中国科学院：开源芯片发展现状机遇与未来报告（51页）.pdf

1、开源芯片发展现状、机遇与未来开源芯片发展现状、机遇与未来包云岗2023-2-5报告大纲报告大纲一、处理器芯片简介二、处理器生态分析三、新趋势开源芯片四、RISC-V发展态势五、开源芯片实践六、未来展望一、处理器芯片简介一、处理器芯片简介处理器芯片：处理器芯片：芯片产业皇冠上的明珠芯片产业皇冠上的明珠芯片有几十种几十种大门类，上千种上千种小门类处理器芯片处理器芯片设计复杂度高、难度大，占我国芯片进口总额比例高达49%49%处理器芯片处理器芯片各类芯片各类芯片典型的处理器芯片典型的处理器芯片中央处理器中央处理器CPUCPU深度学习处理器深度学习处理器NPUNPU图形加速处理器图形加速处理器GPUG

2、PU处理器芯片是国家战略产业处理器芯片是国家战略产业2018年中国信息产业信息产业规模超过1616万亿元万亿元，占全国GDP的17.8%处理器芯片是信息产业的基石，信息产业的基石，支撑超过超过1010万亿元万亿元的电子制造业处理器处理器电子设备电子设备软件软件信息技术服务信息技术服务信息传输信息传输20182018年我国累计年我国累计出货330.4330.4万万台服务器生产3.23.2亿亿台PC/笔记本生产13.6913.69亿亿部智能手机数据来源：2018年电子信息制造业运行情况，工信部，2019年2月处理器芯片约占集成电路进口额的一半处理器芯片约占集成电路进口额的一半种类进口金额（亿美元）

3、占比处理器及控制器170948.8%存储器95627.3%放大器1233.5%其他71220.3%总数总数3500100%2020年进口54355435亿亿个集成电路，进口额高达35003500亿亿美元，远超过石油（17631763亿亿美元）、铁矿（11891189亿亿美元）处理器与控制器芯片进口额超17001700亿亿美元，占比高达49%49%数据来源：中国海关二、处理器生态分析二、处理器生态分析指令集指令集 (ISA)(ISA)是标准规范是标准规范指令集架构指令集架构 (I Instruction S Set A Architecture)，简称指令集计算机系统中硬件与软件硬件与软件之间交

4、互的规范标准规范标准指令集可类比于螺母和指令集可类比于螺母和螺钉的尺寸规范螺钉的尺寸规范 指令集规范指令集规范 指令集指令集手册手册指令集是规范，定义指令的格式、功能指令集手册 芯片设计：指令集手册芯片设计：指令集手册芯片版图芯片版图工程开发工程开发RTLRTL代码代码EDAEDA工具工具芯片版图芯片版图指令集手册指令集手册设计文档设计文档微架构设计微架构设计 芯片制造芯片制造/封测：芯片版图封测：芯片版图芯片芯片芯片版图芯片版图芯片产品芯片产品制造制造+封装封装+测试测试从技术层面看指令集从技术层面看指令集指令集很重要指令集很重要对软件生态至关重要，决定软件研发投入效率指令集不重要指令集不重

5、要ISA只是规范，微架构设计与实现是核心能力，决定PPA早期计算机没有固定指令集早期计算机没有固定指令集1950-1960年代，IBM每个型号的计算机都是独立的指令集独立的指令集独立的I/O系统独立的汇编器、编译器、函数库IBM System/360IBM System/360：统一指令集：统一指令集IBM 360指令集隐藏了不同型号之间底层硬件设计差异打印在一张纸上的打印在一张纸上的S/360S/360指令集指令集统一指令集是构建软件生态的基础统一指令集是构建软件生态的基础统一的汇编器、编译器、函数库一套软件可以运行于所有兼容机软件成为产品软件成为产品并发展为产业并发展为产业芯片设计：指令集

6、手册芯片设计：指令集手册芯片版图芯片版图工程开发工程开发RTLRTL代码代码EDAEDA工具工具芯片版图芯片版图指令集手册指令集手册设计文档设计文档微架构设计微架构设计微架构设计与实现是芯片设计的核心能力核心能力当具备该能力，将不受限于指令集例：例：IntelIntel处理器微架构演进处理器微架构演进20年期间，Intel不断增加指令的同时，微架构不断演进，实现性能与功耗数量级提升性能与功耗数量级提升IntelIntel处理器处理器架构演进架构演进NetBurstNetBurst(2000)(2000)64bit 64bit 超线程超线程 深流水深流水 TraceCacheTraceCache