龙芯“十三五”研发情况汇报

1、龙芯“十三五”研发情况汇报 龙芯中科技术有限公司龙芯中科技术有限公司2016.07.08什么是自主可控原总装科技委卢锡城院士认为，自主可控至少应包括三个方面的涵义：原总装科技委卢锡城院士认为，自主可控至少应包括三个方面的涵义：信息系统的软硬件在设计或制造阶段不会被对手插入恶意功能，导致潜在的不安全隐信息系统的软硬件在设计或制造阶段不会被对手插入恶意功能，导致潜在的不安全隐患；患；无论平时、战时都能按需提供相应的软硬件产品，供应保障不受制于人；无论平时、战时都能按需提供相应的软硬件产品，供应保障不受制于人；掌握核心技术，软硬件产品能适应技术进步或需求变化自主发展。掌握核心技术，软硬件产品能适应技

2、术进步或需求变化自主发展。 判断自主可控也可从从芯片设计生产的三个主要阶段去判断：判断自主可控也可从从芯片设计生产的三个主要阶段去判断：前端设计：逻辑源代码是否全部自主可控，设计创新能力螺旋上升；前端设计：逻辑源代码是否全部自主可控，设计创新能力螺旋上升；后端设计：物理设计过程中需要对原有的逻辑、时钟、测试等进行优化和改动，输出后端设计：物理设计过程中需要对原有的逻辑、时钟、测试等进行优化和改动，输出最终版图，后端实现过程是否自主可控；最终版图，后端实现过程是否自主可控；流片生产：晶元生产、封装、测试过程是否可控；流片生产：晶元生产、封装、测试过程是否可控； 华为对自我的评价华为对自我的评价什

3、么是自主可控 体系结构（体系结构（ISA）可控）可控 自主设计指令系统，或者自主设计指令系统，或者 结构授权（结构授权（Architecture License）：可扩充指令，可视作永久授权（保障性）：可扩充指令，可视作永久授权（保障性） 微结构（微结构（Microarchitecture）自主设计）自主设计 是决定性能、功耗、成本、安全性的最重要因素是决定性能、功耗、成本、安全性的最重要因素 是是CPU最核心的技术，是最核心的技术，是CPU设计能力的最重要体现设计能力的最重要体现 流片渠道可控（境内流片）：是保障性的必然要求流片渠道可控（境内流片）：是保障性的必然要求 龙芯的实践表明：在境内

4、流片完成高性能龙芯的实践表明：在境内流片完成高性能CPU是可行的是可行的 所谓境内工艺不够用，是因为没有掌握所谓境内工艺不够用，是因为没有掌握CPU设计的核心技术设计的核心技术 自主自主CPU的鉴别方法的鉴别方法 不能用不能用“测测”和和“评评”技术技术的方法，只能用的方法，只能用“审审”和和“考考”能力能力的方法的方法龙芯三个产品系列定位面向桌面面向桌面/服务器类应用的龙芯服务器类应用的龙芯3号号“大大CPU”系列：系列：Intel的酷睿的酷睿/至强系列至强系列面向工控和终端类应用的龙芯面向工控和终端类应用的龙芯2号号“中中CPU”系列：系列：Intel的阿童木系列的阿童木系列面向特定应用定

5、制的龙芯面向特定应用定制的龙芯1号号“小小CPU”系列：根据应用需求定制系列：根据应用需求定制三大系列研发思路 高端系列（龙芯高端系列（龙芯3号系列，定位为酷睿号系列，定位为酷睿/至强系列）至强系列） 采用两片方案：采用两片方案：CPU+桥片桥片 CPU4-8核，有系统总线接口（核，有系统总线接口（HT），支持多路直连，兼顾桌面和服务器），支持多路直连，兼顾桌面和服务器 在没有完全掌握在没有完全掌握GPU技术之前，技术之前，GPU与桥片集成在一起，也可以外接与桥片集成在一起，也可以外接 低端系列（龙芯低端系列（龙芯2号系列，定位为阿童木系列）号系列，定位为阿童木系列） 采用采用单片单片SOC方

6、案方案 双核，集成双核，集成SATA、USB、GMAC、GPU、音视频等接口、音视频等接口 低电压低功耗低电压低功耗 专用系列（龙芯专用系列（龙芯1号系列，结合需求定制）号系列，结合需求定制） 龙芯龙芯1D流量表专用芯片，龙芯流量表专用芯片，龙芯1E/1F“上天上天”专用，龙芯专用，龙芯1H“入地入地”专用专用 每每1-2年定制一款年定制一款“有难度有难度”的专用芯片的专用芯片，避免国内恶性竞争，避免国内恶性竞争龙芯3号系列研制计划 第一代产品：使用第一代产品：使用GS464处理器核，四核处理器核，四核+八核八核 四核四核3A1000（tock）：900MHz，65nm，2010年产品年产品

7、八核八核3B1500（tick）：1.2GHz，32nm，2013年产品年产品 第二代产品：使用第二代产品：使用GS464E处理器核，先把四核做精处理器核，先把四核做精四核四核3A2000/四核四核3B2000（tock）：）：境内境内40nm LL，1.0GHz，2016Q1量产量产四核四核3A3000/四核四核3B3000（tick）：）：28nm SOI，1.5GHz，2016Q1流片流片 第三代产品：继续优化处理器核，四核第三代产品：继续优化处理器核，四核+八核八核 主要结构优化：向量指令、安全机制、内存计算主要结构优化：向量指令、安全机制、内存计算 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系列支持多路直连系列支持多路直连龙芯桥片计划 龙芯龙芯3号采取号采取CPU+桥片模式，早期的龙芯桥片模式，早期的龙芯2号也需要桥片号也需要桥片 使用使用HT接口：接口：3A1000（HT1.0）、）、3B1500（HT2.0）、）、3A2000（HT3.0） 早期的龙芯早期的龙芯2号使用号使用PCI接口：接口：2F、2J 龙芯桥片的发展龙芯桥片的发展 第一代使用非自主桥片：第一代使

9、用非自主桥片：PCI桥片桥片AMD 5536，HT桥片桥片AMD 780E 第二代第二代SOC兼顾桥片应用：兼顾桥片应用：PCI桥片龙芯桥片龙芯1A，HT桥片龙芯桥片龙芯2H 第三代专用桥片研制：龙芯第三代专用桥片研制：龙芯7号系列（号系列（7与桥谐音）与桥谐音） 龙芯龙芯7A：龙芯：龙芯CPU首款专用桥片，将于首款专用桥片，将于2016H2推出推出 接口丰富：接口丰富：PCIE*24、SATA*2、USB*3、GMAC*2 双显示接口，内置双显示接口，内置GPU（2D能力强，能力强，3D能力一般）能力一般） 通路性能高，适用于桌面和服务器通路性能高，适用于桌面和服务器龙芯2号系列研制计划 目

10、前的主要产品目前的主要产品 单核单核2F0800：800MHz，四发射，四发射64位单核，位单核，90nm，2010年产品，年产品，PCI接口接口 单核单核2J1000：800MHz，GS464核，核，65nm，2013产品，高质量等级产品，高质量等级 单核单核2H1000：800MHz，GS464单核，单核，65nm，2013年产品，接口丰富：年产品，接口丰富：PCIE*4、USB*6、SATA*2、GMAC*2、2D/3D GPU、HDA 基于双发射基于双发射232E处理器核，提高性能降低功耗处理器核，提高性能降低功耗 双核双核2K1000：1GHz，40nm LL，双，双GS232E处理

11、器核，处理器核，2016H1流片流片 2K2000：1.5GHz，28nm SOI，双，双/四四GS232E处理器核，处理器核，2017H2流片流片 GS232E处理器核的性能是处理器核的性能是GS464处理器核的处理器核的1.5倍倍GS232EGS464(2F、3A)相对GS464性能提升ARMCortexA9ARMCortexA15单线程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龙芯1号系列研制计划 “通用通用”嵌入式嵌入式CPU：形成系

12、列：形成系列 1A、1B、1C：正在逐渐走向市场（如：正在逐渐走向市场（如2015年销售年销售15000多片多片1Bi） 应用周期长，供应周期长，面向行业应用利润高应用周期长，供应周期长，面向行业应用利润高 “专用专用”嵌入式嵌入式CPU：做有难度的、取代欧美企业的芯片做有难度的、取代欧美企业的芯片 1D：流量表（水、热、气）专用，：流量表（水、热、气）专用，MCU+模拟电路模拟电路 1E/1F：“上天上天”，抗辐照，抗辐照 1H：“入地入地”，耐，耐175摄氏度高温，石油钻头专用摄氏度高温，石油钻头专用 “十三五十三五”期间结合应用需求增加期间结合应用需求增加3-5款龙芯款龙芯1号号CPU

13、在流量表、上天、入地领域持续改进，领域内形成系列；在流量表、上天、入地领域持续改进，领域内形成系列； 新开拓专用领域新开拓专用领域1-2个；个； 面向物联网，新增面向物联网，新增1-2款款“通用通用”嵌入式嵌入式CPU核心IP必须自主掌握 三大系列三大系列CPU核持续改进和发展核持续改进和发展 GS132系列（最新版系列（最新版GS132E）：单发射）：单发射32位，静态流水位，静态流水 GS232系列（最新版系列（最新版GS232E）：双发射）：双发射32/64位，动态流水位，动态流水 GS464系列（最新版系列（最新版GS464E）：四发射）：四发射64位，动态流水位，动态流水 片内互联总

14、线及系统总线片内互联总线及系统总线 片内片内AXI、AHB、APB互联总线互联总线 系统总线系统总线HT1.0、HT2.0、HT3.0及相关及相关PHY 内存控制器内存控制器 SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4及相关及相关PHY 就差就差GPU：“十三五十三五”期间一定要掌握期间一定要掌握GPU技术技术 目前目前2D已经掌握，已经掌握，3D要加大投入要加大投入 外围的外围的IP（USB、GMAC、SATA等）不妨用商业的（等）不妨用商业的（PCIE争取掌握）争取掌握） 其余小其余小IP（SPI、ECC NAND、CAN、1553B等）顺手自己就做了等）顺手自己就做了“十三五”通用系统生态

15、建设的两个层面 API层面：层面： 目前：与应用紧密相关的软件，包括浏览器、目前：与应用紧密相关的软件，包括浏览器、QT、JAVA、媒体播放器、媒体播放器、GIS 未来：设计融合未来：设计融合Linux、Android、Windows（.NET）主要）主要API的瘦身型的瘦身型OS 微软在微软在Windows上实现上实现 Android的的API ISA层面：层面： 目前：与硬件紧密相关的软件，包括内核、编译器与目前：与硬件紧密相关的软件，包括内核、编译器与C库、图形图像库、数学库库、图形图像库、数学库 未来：通过二进制翻译实现与未来：通过二进制翻译实现与X86和和ARM的二进制兼容的二进制兼

16、容 Intel在平板领域通过二进制翻译实现与在平板领域通过二进制翻译实现与ARM兼容兼容 最后建设打破篱笆墙的最后建设打破篱笆墙的“大同大同”生态体系生态体系 技术上证明没问题，就是投入与工程实现技术上证明没问题，就是投入与工程实现 搞明白后，就那点套路：寇可往、我亦可往搞明白后，就那点套路：寇可往、我亦可往“十三五”龙芯基础软件平台OEM/ODM（龙梦（龙梦）昆仑固件（昆仑固件（BIOS）操作系统、办公软件操作系统、办公软件（中标、普华、中兴、金山等）（中标、普华、中兴、金山等）锐华、天熠、天脉、道系统锐华、天熠、天脉、道系统 VxWorks 应用软件应用软件应用软件应用软件中间件中间件（金

17、蝶、中创、东方通）（金蝶、中创、东方通）数据库数据库（达梦、金仓、神舟）（达梦、金仓、神舟）浏览器、浏览器、JAVA、QT、GCC龙芯龙芯 CPU+龙芯桥片龙芯桥片 嵌入式操作系统平台形成特色嵌入式操作系统平台形成特色 与国内主要嵌入式操作系统完成适配与国内主要嵌入式操作系统完成适配 面向显控面向显控/指控的图形显示形成特色指控的图形显示形成特色 完善完善“人机交互人机交互”和和“机机交互机机交互”API，形成面向工业互联网的系统平台形成面向工业互联网的系统平台 通用操作系统平台完成补课通用操作系统平台完成补课 对主要对主要API（Java、JS、QT、GIS、数、数学库等）进行深度优化学库等

18、）进行深度优化 维护龙芯社区版（维护龙芯社区版（）支）支持国内操作系统及整机企业持国内操作系统及整机企业 规范适用、统一标准规范适用、统一标准QT、mesa、GIS显控显控等等BSP包包分步走建立自主软硬件体系 满足单一应用（满足单一应用（2015年前）年前） 自主软硬件满足基于嵌入式自主软硬件满足基于嵌入式OS的单一应用如武器装备、工业控制等已经没有问题的单一应用如武器装备、工业控制等已经没有问题 以以“拿金牌拿金牌”作为主要目标的作为主要目标的HPC也是单一应用，可以做到世界第一也是单一应用，可以做到世界第一 已经形成共识，没有人怀疑（但十年前没有人相信，五年前多数人是怀疑的）已经形成共识

19、，没有人怀疑（但十年前没有人相信，五年前多数人是怀疑的） 满足固定应用（满足固定应用（2020年前）年前） 正在结合办公系统、指挥系统等复杂的固定应用开展适配优化工作，这些应用涉及正在结合办公系统、指挥系统等复杂的固定应用开展适配优化工作，这些应用涉及OS、数据库、中间件、浏览器、办公软件、数据库、中间件、浏览器、办公软件、Flash、GIS等，虽然复杂，但有边界等，虽然复杂，但有边界 再经过再经过1-2年努力，自主软硬件可满足与国家安全及国民经济安全相关的固定应用年努力，自主软硬件可满足与国家安全及国民经济安全相关的固定应用 满足开放市场应用（满足开放市场应用（2020年后）年后） 只要自主软硬件在固定应用市场站住脚跟，整个市场占有率超过只要自主软硬件在固定应用市场站住脚跟，整个市场占有率超过5%，就能吸引大，就能吸引大量的软件和应用主动加入自主软硬件生态