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。
内核模块分布图
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。