Успешное мпортозамещение по-китайски: собственная процессорная архитектура и 12-нм чип для серверов и ноутбуков
Как известно, многие китайские компании сейчас находятся под санкциями США, причем американцы запретили импортировать в Поднебесную технологии, которые имеют сколь-нибудь важное значение для национальной безопасности.
Именно поэтому правительство страны приняло решение развивать у себя полупроводниковую индустрию. Точнее, разработку и производство сложных чипов, включая процессоры, которые могут конкурировать с американскими. Правительство Китая ранее заявляло о намерении вложить около $1,4 трлн в развитие высоких технологий до 2025 года. И сейчас этот проект уже начинает давать первые результаты.
О чем вообще речь?
Отличилась китайская компания BLX IC Design Corporation, которая далеко не у всех на слуху. Более известен ее бренд Loongson. Компания была основана не сейчас, а еще в 2002 году, когда ни о каком конфликте между США и Китаем и речи не было, за исключением мелких недопониманий.
Компанию основали представители Института компьютерных технологий Китая, академия наук КНР и группа компаний Jiangsu Zhongy Group.
В самом начале новообразованная организация занялась разработкой архитектуры производительных чипов. Но сначала эта работа носила, по большей части, научно-исследовательский характер. Несколько лет спустя представителям Китая удалось создать собственный процессор, который получил название Godson-3.
Godson — так называлась китайская архитектура чипов, впоследствии ее переименовали в Loongson, а еще позже — в LoongArch. В организации работают сотни человек, и с течением времени команда становится все больше, а возможности организации — все шире. Известно, что в 2008 году здесь работало около 300 высококвалифицированных инженеров. Сейчас же их несколько тысяч.
Сначала компания использовала в качестве архитектуры своих чипов MIPS. Чипы, производимые Loongson Technology, как сейчас называется эта компания, поставлялись производителям нетбуков и телеприставок. Потом их взяли на вооружение разработчики производительных систем, вроде суперкомпьютера Dawning 6000 мощностью более 1000 терафлопс.
В общем, компания была одной из многих, кто использовал существующую архитектуру для производства собственных чипов. Но после начала конфликта с США Loongson Technology начала искать возможность решить проблему.
И это ей удалось — она практически с нуля разработала архитектуру, получившую название Loongson Architecture или LoongArch.
Немного подробностей
Импортозамещение — одна из причин создания собственной архитектуры, она в любом случае была нужна Китаю. Вторая причина — переход MIPS Technologies на RISC-V.
Разработчики Loongson заявили, что система команд новой архитектуры включает около 2000 уникальных инструкций. Благодаря тому, что все технологии разрабатывались практически с нуля, компании удалось добиться повышенной энергоэффективности процессора.
Кроме того, создатели архитектуры добавили инструкции двоичного преобразования (LBT), векторной обработки (LSX), расширенной векторной обработки (LASX) и виртуализации (LVZ). Весной этого года архитектуру проанализировали эксперты, заключившие, что у нее нет ничего общего с ALPHA, ARM, MIPS, POWER, RISC-V или х86. Т.е. с нуля (ну, или почти с нуля) были разработаны формат инструкций, кодирование, режимы адресации и другие компоненты.
А еще — новый процессор
Да, архитектура была разработана ранее, а сейчас компания представила новый процессор. Новый — потому что это второй чип, выпущенный компанией. Первый, который получил название 3A4000, выпущен в 2019 году с использованием 28-нм техпроцесса. Этот чип работал на частоте до 2 ГГц и был соизмерим в производительности на ядро с решениями AMD Bulldozer.
Модель же 3A5000/LS3A5000 представляет собой четырехъядерный процессор, выполненный по 12-нм техпроцессу. Частота работы ядра — 2,3–2,5 ГГц. Сообщается, что ядра суперскалярные, каждое ядро получило четыре универсальных ALU и два 256-битных блока векторных операций. Есть еще и серверный вариант, с 16 ядрами. На плате сервера можно установить до 16 таких процессоров.
Обе модели процессоров поддерживают быструю трансляцию команд других архитектур, что позволяет на них без перекомпиляции запускать обычные операционные системы. Оба продукта поступят в продажу во второй половине этого года.
Как оказалось, уже нашелся энтузиаст, который протестировал чип и представил результаты анализа. Краткий вывод — новый чип по производительности примерно равен Core i7 4700 HQ и совсем чуть-чуть не «дотягивает» до Core i7–2600.
Всего этого компании удалось достичь менее чем за два года. Сейчас специалисты Loongson разработали ноутбук на базе нового процессора. Правда, пока что неизвестен ни старт продаж, ни характеристики этого устройства.
К сожалению, пока что новый процессор будет продаваться лишь на территории Китая, по крайней мере, первое время после выпуска. Известно, что он «MIPS64-совместимый». А компиляторы GCC, LLVM и GoLang поддерживают набор инструкций LoongArch GS464V.
Не Loongson единым
В начале этого года стало также известно и о новом процессоре еще одной китайской компании — Zhaoxin Semiconductor. Она является объединенным предприятием Via Technologies и правительства Китая. В прошлом году компания выпустила процессоры KaiXian KX-6780A и KX-U6880A. Первый из этих процессоров получил восемь ядер собственной разработки компании. Процессор поддерживал инструкции SSE 4.2 и AVX, виртуализации и шифрования. Частота работы — около 2,7 ГГц, выполнен чип по 16-нм технологии.
Насколько можно судить, Китай полным ходом идет к импортозамещению полупроводниковых чипов, причем пока что стране все удается. Конечно, не обходится и без сложностей, включая нехватку специалистов, специфического оборудования и т.п. Но эти проблемы КНР пока что решает. Но сможет ли страна создать конкурентоспособную экосистему для LoongArch — покажет лишь время.
