2019年11月,在通用x86處理器領域沉寂多年的威盛(VIA)高調歸來,旗下已有24年歷史的處理器研發部門CenTaur開發出了世界上第一個集成AI協處理器的x86處理器,令人刮目相看。
這顆至今沒有正式名字的處理器采用臺積電16nm工藝制造,內核面積不超過195平方毫米,內部采用環形總線設計,串聯集成八個x86 CPU核心、16MB共享三級緩存、四通道DDR4-3200內存控制器、PCIe 3.0控制器(44條)、南橋和IO功能,是一顆完整的SoC,主頻可達2.5GHz,而且支持AVX-512指令集。
它特別集成了AI協處理器“NCORE”,占用面積約34.4平方毫米(17.6%),支持DNN深度神經網絡創建與訓練的加速,號稱可提供多達20TB/s的內存帶寬、每秒20萬億次AI操作的性能。
實測顯示,它的AI推理性能,相當于23個世界級的Intel x86核心,而且后者必須是支持512位的VNNI矢量神經網絡指令才行。

內核模塊分布圖
說了這么久,這顆處理器到底長什么樣呢?SemiAccurate在今年初的CES期間拍到了實物,今天終于公之于眾:


該處理器采用了LGA觸點式封裝方式,正面覆蓋著碩大的散熱頂蓋,但是內核面積非常小,周邊的電阻元器件也非常稀少,表明其功耗會相當低。
至于這顆處理器何時商用,目前暫無時間表。

內地的國產CPU也在不斷突破,包括x86。
最近很久沒有國產的海光X86處理器消息了,現在外網曝光了海光CPU處理器的跑分,8核16線程,頻率3.2GHz。
海光的X86是授權自AMD,核心技術應該是14nm Zen級別的,也就是第一代銳龍、霄龍水平的,桌面版有4-8核,服務器版海光X86最多32核64線程。
外網上剛剛有人曝光了海光8核處理器的詳情,3DMark中顯示其頻率為3.2GHz,默認及加速頻率都是如此,如果不是識別錯誤,那就說明不支持睿頻加速。
至于性能,爆料稱其3DMark的物理分數是9175分,原推沒有提到這個分數具體的信息,不過FireStrike的話這個分數太低了,不符合8核的水平,應該是DX12的TimeSpy測試。
銳龍7 1800X在TimeSpy中CPU物理分數大約是8892分,跟海光的8核X86分數差不多,這個結果比較合理。
這說明,國產的海光X86處理器性能確實能達到14nm Zen這一代的水平。雖然比起現在的銳龍3代來說肯定差一些,但是用于日常的辦公、娛樂應該是沒什么問題的,政府、企業用戶使用這樣的處理器完全夠用了。
再來說說制造工藝問題。
國內最大的晶圓代工廠中芯國際在Q4季度中已經量產14nm工藝,貢獻了1%的營收,該工藝能夠滿足國內95%的芯片生產。
中芯國際14nm工藝現在最重要的問題還是產能,主要是在上海的中芯南方12英寸晶圓廠生產,去年底也就生產了1000片晶圓左右,產量很低。
根據中芯國際聯席CEO梁孟松的說法,14nm月產能將在今年3月達到4K,7月達到9K,12月達到15K。
中芯國際的14nm產能在15K晶圓/月之后應該不會繼續提升了,還有更新的工藝。
其中基于14nm改良的12nm工藝也進入客戶導入階段了,該工藝相比14nm晶體管尺寸進一步縮微,功耗降低20%、性能提升10%,錯誤率降低20%。
不過14nm工藝相比臺積電、三星的工藝依然存在2-3代的差距,而且滿足不了制造當前最高性能水平的處理器,所以中芯國際還在發展更新一代的N+1、N+2工藝。
在這次的財報會議上,梁孟松博士也首次公開了N+1、N+2代工藝的情況,他說N+1工藝和14nm相比,性能提升了20%,功耗降低了57%,邏輯面積縮小了63%,SoC面積減少了55%。
中芯國際一直沒有明確14nm之后是否跳過10nm工藝,所以這個N+1到底是10nm還是7nm不能確定,但根據上面的說法,N+1基本上可以確定是7nm級別的工藝了,因為芯片面積縮減55%意味著晶體管密度提升了1倍,這超過了14nm到10nm工藝的進化水平,臺積電從14nm到7nm也就是提升了1倍的密度。
不過梁孟松也提到了,N+1代工藝在功耗及穩定性上跟7nm工藝非常相似,但性能不如,業界標準是提升35%,所以中芯國際的N+1工藝主要開始面向低功耗的。
N+1之后還會有N+2,這兩種工藝在功耗上表現差不多,區別在于 性能及成本,N+2顯然是面向高性能的,成本也會增加。
至于備受關注的EUV光刻機,梁孟松表示在當前的環境下,N+1、N+2代工藝都不會使用EUV工藝,等到設備就緒之后,N+2之后的工藝才會轉向EUV光刻工藝。
從梁孟松的解釋來看,中芯國際的7nm工藝發展跟臺積電的路線差不多,7nm節點一共發展了三種工藝,分別是低功耗的N7、高性能的N7P、使用EUV工藝的N7+,前兩代工藝也沒用EUV光刻機,只有N7+工藝上才開始用EUV工藝,不過光罩層數也比較少,5nm節點寸是充分利用EUV光刻工藝的,達到了14層EUV光罩。
還有就是中芯國際的7nm級工藝問世時間,之前的財報中梁孟松提到是在2020年底開始試驗產能,真正生產要到2021年了。
