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趋势丨北航龙芯两款CPU成功流片,国内替代及落地更近一步

最新更新时间:2024-08-03
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·聚焦:人工智能、芯片等行业

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前言
长期以来,我国在高端芯片领域面临着依赖进口、技术受制于人的困境。然而,这一局面正因北航龙芯两款 CPU的成功流片而迎来新的转机。

此次突破不仅彰显了我国在芯片设计领域的强劲实力,更为国内替代及落地应用迈出了坚实的一步。


作者 | 方文三
图片来源 | 网 络

图源:龙芯中科官网


北航 龙芯“LoongArch”龙架构2款芯片流片成功


近日,北航计算机学院团队成功流片了两款为“Lain”和“EULA”的 CPU 处理器。据了解,两款处理器均基于中国自主可控的龙芯“LoongArch”龙架构指令集,都拥有完整的系统芯片结构以及丰富的外设支持,且均为一次流片成功。


两款处理器不仅可运行由北京航空航天大学计算机学院自主设计的 MOS 教学操作系统,而且还可运行 Linux 5.19 操作系统和一系列多媒体音频/视频等应用软件。


两者的侧重点有所不同,Lain处理器主要侧重于验证多发射、乱序、多核等现代 CPU 主流微架构技术;而EULA处理器则侧重于验证芯片敏捷开发环境及其全流程设计支持。


之所以有这种不同,就在于Lain旨在探索高性能处理器的实现路径,为未来国产CPU在高性能计算领域的应用奠定基础。


而EULA主要目的是国产芯片的快速迭代和产业化应用提供支持,这将有助于加速国产芯片从研发到市场的转化过程,推动整个产业链的快速发展。


本次北航成功流片是基于“北航-龙芯百芯计划”实现,该计划于2020年正式启动,以本科生开发和流片为目标导向,由计算机学院主导,联合集成电路学院、软件学院,共同探索与实践跨学院、跨学科、跨专业的交叉学科人才培养模式。


为国家培养具备从CPU、操作系统、编译器到芯片实现等全流程能力的紧缺拔尖创新人才。


此次北航本科生芯片设计团队完成了从CPU核心、SoC芯片的硬件前后端设计,直至操作系统、编译器乃至应用程序的软件开发任务,贯通了整个处理器芯片设计的技术栈,彰显出极高的完成度,实现了国产自主可控处理器芯片设计能力的全栈式贯通。



龙芯中科重要发展历程


作为中国领先的自主指令集CPU设计企业,其发展历程可追溯至中国科学院计算技术研究所对龙芯处理器的早期研发。


自2001年起,中科院计算所便开始了龙芯处理器的研制工作,2002年8月,首款龙芯1号芯片X1A50流片成功,标志着龙芯处理器的诞生。


2003年10月17日,中国首款64位通用CPU龙芯2B(代号MZD110)流片成功。


2004年9月28日,龙芯2C芯片DXP110流片成功。


2006年3月18日,中国首款主频超过1GHz 的通用CPU龙芯2E(代号CZ70)流片成功。


2007年7月31日,龙芯2F流片成功,龙芯2F为龙芯第一款产品芯片。


2009年9月28日,中国首款四核CPU龙芯3A流片成功。


2011年初,龙芯1B芯片流片成功,该款芯片延续了龙芯处理器高性能、低能耗的优势,能够满足超低价位云终端、工业控制、数据采集、网络设备、消费电子等领域需求。


2012年10月,八核32纳米龙芯3B1500流片成功。


2013年4月,龙芯1C芯片流片成功,可应用于指纹生物识别、物联传感等领域。


2014年4月,龙芯公司推出了龙芯3B六核桌面解决方案。


2015年8月,龙芯新一代高性能处理器架构GS464E正式发布,同时发布了3A2000/3B2000。


2016年10月,龙芯3A3000四核处理器芯片完成流片并通过系统测试。


2017年4月25日,龙芯中科公司正式发布了龙芯3A3000/3B3000、龙芯2K1000、龙芯1H 等产品,还和众多合作厂商发布了龙芯笔记本电脑、龙芯服务器等一系列产品。此外宣布了龙芯开源计划、龙芯开发者计划和龙芯产业基金计划。


图源:龙芯中科官网


2022年1月28日,百度网盘客户端应用与LoongArch架构平台适配成功,可稳定运行在装有 Loongnix 操作系统、统信操作系统、麒麟操作系统的龙芯3A5000桌面终端上。


2022年6月24日,龙芯中科登陆科创板,成为国产CPU第一股。


2022年12月,龙芯中科完成32核龙芯3D5000初样芯片验证。


2023年4月,发布高性能32核处理器龙芯3D5000,由2个龙芯3C5000处理器采用芯粒技术封装而成,还支持2路、4路 CPU 扩展,最多做到单服务器128核,浮点性能超过1万亿次,而且是100%自主指令集,无需国外授权。


2023年8月,新一代四核处理器龙芯3A6000正式流片成功。


图源:龙芯中科官方微博

LoongArch龙架构下的适配的产


目前龙芯中科基本上每个月都会公布LoongArch龙架构在桌面、服务器的产品适配情况,2024年5月又新增了53家企业的105款产品。


其中包括业务系统20款、安全应用系统31款、云平台10款、档案管理4款、办公阅读4款、存储备份4款、其他产品32款,如中望CAD V2025 Linux、福昕OFD版式办公套件V8.0 Windows/Linux都位列其中。


5月,龙芯中科正式发布了基于龙芯2K0300处理器的触控一体机,基于完全自主的LoongArch龙架构指令集,单个LA264内核,双发射,10级流水线,主频1GHz,功耗低于1W,具备高性能、低成本的优势。


龙芯2K0300触控一体机核心板集成了1GB DDR4内存、8GB eMMC存储,尤其是非易失的铁电存储器,掉电后也不会丢失数据。


龙芯2K0300触控一体机适用于工业、商业、娱乐、能源、交通、教育、医疗、金融、政务等多行业,比如生产车间、商业自动售货机、嵌入式生产环境、医疗检测、金融机构、监控系统、教育培训等对计算机性能和安全性要求较高的,而且保证长期稳定供货。


图源:龙芯中科官网

完善 国产软硬件生态


“Lain”处理器侧重于验证多发射、乱序、多核等现代 CPU 主流微架构技术,“EULA”处理器侧重于验证芯片敏捷开发环境及其全流程设计支持。


并且这两款处理器能够运行自主设计的操作系统和支持 Linux 等开源软件,为国产操作系统和软件生态的发展提供了坚实的硬件基础,有助于构建更加安全、可控的信息技术体系,保障国家的信息安全。


结尾:


总之,龙芯两款 CPU 的成功流片是我国芯片行业发展的一个积极成果,对提升自主创新能力、培养专业人才、完善产业生态、推动相关产业发展等方面都具有重要意义。


并且,国产替代需要政府、企业和社会各方共同努力,加强技术创新、提高产品质量、完善产业生态,才能实现芯片产业的自主可控和国产替代。


内容参考来源:飙叔科技洞察:;100%国产自研!北航成功流片两款CPU,龙芯在做一件慢而有意义的大事!;半导体产业纵横:北航团队打造,基于龙架构的Lain和EULA处理器流片成功;半导体国产化:性能成倍提升!龙芯3C6000服务器CPU流片成功;芯片前线:北航本科生芯片设计团队成功打造基于龙架构的Lain和EULA处理器


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