1、龍芯“十三五”研發情況匯報 龍芯中科技術有限公司龍芯中科技術有限公司2016.07.08什么是自主可控原總裝科技委盧錫城院士認為，自主可控至少應包括三個方面的涵義：原總裝科技委盧錫城院士認為，自主可控至少應包括三個方面的涵義：信息系統的軟硬件在設計或制造階段不會被對手插入惡意功能，導致潛在的不安全隱信息系統的軟硬件在設計或制造階段不會被對手插入惡意功能，導致潛在的不安全隱患；患；無論平時、戰時都能按需提供相應的軟硬件產品，供應保障不受制于人；無論平時、戰時都能按需提供相應的軟硬件產品，供應保障不受制于人；掌握核心技術，軟硬件產品能適應技術進步或需求變化自主發展。掌握核心技術，軟硬件產品能適應技

2、術進步或需求變化自主發展。 判斷自主可控也可從從芯片設計生產的三個主要階段去判斷：判斷自主可控也可從從芯片設計生產的三個主要階段去判斷：前端設計：邏輯源代碼是否全部自主可控，設計創新能力螺旋上升；前端設計：邏輯源代碼是否全部自主可控，設計創新能力螺旋上升；后端設計：物理設計過程中需要對原有的邏輯、時鐘、測試等進行優化和改動，輸出后端設計：物理設計過程中需要對原有的邏輯、時鐘、測試等進行優化和改動，輸出最終版圖，后端實現過程是否自主可控；最終版圖，后端實現過程是否自主可控；流片生產：晶元生產、封裝、測試過程是否可控；流片生產：晶元生產、封裝、測試過程是否可控； 華為對自我的評價華為對自我的評價什

3、么是自主可控 體系結構（體系結構（ISA）可控）可控 自主設計指令系統，或者自主設計指令系統，或者 結構授權（結構授權（Architecture License）：可擴充指令，可視作永久授權（保障性）：可擴充指令，可視作永久授權（保障性） 微結構（微結構（Microarchitecture）自主設計）自主設計 是決定性能、功耗、成本、安全性的最重要因素是決定性能、功耗、成本、安全性的最重要因素 是是CPU最核心的技術，是最核心的技術，是CPU設計能力的最重要體現設計能力的最重要體現 流片渠道可控（境內流片）：是保障性的必然要求流片渠道可控（境內流片）：是保障性的必然要求 龍芯的實踐表明：在境內

4、流片完成高性能龍芯的實踐表明：在境內流片完成高性能CPU是可行的是可行的 所謂境內工藝不夠用，是因為沒有掌握所謂境內工藝不夠用，是因為沒有掌握CPU設計的核心技術設計的核心技術 自主自主CPU的鑒別方法的鑒別方法 不能用不能用“測測”和和“評評”技術技術的方法，只能用的方法，只能用“審審”和和“考考”能力能力的方法的方法龍芯三個產品系列定位面向桌面面向桌面/服務器類應用的龍芯服務器類應用的龍芯3號號“大大CPU”系列：系列：Intel的酷睿的酷睿/至強系列至強系列面向工控和終端類應用的龍芯面向工控和終端類應用的龍芯2號號“中中CPU”系列：系列：Intel的阿童木系列的阿童木系列面向特定應用定

5、制的龍芯面向特定應用定制的龍芯1號號“小小CPU”系列：根據應用需求定制系列：根據應用需求定制三大系列研發思路 高端系列（龍芯高端系列（龍芯3號系列，定位為酷睿號系列，定位為酷睿/至強系列）至強系列） 采用兩片方案：采用兩片方案：CPU+橋片橋片 CPU4-8核，有系統總線接口（核，有系統總線接口（HT），支持多路直連，兼顧桌面和服務器），支持多路直連，兼顧桌面和服務器 在沒有完全掌握在沒有完全掌握GPU技術之前，技術之前，GPU與橋片集成在一起，也可以外接與橋片集成在一起，也可以外接 低端系列（龍芯低端系列（龍芯2號系列，定位為阿童木系列）號系列，定位為阿童木系列） 采用采用單片單片SOC方

6、案方案 雙核，集成雙核，集成SATA、USB、GMAC、GPU、音視頻等接口、音視頻等接口 低電壓低功耗低電壓低功耗 專用系列（龍芯專用系列（龍芯1號系列，結合需求定制）號系列，結合需求定制） 龍芯龍芯1D流量表專用芯片，龍芯流量表專用芯片，龍芯1E/1F“上天上天”專用，龍芯專用，龍芯1H“入地入地”專用專用 每每1-2年定制一款年定制一款“有難度有難度”的專用芯片的專用芯片，避免國內惡性競爭，避免國內惡性競爭龍芯3號系列研制計劃 第一代產品：使用第一代產品：使用GS464處理器核，四核處理器核，四核+八核八核 四核四核3A1000（tock）：900MHz，65nm，2010年產品年產品

7、八核八核3B1500（tick）：1.2GHz，32nm，2013年產品年產品 第二代產品：使用第二代產品：使用GS464E處理器核，先把四核做精處理器核，先把四核做精四核四核3A2000/四核四核3B2000（tock）：）：境內境內40nm LL，1.0GHz，2016Q1量產量產四核四核3A3000/四核四核3B3000（tick）：）：28nm SOI，1.5GHz，2016Q1流片流片 第三代產品：繼續優化處理器核，四核第三代產品：繼續優化處理器核，四核+八核八核 主要結構優化：向量指令、安全機制、內存計算主要結構優化：向量指令、安全機制、內存計算 四核四核3A4000/八核八核3B

8、4000（tock）：）：28nm SOI，2.0GHz，2018年流片年流片 四核四核3A5000/八核八核3B5000（tick）：）：14nm，2.5GHz，2020年流片年流片 四核四核3B2000/3000系列支持多路直連系列支持多路直連龍芯橋片計劃 龍芯龍芯3號采取號采取CPU+橋片模式，早期的龍芯橋片模式，早期的龍芯2號也需要橋片號也需要橋片 使用使用HT接口：接口：3A1000（HT1.0）、）、3B1500（HT2.0）、）、3A2000（HT3.0） 早期的龍芯早期的龍芯2號使用號使用PCI接口：接口：2F、2J 龍芯橋片的發展龍芯橋片的發展 第一代使用非自主橋片：第一代使

9、用非自主橋片：PCI橋片橋片AMD 5536，HT橋片橋片AMD 780E 第二代第二代SOC兼顧橋片應用：兼顧橋片應用：PCI橋片龍芯橋片龍芯1A，HT橋片龍芯橋片龍芯2H 第三代專用橋片研制：龍芯第三代專用橋片研制：龍芯7號系列（號系列（7與橋諧音）與橋諧音） 龍芯龍芯7A：龍芯：龍芯CPU首款專用橋片，將于首款專用橋片，將于2016H2推出推出 接口豐富：接口豐富：PCIE*24、SATA*2、USB*3、GMAC*2 雙顯示接口，內置雙顯示接口，內置GPU（2D能力強，能力強，3D能力一般）能力一般） 通路性能高，適用于桌面和服務器通路性能高，適用于桌面和服務器龍芯2號系列研制計劃 目

10、前的主要產品目前的主要產品 單核單核2F0800：800MHz，四發射，四發射64位單核，位單核，90nm，2010年產品，年產品，PCI接口接口 單核單核2J1000：800MHz，GS464核，核，65nm，2013產品，高質量等級產品，高質量等級 單核單核2H1000：800MHz，GS464單核，單核，65nm，2013年產品，接口豐富：年產品，接口豐富：PCIE*4、USB*6、SATA*2、GMAC*2、2D/3D GPU、HDA 基于雙發射基于雙發射232E處理器核，提高性能降低功耗處理器核，提高性能降低功耗 雙核雙核2K1000：1GHz，40nm LL，雙，雙GS232E處理

11、器核，處理器核，2016H1流片流片 2K2000：1.5GHz，28nm SOI，雙，雙/四四GS232E處理器核，處理器核，2017H2流片流片 GS232E處理器核的性能是處理器核的性能是GS464處理器核的處理器核的1.5倍倍GS232EGS464(2F、3A)相對GS464性能提升ARMCortexA9ARMCortexA15單線程memcpy 3.1GB/s0.45GB/s5.89倍倍1.1GB/s3.2GB/sDMIPS/MHz2.341.6740%2.503.50Cmark/MHz4.372.6863%3.974.68龍芯1號系列研制計劃 “通用通用”嵌入式嵌入式CPU：形成系

12、列：形成系列 1A、1B、1C：正在逐漸走向市場（如：正在逐漸走向市場（如2015年銷售年銷售15000多片多片1Bi） 應用周期長，供應周期長，面向行業應用利潤高應用周期長，供應周期長，面向行業應用利潤高 “專用專用”嵌入式嵌入式CPU：做有難度的、取代歐美企業的芯片做有難度的、取代歐美企業的芯片 1D：流量表（水、熱、氣）專用，：流量表（水、熱、氣）專用，MCU+模擬電路模擬電路 1E/1F：“上天上天”，抗輻照，抗輻照 1H：“入地入地”，耐，耐175攝氏度高溫，石油鉆頭專用攝氏度高溫，石油鉆頭專用 “十三五十三五”期間結合應用需求增加期間結合應用需求增加3-5款龍芯款龍芯1號號CPU

13、在流量表、上天、入地領域持續改進，領域內形成系列；在流量表、上天、入地領域持續改進，領域內形成系列； 新開拓專用領域新開拓專用領域1-2個；個； 面向物聯網，新增面向物聯網，新增1-2款款“通用通用”嵌入式嵌入式CPU核心IP必須自主掌握 三大系列三大系列CPU核持續改進和發展核持續改進和發展 GS132系列（最新版系列（最新版GS132E）：單發射）：單發射32位，靜態流水位，靜態流水 GS232系列（最新版系列（最新版GS232E）：雙發射）：雙發射32/64位，動態流水位，動態流水 GS464系列（最新版系列（最新版GS464E）：四發射）：四發射64位，動態流水位，動態流水 片內互聯總

14、線及系統總線片內互聯總線及系統總線 片內片內AXI、AHB、APB互聯總線互聯總線 系統總線系統總線HT1.0、HT2.0、HT3.0及相關及相關PHY 內存控制器內存控制器 SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4及相關及相關PHY 就差就差GPU：“十三五十三五”期間一定要掌握期間一定要掌握GPU技術技術 目前目前2D已經掌握，已經掌握，3D要加大投入要加大投入 外圍的外圍的IP（USB、GMAC、SATA等）不妨用商業的（等）不妨用商業的（PCIE爭取掌握）爭取掌握） 其余小其余小IP（SPI、ECC NAND、CAN、1553B等）順手自己就做了等）順手自己就做了“十三五”通用系統生態

15、建設的兩個層面 API層面：層面： 目前：與應用緊密相關的軟件，包括瀏覽器、目前：與應用緊密相關的軟件，包括瀏覽器、QT、JAVA、媒體播放器、媒體播放器、GIS 未來：設計融合未來：設計融合Linux、Android、Windows（.NET）主要）主要API的瘦身型的瘦身型OS 微軟在微軟在Windows上實現上實現 Android的的API ISA層面：層面： 目前：與硬件緊密相關的軟件，包括內核、編譯器與目前：與硬件緊密相關的軟件，包括內核、編譯器與C庫、圖形圖像庫、數學庫庫、圖形圖像庫、數學庫 未來：通過二進制翻譯實現與未來：通過二進制翻譯實現與X86和和ARM的二進制兼容的二進制兼

16、容 Intel在平板領域通過二進制翻譯實現與在平板領域通過二進制翻譯實現與ARM兼容兼容 最后建設打破籬笆墻的最后建設打破籬笆墻的“大同大同”生態體系生態體系 技術上證明沒問題，就是投入與工程實現技術上證明沒問題，就是投入與工程實現 搞明白后，就那點套路：寇可往、我亦可往搞明白后，就那點套路：寇可往、我亦可往“十三五”龍芯基礎軟件平臺OEM/ODM（龍夢（龍夢）昆侖固件（昆侖固件（BIOS）操作系統、辦公軟件操作系統、辦公軟件（中標、普華、中興、金山等）（中標、普華、中興、金山等）銳華、天熠、天脈、道系統銳華、天熠、天脈、道系統 VxWorks 應用軟件應用軟件應用軟件應用軟件中間件中間件（金

17、蝶、中創、東方通）（金蝶、中創、東方通）數據庫數據庫（達夢、金倉、神舟）（達夢、金倉、神舟）瀏覽器、瀏覽器、JAVA、QT、GCC龍芯龍芯 CPU+龍芯橋片龍芯橋片 嵌入式操作系統平臺形成特色嵌入式操作系統平臺形成特色 與國內主要嵌入式操作系統完成適配與國內主要嵌入式操作系統完成適配 面向顯控面向顯控/指控的圖形顯示形成特色指控的圖形顯示形成特色 完善完善“人機交互人機交互”和和“機機交互機機交互”API，形成面向工業互聯網的系統平臺形成面向工業互聯網的系統平臺 通用操作系統平臺完成補課通用操作系統平臺完成補課 對主要對主要API（Java、JS、QT、GIS、數、數學庫等）進行深度優化學庫等

18、）進行深度優化 維護龍芯社區版（維護龍芯社區版（）支）支持國內操作系統及整機企業持國內操作系統及整機企業 規范適用、統一標準規范適用、統一標準QT、mesa、GIS顯控顯控等等BSP包包分步走建立自主軟硬件體系 滿足單一應用（滿足單一應用（2015年前）年前） 自主軟硬件滿足基于嵌入式自主軟硬件滿足基于嵌入式OS的單一應用如武器裝備、工業控制等已經沒有問題的單一應用如武器裝備、工業控制等已經沒有問題 以以“拿金牌拿金牌”作為主要目標的作為主要目標的HPC也是單一應用，可以做到世界第一也是單一應用，可以做到世界第一 已經形成共識，沒有人懷疑（但十年前沒有人相信，五年前多數人是懷疑的）已經形成共識

19、，沒有人懷疑（但十年前沒有人相信，五年前多數人是懷疑的） 滿足固定應用（滿足固定應用（2020年前）年前） 正在結合辦公系統、指揮系統等復雜的固定應用開展適配優化工作，這些應用涉及正在結合辦公系統、指揮系統等復雜的固定應用開展適配優化工作，這些應用涉及OS、數據庫、中間件、瀏覽器、辦公軟件、數據庫、中間件、瀏覽器、辦公軟件、Flash、GIS等，雖然復雜，但有邊界等，雖然復雜，但有邊界 再經過再經過1-2年努力，自主軟硬件可滿足與國家安全及國民經濟安全相關的固定應用年努力，自主軟硬件可滿足與國家安全及國民經濟安全相關的固定應用 滿足開放市場應用（滿足開放市場應用（2020年后）年后） 只要自主軟硬件在固定應用市場站住腳跟，整個市場占有率超過只要自主軟硬件在固定應用市場站住腳跟，整個市場占有率超過5%，就能吸引大，就能吸引大量的軟件和應用主動加入自主軟硬件生態系統，在開放市場形成自主的生態量的軟件和應用主動加入自主軟硬件生態系統，在開放市場形成自主的生態生態建設的效果開始顯現 打通技術鏈，明確性能機理，打通技術鏈，明確性能機理， 在每個局部都不如國外系統的情況下做到在每個局部都不如國外系統的情況下做到整體性能優于國外系統（蘋果公司也是這個套路）整體性能