集微網：合芯科技原型驗證芯片TC2成功點亮 國產高端服務器處理器再添生力軍
2023.11.17
群雄逐鹿的國產服務器高端處理器再次樹立了新的里程碑。最近在研發團隊夜以繼日的努力下，合芯科技自主研發的第二代高端服務器處理器芯片HX-C2000原型驗證芯片TC2成功點亮，標志著合芯科技在新一代高性能處理器的研發歷程中又翻越了一座山峰，也意味著合芯科技將在高性能CPU領域塑造競爭新格局。
數字化時代云計算、大數據和AI迅猛發展，服務器需求在不斷擴大，市場規模持續增長。據國際數據公司（IDC）數據顯示，2023年中國的服務器市場規模將增至308億美元。作為服務器的核心組件，處理器決定了服務器的性能和計算能力，占據了絕大部分硬件成本。而在上述應用的驅動下，數據中心對服務器CPU的要求越來越高，不僅要求高性能、高適配性，還需要考慮成本、效率等多方因素，對底層的架構也呈現多樣性需求。
合芯科技有限公司CTO劉洋認為，隨著大數據、AI、云、網絡等服務器應用場景多元化，對處理器指令集、架構提出了多樣的需求，不同架構的CPU將在自己的優勢領域里各展所長，國產CPU也會呈現多種架構并存的局面。合芯科技也將憑借原型驗證芯片TC2成功點亮，推動HX-C2000的量產與應用，在這一領域開創新天地。
自成立以來，合芯科技一直以自主發展基于開源指令集的RISC架構高端服務器處理器為核心目標，穩扎穩打攻堅克難。此次原型驗證芯片TC2成功點亮，既是之前一號測試芯片TC1點亮和應用的新臺階，更是吹響了HX-C2000成功量產的新號角。
從時間節點來看，2022年一號測試芯片TC1順利完成物理實現，成功按時流片，回片測試結果符合預期，為HX-C2000關鍵技術突破奠定了堅實基礎，解耦了IBM的處理器設計方法學、設計工具和基本電路，建立了合芯自主的高性能處理器設計開發平臺，為合芯后續的一系列高性能處理器產品開發提供了堅實的保障。
合芯科技再接再厲，2022年底HX-C2000原型驗證芯片TC2在EMU/FPGA平臺順利啟動，實現了處理器芯片的硅前啟動流程。這也進一步表明，基于IBM開源RISC指令集架構的高性能服務器級別處理器的設計首次突破了原封閉設計方法學的限制，初步驗證了全新架構轉換的功能正確性。
越戰越勇，合芯科技歷經11個月艱苦研發使得TC2順利流片，首批封裝后芯片于近日抵達合芯科技上海芯片調試實驗室，僅用4小時完成了TC2點亮目標。據介紹，該測試芯片基于先進工藝制程，重點驗證了HX-C2000芯片的上電啟動流程正確性、指令組合功能正確性、調試與追蹤功能正確性、高性能高負載物理實現方案魯棒性、可測性設計方案通用與高效性、高速定制存儲器可實現性、全新架構固件與操作系統內核對芯片的高效適配性等，并全部“通關”。
從更深層次意義來看，TC2的成功點亮意味著Power高性能處理器架構技術授權自2014年進入中國以來，由合芯科技團隊以TC2為載體完成了首次高性能CPU主要功能的設計、實現與硅后回測成功，國產服務器CPU陣營再添生力軍。
劉洋表示，這充分表明在合芯科技團隊共同努力下，完成了對IBM的架構授權的消化吸收和再創新，以TC2為載體完成了設計、驗證、實現并于硅片實現了linux內核加載進入用戶態全流程。而且，TC2芯片硅前硅后驗證與測試體現了較強的一致性，充分證明研發流程的完備性，將極大增強研發團隊對于HX-C2000產品化的信心，為明年HX-C2000量產打下堅實基礎。
TC2點亮這一具有深遠意義的成就也標志著重大難關的攻克，這不僅是合芯科技團隊技術實力和戰斗力的最佳褒獎，更是對合芯科技團隊精誠協作、堅忍不拔的最佳體現。
要知道，開發高性能CPU可謂是“勇敢者的游戲”。當前最先進的CPU晶體管數量高達1100億。如此精密復雜的結構，研發步驟繁雜且試錯成本高昂，需要高質量人才與大量資金投入。據統計，一款CPU從設計到流片再到試產，至少需要數十億元成本、3年左右的時間，這還是在獲得架構授權、流片一次成功的前提下。
而合芯科技“偏向虎山行”，也折射出合芯科技蘊含的底氣和實力。一直以來，合芯科技高度重視科技創新和研發工作，不斷加大科研投入，集中力量支持重大關鍵技術攻關，堅持以自主創新筑牢核心技術“護城河”。據悉，合芯科技核心團隊人員大多數來自于IBM高性能處理器研發中心，在這一領域積累了豐厚的經驗，同時吸引了業界的優秀人才陸續加入。劉洋提到，合芯科技整個研發技術團隊將近400人，也吸收了這一行業的諸多優秀人才，具備強大的作戰力。
啃下CPU這一“硬骨頭”，需要攻克軟硬件協同研發、設計實現反復迭代、固件和操作系統支持等諸多難關，尤其是面對疫情的沖擊以及地緣政治的緊張和國際供應關系的不穩定性等嚴峻考驗，但合芯科技研發團隊“利出一孔”，緊密協作，合力攻堅，最終收獲了時間的饋贈。
對此劉洋深有感觸地說，一方面合芯科技企業文化提供開放、包容和擔當，讓員工創新力得以充分釋放。另一方面，合芯科技設立了架構設計、前端設計、后端設計、固件和操作系統、編譯器、應用軟件等眾多“建制派”團隊，這在國內高端服務器處理器市場并不多見，而且設立了非常嚴格的項目管理制度。因為高性能處理器需要各個團隊之間非常緊密的耦合，性能的提升往往需要各個團隊之間全力的配合，不論是前端和后端、硬件和軟件等等，各個團隊協調分工、通力合作、高度耦合才能步步為營，這是合芯科技團隊取得一個個的重要支點，也在不斷提升合芯科技的戰斗力。
更值得一提的是，在TC1成功流片之后，表明合芯科技團隊實現了IBM高性能處理器封閉式自有設計方法學包括EDA工具、設計Flow以及基礎電路架構的“重構”和走通，這是一個巨大的飛躍，為合芯科技團隊HX-C2000及后續產品開發與量產掃除了障礙。
而TC2的點亮的價值還在于合芯科技團隊齊心協力，將Power授權“天書”一樣的體系消化吸收、融會貫通、自主創新開發了TC2，表明HX-C2000核心微架構實現了真正意義上的自主開發。
不得不說合芯科技每一個重大節點的實現，都離不開團隊人員的辛勤付出，每位合芯科技人既是合芯科技勠力向前的參與者、推動者，更是國產服務器CPU歷史新開端的開創者和見證者。
放眼盡管目前服務器處理器格局，雖然仍以x86架構為主，但在大國博弈和數字化浪潮之下，國產CPU迎來了廣闊的發展空間和機遇。近年來國內相關企業開始投入大量資源和技術研發，推出了一系列具有競爭力的服務器處理器。這些國產CPU或基于x86架構、Arm架構、Alpha架構，或基于自有架構，在性能提升、生態構建和應用促進層面逐步推進，在市場上打開了新局面。
但從長遠來看，劉洋認為，無論采用何種架構和技術路線，國產處理器的未來關鍵在于堅持自主創新，不斷突破技術壁壘，才能真正助力國產高端服務器CPU的崛起。
憑借在高性能服務器處理器的前瞻布局和深刻洞察，合芯科技大開大闔，在指令集層面實現了不受任何限制，可任意擴展；圍繞微架構，合芯科技將IBM開源指令集的高性能處理器架構授權的先進技術和自主知識產權的充分融合貫通，實現了全新架構，成就了合芯科技的自主技術分叉，HX-C2000的即將量產不僅實現了合芯科技的破局，打開國產服務器CPU的競爭新格局，也將為國產CPU歷史添加濃墨重彩的一筆。
尤其是在不可或缺的服務器生態層面，得益于Power架構在Linux主社區、GCC社區等領域多年的耕耘，生態的應用性、可用性和好用性受到了行業認可。劉洋強調，合芯科技盡管在架構上進行了自主創新，但在指令集層面仍兼容Power，因而HX-C2000的生態布局可全面借鑒，并為未來軟件生態的打造奠定堅實的基礎。而且，對于服務器配件如內存、硬盤、網卡等，合芯科技CPU可以適配全部服務器的標準配件，可無縫兼容。在過去的一兩年合芯科技拿到了近400張軟硬件互認證證書即是明證。
面向服務器處理器不同的應用領域，合芯科技也胸有丘壑。劉洋提到，合芯科技目前的產品路線還是主打高性能服務器的處理器，合芯科技將充分發揮自主CPU的高并發、高性能、高穩定優勢，在科學計算、高性能數據庫、數據挖掘、人工智能等應用領域深耕細作。未來也將涉足中低端產品線，在拓寬應用的道路上砥礪前行。
“圍繞未來路線，合芯科技一方面將帶領團隊加強合作持續創新，有條不紊優化迭代；另一方面將與清華、浙大、北大等建立聯合研究院，在新型架構的前沿探索過程中發揮合力，并將研究成果反哺到合芯科技未來處理器的研發中，不斷提升核心競爭力?！眲⒀蟮莱隽撕闲究萍季M不止的初心。
隨著技術的提升和生態環境的完善，國產服務器CPU必將在數字化經濟浪潮中“中流擊水”。以此次TC2成功點亮為契機，合芯科技也將不斷修煉軟硬件內力，充分發揮出高端服務器處理器芯片HX-C2000的優勢，積極推進規?；瘧?，朝著開放硬件計算領導者的目標闊步前行。
以上內容轉載自集微網，作者李映
