国产x86处理器发布,该芯片依据AMD Zen微架构开发

工程师谭军 发表于 2018-07-13 13:34:01 收藏 已收藏
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国产x86处理器发布,该芯片依据AMD Zen微架构开发

工程师谭军 发表于 2018-07-13 13:34:01

北京时间7月9日上午消息,由芯片制造商海光(Hygon)负责制造的中国国产Dhyana(禅定)x86处理器开始启动生产。值得注意的是,这款芯片是根据AMD Zen微架构开发的。AMD将x86的IP授权给中国合作伙伴,Dhyana正是合作的结果。

国产x86处理器发布,该芯片依据AMD Zen微架构开发

从官方声明看,AMD并没有将最终芯片设计出售给中国伙伴,而是允许合作伙伴为中国服务器市场设计自己的芯片。

Dhyana处理器与AMD EPYC处理器很相似,Linux内核开发者指出,二者只是厂商ID与产品序列号有所不同。事实上,Linux维护者甚至将EPYC支持代码转移到Dhyana处理器,发现可以成功运行,由此说明两款处理器差异很小。

几十年来,x86架构一直由英特尔、AMD和威盛(VIA)控制。2016年,AMD宣布在中国设立合资公司,开发处理器。AMD将从中获得2.93亿美元现金,当时AMD财务陷入困境,已经连续6个季度出现运营亏损。另外,AMD还会获得特许权使用费,根据销量计算,一旦处理器开始生产就会获得收入。

芯片国产化是中国的长远目标,AMD授权协议会带来怎样的帮助,现在还不知道。事实上,之前兆芯半导体也曾与威盛签署合作协议,它正在生产x86芯片。不论怎样,摆脱对海外的依赖才是最终目标。

Dhyana性能如何?

既然Dhyana处理器与AMD EPYC处理器很相似,或许就是同一个产品的不通序号,那么在Dhyana具体参数公开前,让我们看一下去年发布的EPYC服务器处理器的大概是什么样的?

EPYC和消费级的Ryzen一样基于Zen新架构,但针对服务器、数据中心等高性能计算做了针对性的加强和优化设计,尤其是注重性能(业界领先的性能/超多核心内存与IO)、优化(资源平衡适合各种计算负载)、安全(行业第一个x86芯片级安全 )三个方面。

Zen服务器处理器命名为EPYC 7000系列,主要特性包括:14nm工艺制造、最多32个核心(64个线程)、每路支持八个DDR4内存通道、每路最多2TB内存、128条PCI-E通道、独立安全子系统、集成芯片组(SoC片上系统)、接口兼容下代产品。

EPYC处理器主打当今主流的双路服务器市场,可以提供比竞品方案更多的核心、内存带宽和IO,同时也适合单路服务器与工作站,各方面规格与性能也没有任何妥协。

EPYC 7000系列第一代是EPYC 7001系列(开发代号Naples那不勒斯),首发双路型号有九款之多,都支持八通道DDR4-2666内存(双路支持最多4TB)、128条PCI-E。

32核心64线程的有三款,旗舰型号EPYC 7601,频率2.2-3.2GHz,热设计功耗180W,次旗舰EPYC 7551频率降低到了2.0-3.0GHz,其他不变。

EPYC 7501是个特殊的“低功耗”型号,规格和EPYC 7551相同,但是热设计功耗可以调低到155/170W。

EPYC 7451/7401是两款24核心48线程,EPYC 7351/7301/7281都是16核心32线程,EPYC 7251则是唯一的8核心16线程,热设计功耗也只有120W。

Zen架构是基于CCX模块化设计,每个模块4个核心,桌面上的Ryzen使用两个CCX模块组成8核心,而服务器上的EPYC则是以8核心模块为基础,多个整合于单个芯片封装内,所以核心数都会是8的整倍数,处理器内部和外部则主要通过全新的Infinity Fabric总线进行高速互连。

针对单路系统的有三款型号EPYC 7551P/7401P/7351P,基本规格和对应的双路型是一样的。

实际性能如何?AMD给出了一些官方数据,比如说自家旗舰EPYC 7601对比对手旗舰Xeon E5-2699A v4(22核心44线程/2.4-3.6GHz、145W),双路整数、浮点性能可以分别领先多达47%、75%,内存带宽更是领先1.5倍。

为了能够快速达成更多核心规模,EPYC采取了特殊的设计方式,在一块芯片内、一块基板上,并排放置最多四颗芯片,每颗芯片内部为8核心,总计就达到了32核心,这样还能大大提高产品的良品率。

而为了提高各个芯片、核心之间以及与外围扩展之间的通信效率,AMD还开发了全新的Infinity Fabric互连总线,这也是EPYC系统的通信基础。

对于服务器和数据中心而言,安全的地位怎么形容都不为过,EPYC也在这方面提供了众多支持,比如独立安全处理器(Cortex-A5 32位微控制器)、安全加密虚化(SEV)、完全内存加密等等,而且不会对应用的兼容性和性能带来任何负面影响。

EPYC的应用范围更广,高性能计算、云计算、大规模分布式、虚拟化、机器学习、大数据与分析、存储等等,几乎任何企业和数据中心应用都不是问题。

相比于桌面,服务器系统的生态支持更加关键,AMD EPYC也得到了从操作系统、开发工具到主板、整机的全方位支持,比如操作系统有微软Windows Server、Canonical Ubuntu、RedHat rHEL、Citrix XenServer、VMWare vShere、Xen、KVM,开发工具有Visual Studio、GCC、Java、LLVM,硬件则有慧与科技(惠普拆分出来的企业业务)、英业达(Inventec)、泰安、戴尔(EMC)、联想、技嘉、超威、微软、曙光、华硕。

如何规避英特尔?

采用了复杂的合作模式

在当时AMD公司的发言人就曾经就这次合作进行了解释,表示与中国的协议并不违2009年AMD与Intel签署的交叉许可协议。

因为合资公司所有权结构不同,而且转让给中国的所有信息都符合美国出口法规。天津海光和AMD成立的合资公司确实可以修改AMD的CPU核,变相享有X86授权,而海光公司可以通过购买合资公司研发的CPU核,开发服务器CPU,不过仅仅局限于中国市场。

对此有人表示怀疑那么双方是怎么合作绕开了英特尔的专利限制和相关法律的呢?我们来慢慢捋一下。

首先说说双方合作的事情,至少涉及到了四家公司,其中AMD公司和天津海光信息技术有限公司是两个主体,他们通过合资的形式成立了两家新的公司,分别是成都海光微电子技术有限公司和成都海光集成电路设计有限公司,由于名字都比较像是所以之后我们分别用天津海光、微电子和集成电路来代替这三家公司的名称。

海光微电子的股东信息 没有公开但实际数字已经不是秘密

其中海光微电子是AMD控股51%而天津海光控股49%的企业,另外一家集成电路设计公司则是由天津海光主要控股70%,而AMD公司控股30%。前者主要享有授权IP所有权并负责芯片的生产工作,后者负责芯片设计和销售工作。

海光集成电路则是天津海光主要控股

之所以这样做有两个原因,第一是为了在国内绕开英特尔与AMD在2009年签署的交叉许可协议,这个协议规定不得向第三方公司转让X86授权,因此前面AMD公司进行51%控股的海光微电子就是这个原因,但由于相关政策与法规的原因,双方不得不成立第二家公司也就是海光集成电路。

一般来说,是海光微电子拥有AMD公司Zen架构的授权,然后海光集成电路从海光微电子公司购买IP授权,进行芯片设计。之后海光集成电路再将设计好的芯片方案委托给海光微电子进行生产,海光微电子就完全可以在符合规则的情况下找代工厂进行流片,比如台积电、三星等等。之后完成封装的产品可以买回给海光集成电路以该公司的名义进行市场销售。

怎么样听着是不是有点绕,简单来说就是AB两家公司,A交给B进行设计,设计好之后反馈给A公司,A公司去找代工厂制成产品交给B公司,B公司再进行正式的市场销售。

虽然麻烦,但为了规则也只能如此,不过这个方案只能面向中国市场,也即是说用来生产的芯片无法销售给海外市场,一方面可能是受限于与英特尔的交叉授权,另一方面也可能与各国法律有关。

这种操作是否符合英特尔当年与AMD签署的协议呢?由于当年这份协议大多数内容没有公开,所以我们无从得知,对此英特尔公司表示不方便置评。也就是说英特尔应该是默许或者妥协了,不让双方的合作也就无从谈起。毕竟中国市场对于英特尔也同样重要,应该是权衡利弊之后,多方让步的结果。

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