桥片，曾经占据相当大的市场份额，但Intel于2006年取消对VIA的前端总线授权，对威盛公司造成了几乎毁灭性的打击。

　　2013年4月，上海兆芯集成电路有限公司成立，上海市国资委下属上海联和投资有限公司、VIA是两大股东，其中上海联和投资有限公司出资2亿美元，占股80%，威盛电子出资4975万美元，占20%。

　　在十二五期间，兆芯承接了核高基01专项，获得了巨额经费，据媒体披露：至于兆芯，知情人士告诉记者，兆芯承接了国家核高基01专项，项目一期补贴高达56亿元，而且“目前还在继续申请，总额已经超过70亿元”。从中可以看出，国家对发展IC设计的决心很大。

　　兆芯的技术引进—消化吸收—再创新之路

　　兆芯的技术源自台湾VIA，走的是技术引进的道路。在引进技术中，往往有这样一个过程——先贴牌，后仿制，再修改原始设计，最后在将引进的技术融会贯通后自主创新。最典型的例子就是50年代引进的5对负重轮和60年代初引进米格21，前者经过魔改后“远看炮塔吓死人，近看5对负重轮”，后者一直魔改到米高扬和格列维奇都不认识了。

　　那么，兆芯现有的产品究竟如何，真能达到其在国家十二五科技创新成就展中宣称的“令国产处理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，从十二五初期的不足国际整体水准的10%提升到了目前的80%”吗?

　　ZX-A是兆芯的第一款产品，微结构为VIA的以赛亚，有网友购买了该产品，虽然兆芯宣称该处理器为ZX-A，但实际上就是VIA Nano，作为在技术引进过程中的第一款产品，出现贴牌的情况属于技术引进中的正常现象。

　　那么ZX-A的性能到底如何呢?虽然兆芯官方从来没有公布过相关数据，但根据一篇论文显示， ZX-A在1.7G主频时，采用GCC编译器，SPEC06测试定点成绩为8分，相比之下，Intel的haswell在3.2G主频下定点成绩可以达到32分。

　　兆芯ZX-C的微结构兆芯官方称为“以赛亚2”，不过相对于以赛亚性能提升微乎其微，基本可以认为是同一个微结构。自称参与ZX-C测试的网友发给笔者的邮件中也明确指出，“Zhaoxin ZX-C is the same VIA Isaiah - CNR !!!”，“VIA QuadCore E C4650 2.0GHz (28nm， Isaiah - CNR，) =Zhaoxin ZX-C4xxx”。

　　ZX-C和ZX-A的区别在于双核变成了四核，40nm制程变成了28nm制程，主频提升到2G。换言之，就是拿VIA的微结构改进了工艺提升了主频，增加了核心数。至于ZX-C的性能，兆芯官方一直捂的很严，没有公布过任何测试数据，不过据网友对ZX-C工程样品的测试，认为其性能略优于Intel Z8700。

　　另外，从已知的ZX-C相关数据来看，ZX-C还存在访存带宽过小的问题，虽然和Intel的G3900同样是2M缓存，但是Intel G3900的带宽高了6-7倍，这会严重影响访存密集型应用的水平，比如游戏、多媒体设计软件、实时处理系统等。其实，就兆芯的ZX-A和ZX-C而言，可视为中国大陆出钱购买/委托VIA设计，由中国台湾代工，取得部分产权，但本质上还是别人的东西，很难算得上是自主知识产权。

　　不过，这并不意味着兆芯只能拿VIA的技术穿马甲。据兆芯员工透露，VIA的CPU设计部门一个在美国(半人马)，一个在中国大陆，他在工作中也与半人马的工程师有过交流。

　　目前，VIA在中国大陆的CPU设计部门已经转到兆芯名下，这位兆芯员工表示，当年他入职的是VIA，后来在成立合资公司后就成为兆芯员工了，而且在2013年，他就参与了ZX-D的设计，他认为，ZX-D已经是技术消化吸收后再创新的成果，微结构相对于VIA的以赛亚有一定提高。

　　而根据兆芯副总裁傅城博士介绍，“ZX-D将会采用16nm制造工艺，而且会将图形GPU，以及DDR4内存控制器、PCIe控制器与其他一些高速接口统统都集成在处理器内部……ZX-D将会在2017年流片，2018年量产”。至于ZX-D是否能实现技术引进的消化吸收和再创新，让国人一同拭目以待。

　　如果ZX-D是完全由中国大陆工程师独立设计的，而且其微结构的性能相对于VIA的以赛亚有一定提升，那么，基本可以认为ZX-D不再是VIA处理器的马甲，但如果ZX-D的微结构性能依旧和以赛亚相当，只是提升了主频，改进了制造工艺，或者虽然性能有提升，但却是在VIA麾下的美国工程师帮助下完成的，那么，ZX-D到底是马甲还是自主设计就比较值得商榷了。