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科工力量:AMD中止对中国合资公司授权新IP,影响几何?

2019-06-14 08:33:19

【文/科工力量专栏作者 陈兴华】

继英特尔切断华为电脑供货之后,另一大处理器巨头AMD也传来一条不利消息。

据外媒报道,AMD近日证实将不再向中国合资公司授权其新的x86 IP产品。这意味着,AMD与天津海光的合作仅限于基于第一代Zen架构的产品,将不会继续推进到Zen2架构上。AMD方面没有给出不再向海光授权最新技术的原因。

目前,海光Dhyana(禅定)系列处理器目前已应用于中科曙光的W330-H35工作站中,该工作站各类性能评分可达到主流计算机水准。官方信息显示,海光Dhyana 3000系列处理器支持Windows10 Pro,Windows Server2019等多种操作系统,主频可达到3.0-3.6GHz,提供多种规格4核及8核处理器。

图截至中科曙光国际官网

此外,海光处理器或将应用于高性能计算机及官方采购等领域。在超算方面上,曙光4000、曙光5000都曾使用AMD的处理器,而在AMD中止对海光授权新一代架构技术后,海光处理器以及“十亿亿次超级计算机”曙光7000研发等将受部分影响,或面临新的走向。

不过,国内金融构的调研显示,海光处理器如今已具备自主设计迭代能力,且后续研发实力仍被低估。另外,海光3000系列处理器有望受中科曙光和官方采购的商用推动。而在超算方面,曙光在形势变化下可借鉴神威•太湖之光和天河3号的经验,走完全自主之路。

显然,海光等中国芯的发展需要“安全可控”。目前国内厂商在ARM、MIPS、RISC-V、Alpha以及X86等处理器指令集都进行了布局研发。但行业人士认为,中国芯片产业“跟在别人后面和关起门来做两条路都走不通”;本土科技企业在突破创新同时,要以更加积极的态度去面对一系列的困难和挑战。

被迫遵守法规?不再授权x86新架构

北京时间6月5日,据知名科技外媒Tom's Hardware报道,在台北国际电脑展(COMPUTEX 2019)上,AMD 首席执行官 Lisa Su(苏姿丰)在接受采访时证实,公司将不再向中国合资公司授权其新的x86 IP产品。

5月27日,苏姿丰在台北国际电脑展上发布第三代Ryzen处理器

这意味着,AMD与天津海光(THATIC)成立的合资企业开发的后续产品将无法使用前者的新一代架构。值得注意的是,Zen 2架构已出现在COMPUTEX 2019亮相的第三代Ryzen(锐龙)处理器和去年底发布的第二代EPYC(霄龙)处理器上。

Tom's Hardware的报道称,这项合作成为AMD进入蓬勃发展的中国市场的跳板。长期以来中国政府一直希望帮助解决该国企业与美国的技术差距,此次交易曾被认为可以让中国公司获得关键的x86技术,但技术转让的具体细节尚不清楚。

根据此前达成的协议,AMD允许海光根据Zen微体系结构设计专用处理器,这也是AMD Ryzen和EPYC处理器的基础架构设计。合资企业的第一批产品包括海光的Dhyana x86处理器。而海光一些芯片架构的定制部分,包括了指定的专用加密元件。

如今,对于是否会继续与海光合作,苏姿丰表示,公司正在进行合资企业方面的工作,但他们不会讨论任何额外的技术转让,并详细说明了大部分工作是在合资公司进行的,而AMD方面的工作并不多。  

苏姿丰解释说,“THATIC是单代技术许可证,没有额外的技术许可证。”但她没有说明不延长技术转让的决定是否是贸易战的直接结果。不过这表明,AMD为海光提供的第一代Zen微体系架构的权限,不会扩展到Zen 2微体系架构上。

此外,苏姿丰没有给出AMD不再向海光授权其最新技术的具体原因。但在谈到与华为的业务往来关系时,苏姿丰表示,作为一家美国公司,AMD被迫遵守美国法规。她同时提到,所有企业领导人都希望贸易战尽早落幕。

曙光W330-H35工作站的处理器核心和主频 图源:Tom's Hardware

据悉,中科曙光最近开始在官网销售4核和8核处理器的新工作站。此外,在Linux Coreboot程序中启用了海光处理器的更多工作。AMD内部人士表示,基于合资企业设计的处理器系统将仅包括服务器和工作站产品,不应期望看到专门为客户端系统设计的芯片(如Ryzen桌面处理器)。

不过,尽管没有“额外的技术许可证”,值得一提的是,AMD方面曾在COMPUTEX 2018 上宣布,基于Zen 2架构的第二代EPYC处理器可能会授权给中国合资公司并进行生产。

对于AMD停止提供x86新技术授权的说法,海光方面表示,目前海光和AMD双方仍按照已签署的协议开展合作,海光公司运营一切正常。然而,AMD停止授权背后,将对海光公司等影响几何?

业绩大跌27.5%后,AMD“瞄上”中国市场  

AMD和天津海光的合作可追溯至2016年,这一年是AMD公司亦喜亦悲的一 年。

数据显示,2015年,AMD实现营收39.9亿美元,同比大跌27.5%;基于美国会计通用准则(GAAP),公司净亏损6.6亿美元,而上一年的亏损额为4.03亿美元。到了2016,AMD业绩仍无明显好转。而可喜的是,该公司呕心沥血多年的Zen处理器架构终于迎来突破。  

为了推进Zen架构处理器商用,缓解连年的业绩亏损压力,以及与在X86架构服务器已占据90%以上市场份额的英特尔竞争。AMD想到了中国这个巨大的市场。

2016年4月,AMD与天津海光达成合作协议,通过设立合资公司授权其x86和SoC IP用于芯片开发。在合资消息传出后,AMD的股价随之大涨52.29%,其通过这个合资协议还获得2.93亿美元许可费和版税收入。

2018年4月11日,工业和信息化部副部长罗文会见AMD公司总裁兼CEO苏姿丰

据了解,AMD与天津海光成立了两家合资公司——成都海光微电子公司(CHMT),AMD占股51%,天津海光持股49%;另外一家是成都海光集成电路设计公司(CHICD),天津海光持有70%股份,AMD 占股 30%。

根据协议,AMD将提供倒数第二个可用的 Zen架构版本给中方,以便定制和操作改进产品。成都海光微电子公司将具体负责Zen处理器的定制工作,而中方控股的成都海光集成电路设计公司则根据客户需求来定制SoC的其他部分及进行部分市场营销工作。

实际上,AMD并不是第一次对中国合作伙伴进行X86技术授权,早在2005年的时候,时任AMD首席执行官海克特•鲁伊斯(Hector Ruiz)在访问中国时宣布,将AMD的X86 Geode技术授权给北京大学全资校办企业——北大众志(MPRC)微系统科技公司。

不过,这次授权没有在国内市场带来多少改变。AMD当时授权的x86 Geode技术并不算先进,该技术为AMD收购而来且主要是低功耗处理器的技术。另外,接受授权的北京大学众志公司是作为教育机构下一家体量较小的企业,并没有在商业市场产生明显效益。

AMD x86 Geode处理器

而2016年,AMD对合资企业授权的是最新的Zen架构x86 IP处理器技术,这前所未有。而接受授权的天津海光是中科曙光参股公司,中科曙光作为国内高性能计算及服务器领域的一流企业,对推进Zen架构处理器在中国的商用益处明显加大。

与此同时,天津海光成为国内首家获得高性能64位x86处理器技术的公然而,值得注意的是,AMD在合作中进行的是IP授权而非技术转让。Zen处理器的定制工作仍由AMD控股的公司进行,而中方控股的公司只是根据客户需求定制芯片的相对“外围”部分及营销之类的工作。

此外,AMD在COMPUTEX 2019表示,公司并未将RTL(寄存器转换级电路)转让给合资公司,但合资公司可以修改部分设计,为中国市场定制芯片。AMD并没有对许可技术做更具体的说明。但是,由于只有Zen架构核心的某些部分可以修改,很难说明中方公司获得了关键的x86技术。

设两家合资企业,规避英特尔专利限制

在当时的形势下,AMD与天津海光的达成授权合作背后,实际上面临较大困难,尤其需要规避与英特尔的专利授权协议等方面的限制。

据了解,英特尔发明了X86技术,并且通过严格的协议授权AMD开发。2009年,两家公司签署新的授权议,AMD表示双方在X86技术上是交叉授权,英特尔也使用了该公司研发的64位X86技术。授权协议的限制针对双方而不单独限制AMD。

另外,AMD、英特尔的交叉授权协议中表明双方在接受其它公司控股时要征得对方同意,且不得向第三方公司转让X86授权。

而对于中国政策方面,如果AMD和天津海光的合资公司由AMD控股,显然不符合国家对国产化企业身份认定的最低要求,很多国内相关项目无法参与。这将影响合资公司获得国家政策扶持的力度。

于是,2016年,继成都海光微电子公司之后,AMD和天津海光又成立了成都海光集成电路设计公司,并通过两家合资企业在相对复杂的模式下实现运转。

2017年6月21日,AMD正式发布基于Zen架构的第一代EPYC处理器

在涉及四家公司的运作模式下,首先是AMD公司授权给海光微电子第一代Ryzen和EPYC处理器依赖的Zen架构x86 IP核,然后海光集成电路从海光微电子公司购买该授权进行芯片设计,再将设计好的芯片方案委托给海光微电子进行生产。

此后,海光微电子就可以在符合各方规则的情况下寻找代工厂(比如台积电、三星等)进行流片等,之后完成封装的产品可以卖回给海光集成电路,并以该公司的名义进行市场销售。不过,根据协议,最终的产品只能在中国境内销售。

通过这一合作,对AMD来说,公司既保证了对处理器的绝对控制权,避开了与英特尔签订的专利授权协议限制,又获得了解“燃眉之急” 的2.93 亿美元许可费和版税收入,与此同时还打开了中国市场。据悉,AMD的EPYC处理器已获得了腾讯、百度等公司的认可,应用于腾讯的云服务领域。

如今,AMD公布授权X86技术给中国合资公司已经三年,英特尔一直没有明确表态反对。其原因或在于,64位X86处理器是AMD研发,尽管有授权协议限制,但英特尔并没有底气反对。另外,近年来英特尔来自中国市场的营收在20%以上,出面反对或对其经营不利。

更值得注意的是,早前英特尔自身也将X86处理器授权给了中国企业。2016年1月21日,清华大学、英特尔和澜起科技公司在北京签署协议,宣布联手研发融合可重构计算和英特尔x86架构技术的新型通用CPU,英特尔将提供资金及其它重要资源支持项目研发。

2016年1月21日,华大学、英特尔公司与澜起科技签署合作协议

据了解,澜起科技可以开发连接英特尔至强核心的协处理器,以提供官方批准的加密/解密技术。这两种解决方案组合在一个叫做“Jintide”软件包中,但英特尔没有授权这该公司访问其核心IP。

与此同时,为打进移动市场,英特尔投资了15亿美元入股紫光展锐公司,并将其先进的14nm X86架构授权给紫光展锐旗下的展讯公司。展讯在2017年8月推出的SC9853I处理器使用的就是英特尔14nm工艺X86架构。

为何选择Zen架构,性能如何?

近年来,在国际竞争格局及贸易形势变化情况下,中国对于半导体产业极为重视,在突破核心技术创新及“自主可控”的政策指引同时,投入了巨大的人力、财力等支持相关产业的发展。

而对于在有龙芯、申威等自主CPU后,为何还要投入巨资办合资企业的疑问,中科曙光副总裁聂华曾在2016年5月接受观察者网采访时表示,市场需要充分竞争,多种道路均需要尝试。不同的情况要选择适合的方式来推进。

另外,对于为什么要选择X86架构,而不是Power、ARM?他当时表示,从市场反映来看,ARM的生态环境完善发展速度离市场对它的预期还有一定距离,Power的生态圈相对于当年的安腾也还有一定的距离要走。目前市场上依旧是X86主导的生态。

然而,在AMD对中国合资公司授权x86 IP产品背后,极为重要的一点是,其Zen架构处理器的性能如何,以及在业界具备怎样的水平?

据了解,2016年8月17日,AMD在美国旧金山首次公开了Zen架构的具体设计细节和实际性能。第一代Zen架构的设计重点主要有三点:性能(Performance)、吞吐能力(Throughput)、能效(Efficiency)。其系列综合设计的结果是,在与“Excavator”(挖掘机)架构同样的能耗、频率之下,取得超过40%的指令执行效率提升

2016年8月17日,AMD在美国旧金山首次公开Zen架构的实际性能

另外,AMD在会上给出的是ES版Zen处理器,频率为2.8GHz/3.2GHz,在实际渲染时间上略微领先英特尔的Broadwell-E处理器Core i7 6900K。彼时,Zen架构处理器的出色表现震惊了业界,她既推动了x86处理器领域多年来的“挤牙膏”式进展,也搅动了英特尔垄断多年的市场。

2018年11月8日,AMD在旧金山的Next Horizon主题会上,正式揭晓Zen2 CPU架构。该架构采用台积电7nm工艺制造,官方宣称其吞吐能力是第一代架构的两倍。另外,根据AMD内部进行的DKERN+RSA整数和浮点综合测试得出结果,Zen 1架构的成绩为3.5IPC(每时钟周期指令数),Zen 2架构则是4.53IPC,性能提升将近30%。

会上,AMD还披露了面向数据中心的第二代EPYC处理器。该处理器基于全新的Zen 2架构,单颗拥有最多64个物理核心(128个逻辑核心),比目第一代EPYC翻了一番。另外,按照官方数据,第二代EPYC相比第一代性能翻了一番,浮点性能则翻了两番。

在近日举办的台北电脑展上,AMD发布了基于Zen2架构的第三代Ryzen处理器。官方称,该处理器IPC性能提升了15%,缓存大小提升2倍,浮点性能提升2倍。此外,AMD还推出了世界首款7nm的8核16线程桌面处理器Ryzen 7 3700X苏姿丰表示,Ryzen 7 3700X单核性能比英特尔i7-9700K多1%,多核性能超出28%,TDP仅有65W(而i7-9700K为95W)。

AMD将英特尔i7 9700k与Ryzen 7 3700X进行测试对比

苏姿丰同时提到,AMD的7nm+ Zen 3、Zen 4架构在稳步进行中,采用Zen 3架构的处理器系列将于今年7月7日发布。“Zen架构持续带来更多惊喜的同时,我们也希望AMD未来能与中国企业展开更多技术合作。”

海光处理器可,或今年量产

自AMD与海光签订协议至今的三年时间里,双方对此都持“低调”的态度,鲜有合作及研发进展的消息外流。

据了解,2018年7月,由海光负责制造的国产Dhyana x86处理器开始启动生产。同年12月,中科曙光发布公告,公告确认海光首款产品已经小规模投入市场测试、试用,反馈情况良好,预计公司营收会持续得到改善,解除了市场对海光芯片产业化能力的担忧。

2019年初,中科曙光推出了基于海光Dhyana 3000系列处理器的W330-H35工作站,并在其官网等渠道进行销售。从介绍来看,W330-H35工作站主机核心部件如CPU,主板等全部国产, 针对各类x86系统提供白盒硬件支持能力。

图截至中科曙光官网

曙光W330-H35工作站各类性能评分可达到主流计算机水准同时,也标志海光公司将其业务扩展到客户端产品及商用阶段。

中科曙光国际官网信息显示,海光3000系列使用的是x86通用架构,完全支持Windows10 Pro,Windows Server2019,Linux Centos 7.x等主流操作系统。提供多种规格4核及8核处理器,主频可达到3.0-3.6GHz,满足主流3D高频应用需求。

在CONPUTEX 2019上,搭载海光Dhyana 3000系列处理器的曙光服务器曝光。一位微博用户晒出了一张该电脑的Windows 10任务管理器截图,图中显示八核心的Dhyana 3185拥有768 KB的L1、4 MB的L2、以及16 MB的L3缓存。如果爆料属实,那么这颗处理器的配置与AMD同级别的入门级八核EPYC处理器相当。

此外,推特上的爆料显示,海光的X86处理器不仅有AM4插槽的4-8核版,还有类似EPYC的服务器版,其基础频率为2.0GHz,加速频率可达3.0GHz,而且涵盖了从4核到32核在内的多个产品线。

不过,海光的X86处理器只有第一代Zen架构授权,没有后续架构授权或对海光x86处理器发展带来一定麻烦,并且和AMD已面世的基于Zen2架构的处理器形成差距。

中科7185 x86处理器

但据中国银河证券的报道,海光公司获得的Zen架构设计方案较为完整,可作为自主研发的基础版本。自2017年AMD强势崛起,验证了Zen架构性能优异、不输Intel。基于国际顶级的技术起点,海光芯片大概率将成为国内x86架构的唯一解决路径。

根据产业调研了解,海光已经组建了一支将近500人的研发团队。2018年海光芯片开始规模化流片量产,预计2019年芯片已经具备自主设计迭代能力,全年有望实现放量。并且,海光GPU的后续研发实力仍被低估。

报道还提到,目前“安全可控”工程已深入核心芯片领域,预计海光芯片后续入围安可目录概率较大。诚然,若海光3000系列处理器制程工艺、综合性能较为优秀,位列国内服务器市场前五的中科曙光和官方采购将为其拓展出商用空间。

数据来源:IDC

赛下,曙光超算面临新走向

一定程度上,使用AMD技术授权的国产X86处理器有其目标市场,比如高性能计算机和政府采购等领域,而国内近年来对此有自主可控的要求,特别是一些涉及重要领域的场景应用中。

在超算方面,据了解,2008年,采用AMD皓龙四核处理器的曙光5000突破每秒百亿次运算。到了2010年,采用“混合动力”(龙芯3B处理器和英特尔Xeon处理器)的曙光6000首次实现了每秒运算千万亿次,成为中国首台、世界第三台实测性能超千万亿次的超级计算机。另外,曙光十亿亿次超算曙光7000、百亿亿次超算分别已于2015年和2016年宣布开始研发。而正是这两年,在国际形势变化下,国内加强了处理器“安全可控”的发展目标。

实际上,超算近年来已演化为世界高端信息领域的战略制高点,成为整个高科技领域的重要支柱之一,甚至是具有基础性、战略性和标志性的“国之重器”。各国围绕在超算上的较量也可谓愈演愈烈。

国家超级计算广州中心研制的“天河二号”超级计算机

据悉,天河2号自2013年开始曾连续3年位列世界超算第一。它使用8万块英特尔Xeon芯片,运算能力超过每秒3.3亿亿次。而当广州超算中心打算对这台机器升级时,美国政府阻挠了这一计划,并禁止英特尔向当时的中国四家国家级超算中心出口芯片,而理由是这些超级电脑或被用于“核实验活动”及相关研究。

有意思的是,在拒绝向中国公司销售英特尔Xeon芯片同时,美国政府却与英特尔签署了一项2亿美元的协议,将在伊利诺伊州阿尔贡国家实验室建造极光超级计算机(Aurora supercomputer)。项目完成时,这台机器预计将达到18亿亿次浮点运算的峰值性能。

然而,在美国政府掣肘下,采用国产指令集处理器为核心的中国超算仍然取得了飞跃。2016年,采用自主Alpha指令集的申威SW26010处理器助力中国神威•太湖之光超算拿下世界第一名,并且该记录一直保持至2018年。其速度达到每秒9.3亿亿次浮点运算。

国家超级计算无锡中心研制的“神威•太湖之光”超级计算机

在2018年的两次TOP500超算排行榜中,美国能源部下属橡树岭国家实验室的Summit蝉联了两次第一,其运算能力达到每秒14.3亿亿次。另外,Summit姊妹型超算Sierra夺得了第二。而中国的神威•太湖之光被挤到了第三,天河2A排在第四。

据《南华早报》日前报道,中国正在投资数十亿美元升级多个超算中心以及三套E级百亿亿次超算,而最新的曙光超算预计比美国最强超算性能高出50%左右,预计今年内有望夺回TOP500第一。而该超算基本可以确定为曙光7000。若按照报道中所述,曙光7000或将达到30亿亿次浮点运算性能。

全球超算排行榜前十(截至2018年底

另外,根据曙光4000、曙光5000都采用了AMD处理器,而在曙光6000使用“混合动力”之后,美国禁止了英特尔向中国超算出口芯片,由此曙光7000或可能再使用AMD授权的海光处理器。而由于AMD近日宣称中止了合资公司的新架构授权,曙光超算或遭遇一定难题及面临新的走向。

“百花齐放”,共同应对挑战

在国家“安全可控”工程计划中,处理器是其中的重点。经过数年的发展,目前国内的处理器体系可以说是“百花齐放”。国内厂商在ARM、MIPS、RISC-V、Alpha、Power以及X86等指令集及处理器方面,几乎把所有处理器架构都摸索了一遍。

据了解,国内企业在指令集公开授权的ARM处理器研发上较为理想,华为海思、紫光展讯每年的ARM处理器出货已过亿;在MIPS处理器中,国内有龙芯、君正等公司专攻。而龙芯买断MIPS指令授权之后已可以做到自主研发,但MIPS不再是市场主流;目前,中国正在推进RISC-V指令集处理器发展,但主要应用于物联网领域。

另外,国内还有采用Alpha指令集的申威系列处理器。这些处理器经过了魔改,且主要应用在超算处理器中;至于IBM主导的Power处理器,中晟宏芯也获得了Power 8架构的授权,但该架构的发展前景不被看好。

目前,能做到高性能、通用的处理器仍是X86架构,且其在市场上占有主导地位。而如今中国能开发X86处理器的公司只有两家,分别是天津海光和上海兆芯。后者是上海国资委下属的联和投资集团与台湾VIA(威盛)合资组建的企业,而威盛是现在仅存的三家拥有X86授权的公司。当前,兆芯和海光处理器已取得较为醒目的进步,但国产x86 CPU仍和英特尔、AMD仍有不小差距。

不过,相对于威盛来说,AMD的技术更强。这在兆芯和海光的业务上得到合理印证,其中,前者主打计算机桌面芯片,而海光定位于服务器和超算应用的高性能芯片。高性能芯片在技术上要比桌面芯片开发更难,且市场基本上由英特尔至强芯片占据。不过可喜的是,海光处理器依然可以在其自主迭代技术和曙光商用渠道等方面“托底”的情况下发展、图腾。

对于超算,或值得海光借鉴的是,神威•太湖之光采用的即是自主可控的申威系列处理器。另外,天河3号原型机采用自主的飞腾处理器、天河高速互联通信和麒麟操作系统,实现芯片全部国产化。由此,即便不使用AMD Zen架构或英特尔x86处理器,曙光超算携手国内厂商仍然能“大有可为”。

神威·太湖之光上使用的国产申威芯片

实际上,AMD中止海光授权,英特尔切断华为电脑供货以及美国遏制中国超算等事件,更印证了中国芯要走自主、安全、可控,以及核心技术突破创新之路。

RISC-V基金会中国顾问委员会主席方之熙日前表示,中国芯发展有两条路是走不通的。“一条是关起门来自己做一套东西,比较典型的就是龙芯。因为芯片还是一个商品,性能再高,没人用就无法体现出价值,所以必须有相应的生态系统发挥价值。第二条路就是跟在别人后面,国内有许多公司做x86、ARM、Power的芯片,在某些特殊领域,用这些指令集架构确实可以做一些事情,但是因为受到ISA所属公司知识产权(IP)的控制,很难取得成功。”

在中国工程院院士倪光南看来,中国芯片产业在核心的环节上还是依赖于国外企业。比如,国内企业一般都是使用国外企业的芯片设计工具EDA,流片也很少在国内做。但是,中国科技企业一些原创的技术发明是可以突破国外企业的垄断,所以本土科技企业要以更加积极的态度去面对后面一系列的困难和挑战。

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来源:观察者网 | 责任编辑:陈兴华
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