Введение

Все мы знаем, что в данный момент позицию лидера в секторе разработки и производства центральных процессоров занимают американские компании, такие как Intel и AMD. Эти компании, по сути, являются монополистами и держат за собой огромные доли микропроцессорного рынка не только в США, но и во всем мире. Однако, в противовес такому положению дел выступает Китай. Пока мы изучали внутренний рынок CPU в КНР, мы открыли для себя целый ряд интересных производителей процессоров, решения которых точно стоят вашего внимания. В этой статье мы расскажем вам о 8 китайских производителях центральных процессоров, рассмотрим их наиболее актуальную продукцию, а также объясним, почему индустрия CPU в Китае продолжает развиваться несмотря на санкции со стороны США.

Loongson

Нельзя рассказывать о китайских производителях CPU, не упомянув Loongson. Решения этой компании не только максимально адаптированы под местный рынок, но и могут составить весьма серьезную конкуренцию западным компаниям, но совсем не в области производительности. Главный козырь Loongson заключается в том, что эта организация с нуля разработала совершенно новую, независимую архитектуру процессоров, у которой, по заявлениям экспертов, нет ничего общего ARM, MIPS, POWER, RISC-V и х86. Эта уникальная архитектура получила название LoongArch LA464.

Может показаться, что архитектура LoongArch LA464 была создана лишь в пропагандистских целях, чтобы показать мощь Китая в индустрии CPU, а на деле “уникальная архитектура” не представляет из себя ничего интересного. Однако, LoongArch LA464 не только не проигрывает платформам ARM и x86 по эффективности, но и обыгрывает эти популярные архитектуры в некоторых сценариях использования, особенно на местном рынке. Это обуславливается меньшим энергопотреблением за счет оптимизации RISC-инструкций, а также широкой функциональностью, которая достигается за счет интеграции дополнительных наборов инструкций. За счет чипы на базе LoongArch LA464 применяются во множестве сфер, в частности, для импортозамещения процессоров в критически важных инфраструктурах КНР. 

Наиболее актуальным серверным чипом на базе LA464 является чип 3D5000. Процессор 3D5000 представляет собой 32-ядерное решение, выпущенное в 2023 году для интеграции в китайские дата-центры и госструктуры. По сути, Loongson создала процессор 3D5000, соединив два процессора предыдущего поколения 3C5000 с помощью чиплетной компоновки, что не мешает им оставаться одними из самых передовых серверных CPU в Китае. Для обеспечения наилучшей защиты, 3D5000 имеют собственный встроенный модуль TPM и продвинутые аппаратные модули шифрования, а также поддерживают особые китайские алгоритмы криптографии SM3 и SM4 со скоростью шифрования/дешифрования до 5 Гбит/с.

Вот более подробные характеристики процессоров Loongson 3D5000:

Но Loongson славится не только серверными, но и десктопными линейками чипов, наиболее актуальным из которых является процессор 3A6000. Процессоры 3A6000 имеют 4 ядра с тактовой частотой до 2,5 ГГц, оснащены аналогом технологии Hyper-Threading, но не имеют собственной альтернативы Turbo-Boost. Как и свои серверные собратья, десктопные решения Loongson имеют все необходимые алгоритмы шифрования и аппаратные механизмы защиты, что способствует их интеграции в офисные инфраструктуры КНР. Понимая, что десктопные процессоры 3A6000 будут пользоваться не меньшей популярностью, чем серверные решения, Loongson выпустила сразу 3 модели чипа 3A6000 — Loongson LS3A6000-HV для компактных серверов, Loongson LS3A6000-LL для ПК и Loongson LS3A6000M для ноутбуков. Ниже приведена таблица с подробными характеристиками этой линейки чипов:

Успех последнего поколения процессоров Loongson был грандиозный, поэтому компания незамедлительно принялась за разработку нового поколения десктопных процессоров — 3A7000. Пока неизвестно, какими характеристиками будут обладать эти решения, но компания планирует анонсировать их уже в 2025 году. С учетом всех прошлых успехов китайского чипмейкера, не исключено, что новые процессоры снова вызовут огромный ажиотаж на местном рынке.

Feiteng

На очереди компания Feiteng — еще одни известный китайский чипмейкер, который также привнес огромный вклад в развитие микропроцессорной индустрии КНР с помощью своих передовых серверных и десктопных CPU. Как и Loongson, компания Feiteng также создает свои чипы на базе собственной, независимой архитектуры FTC, но она не так уникальна, как LA464, так как является модификацией ARMv8. На самом деле, компания имеет очень давнюю историю и за время своего существования Feiteng трижды проводила миграцию на разные архитектуры, эффективно перенося свои наработки на новые платформы. Это не помешало компании активно развиваться и наращивать авторитет, что позволило Feiteng наращивать свой авторитет и интегрировать свои чипы не только в сервера и ПК, но даже в китайские суперкомпьютеры Tiahne. Сейчас Feiteng отошла от сектора HPC, сконцентрировав свои мощности на разработке передовых серверных и десктопных CPU семейства Phytium, наиболее актуальными из которых являются серии Phytium S5000C и D3000.

Процессоры Phytium S5000C — это передовые, 64-ядерные серверные чипы, которые активно используются в важнейших государственных и крупнейших корпоративных инфраструктурах Китая. S5000C используют архитектуру ядер FTC862, которая совместима с различными наборами команд для платформы ARMv8.2. Чтобы соответствовать китайским стандартам безопасности, эти серверные чипы поддерживают национальные алгоритмы шифрования SM2, SM3, SM4, а также архитектуру безопасности PSPA 1.0. Для расширения спектра применения этих передовых CPU, они оснащены аппаратной виртуализацией и аналогом технологии Hyper-Threading, а также поддерживают вычисления с плавающей запятой в формате FP32 и FP64. Санкции США сильно повлияли на процесс создания S5000C, не позволив разработчикам перейти на более совершенный техпроцесс и увеличить количество ядер. Но несмотря на это, Feiteng удалось обеспечить кратный прирост в производительности по сравнению с предыдущим поколением серверных CPU. Благодаря этому Tengyun S5000C в 2024-ом году стали победителем премии “Продукт народной изобретательности”, а кол-во продаж этих чипов всего за год достигло 10 миллионов. Характеристики линейки серверных процессоров Phytium S5000C выглядят следующим образом:

Не менее интересны десктопные чипы Feiteng — 8-ядерные Phytium D3000. Поскольку эти процессоры вышли позднее, чем S5000C, десктопные D3000 не только переняли все преимущества своих серверных предшественников, но и привнесли новые улучшения. Помимо наличия расширенного набора инструкций ARM NEON, который значительно увеличивает спектр применения чипов D3000, эти процессоры имеют 8-ми МБ кэш-памяти L4, что большая редкость не только для китайских, но и для зарубежных CPU. Также не обошлось без интеграции алгоритмов шифрования по стандартам SM2, SM3, SM4, а также апгрейда стандарта безопасности до PSPA 2.0. Так как предыдущее поколение десктопных решений Feiteng не получило должного внимания, в актуальном поколении D3000 была проведена основательная работа по улучшению эффективности, в результате чего компании удалось добиться кратного прироста производительности по сравнению с D2000. Эти усилия не прошли даром и практически сразу после выхода процессоры D3000 были признаны самым производительным десктопным CPU в Китае. Характеристики чипа Phytium D3000 приведены в таблице ниже:

Huawei Kunpeng

Huawei широко известна на весь мир своими серверами, ноутбуками, смартфонами и рядом другой высокотехнологичной техники. Однако, немногие за пределами Китая осведомлены, что у компании есть собственная линейка серверных чипов — Kunpeng. Эти процессоры, в частности, наиболее актуальный 64 ядерный серверный CPU Kunpeng 920-7265, представляет собой SoC-чип на собственной модификации архитектуры ARM (TaiShan V110), адаптированный под интеграцию в системы облачных вычислений таких компаний, как Alibaba, Tencent, Baidu, China Electronics Corp. Кроме того, Kunpeng 920 подходят и для других сфер применения, например, обработки больших данных, сложных вычислений, виртуализации, хостинга корпоративных приложений и множества других направлений. Такое количество ниш, в которых эффективно показывают себя чипы Kunpeng 920, обуславливается энергоэффективностью архитектуры ARM и компоновки SoC, поддержкой аппаратного механизма сжатия на базе алгоритмов GZIP, LZS, LZ4 со скоростью сжатия до 40 Гбит/с и скоростью распаковки до 100 Гбит/с.

Полный список характеристик линейки процессоров Kunpeng 920 выглядит следующим образом:

Huawei Kunpeng 920 являются одними из лучших китайских процессоров и широко используются в критически важных государственных инфраструктурах за счет независимой архитектуры, высокой производительности и соответствия национальным стандартам безопасности.

Zhaoxin

Мы уже перечислили китайские процессоры, созданные на базе собственных архитектур или различных модификаций ARM, однако, еще ни разу не назвали чипы на архитектуре x86, и это не с проста. В Китае, по сути, представлена всего 1 независимая компания, выпускающая свои CPU на архитектуре x86 — Zhaoxin. На самом деле, история компании Zhaoxin очень интересна — она является наследницей VIA Technologies, которая в 90-х годах была одним из лидеров рынка CPU наравне с AMD и Intel. Когда золотые годы VIA подошли к концу и организация оказалась на грани банкротства, она начала сотрудничество с правительством города Шанхай и основала компанию Zhaoxin, передав ей ряд собственных технологий, включая архитектуру CN x86. Первые годы после создания Zhaoxin занималась лишь доработкой и выпуском инженерных образцов CPU от VIA, но со временем перешла к созданию собственных центральных процессоров, последними из которых являются чипы KH-40000 и KX-7000.

KH-40000 являются передовыми 32-ядерными серверными процессорами, которые разработаны в 2022 году, выпущены на базе собственной x86-совместимой архитектуры Yongfeng и построены на 16-нм техпроцессе. KH-40000 поддерживают все современные наборы инструкций архитектуры x86, такие как SSE4.2, AVX, AVX2, имеют аналог технологии Turbo Boost, аппаратную виртуализацию VT-d, а также функции Secure Boot. Чтобы процессоры KH-40000 можно было использовать в китайских государственных структурах, они оснащены национальными алгоритмами криптографического шифрования SM2, SM3, SM4. Изначально Zhaoxin планировала выпустить KH-40000 гораздо более технологичными, добавив в них поддержку памяти DDR5 и построить их на 7-нм техпроцессе. Однако, компании не удалось воплотить эти задумки в жизнь, так как санкции США запретили доступ китайским производителям к передовых техпроцессам, а также планам помешала обострившаяся пандемия COVID-19. Подробные характеристики линейки KH-40000 приведены в таблице ниже:

Но в линейке KX-7000 2024 года выпуска компании Zhaoxin все-таки удалось сделать свои решения более современными, хоть и частично — 8-ядерные десктопные чипы KX-7000 имеют поддержку DDR5, но перенести техпроцесс на 7-нм так и не удалось. Несмотря на это, процессоры KX-7000 все равно остаются крайне эффективным решением для ПК и ноутбуков за счет интеграции встроенного графического чипа ZX-C1190 с аппаратным кодированием и декодированием H.265/H.264 до 4K. Как и серверный процессор KH-40000, десктопные KX-7000 также поддерживают аппаратное шифрование SM2, SM3 и SM4 и x86-совместимые наборы инструкций SSE4.2, AVX, AVX2. Десктопный чип KX-7000 имеет следующий набор характеристик:

Hygon

На китайском рынке CPU можно встретить представителей не только местного, но и зарубежного производства, хоть и под другими названиями. Ярким примером является компания Hygon, чипы которой являются аналогом линейки AMD EPYC и построены на архитектуре Zen. Но как компании AMD удалось выйти на китайский рынок, при этом не попав под санкции со стороны США? Чтобы ответить на этот вопрос, стоит вспомнить взлеты и падения AMD. В 2016 году AMD переживала непростой период — организация не могла предоставить конкурентоспособного продукта и Intel активно захватывала рынок, из-за чего красная компания практически оказалась на грани банкротства. В отчаянной попытке получить новый источник дохода, AMD продала сублицензию на свою архитектуру Zen компании Hygon, благодаря чему китайский рынок получил технологии для создания высокопроизводительных CPU, а AMD смогла получить деньги для восстановления своей позиции в индустрии микропроцессоров. 

С помощью полученной лицензии Hygon начала производство линейки серверных процессоров Dhyana на архитектуре Zen первого поколения, аппаратная часть которых полностью идентична чипам AMD Ryzen и EPYC. Несмотря на это, первые китайские чипы на архитектуре Zen отличались от своих западных аналогов в некоторых характеристиках, а также значительно уступали в производительности. Hygon старались использовать лицензированную архитектуру на максимум и улучшать характеристики чипов на доступных технологических мощностях, в результате чего компания в некотором роде добилась успеха, выпустив процессор Dhyana Plus C86-7490. Этот чип представляет собой 64-х ядерное решение на 14-нм техпроцессе. Dhyana Plus C86-7490 также базируются на устаревшей архитектуре Zen, но Hygon удалось интегрировать современный формат памяти DDR5 с 12-ю каналами, который используется в передовых процессорах AMD на архитектуре Zen. Конечно, это нельзя назвать впечатляющими изменениями, усилия компании Hygon и их умение выжимать максимум из имеющихся ресурсов весьма похвальны. Несмотря на то, что чипы Dhyana Plus C86-7490 имеют китайский криптографический движок, они не так широко используются в китайских дата-цетрах, поскольку построенны на лицензированной архитектуре имеют урезанный набор инструкций, что сужает их спектр применения.

Передовой процессор Dhyana Plus C86-7490 наделен следующими характеристиками:

Montage Technology

Если есть китайский AMD, то наверное должен быть и китайский Intel? Это действительно так — синюю компанию на рынке КНР представляет организация Montage Technology. Процессоры этой компании являются копиями чипов серии Intel Xeon Scalable, причем, в отличие от Hygon, Montage Technology не вносят практически никаких изменений в свои процессоры, буквально делая только перемаркировку чипов от Intel. Это подтверждается не только полным соответствием характеристик, похожими названиями и одновременным выпуском новых поколений процессоров, но и полностью идентичным кодом. Но Montage Technology все-таки добавляют что-то от себя, но лишь для соответствия китайским стандартам безопасности — дополнительные блоки аппаратного шифрования и мониторинга на основе технологий PrC (Pre-check) и DSC (Dynamic Security Check).

В остальном, Montage Jintide полностью копируют все линейки процессоров Xeon Scalable, включая последнее поколение чипов Jintide C6E, которые являются аналогом 6-ого поколения серверных чипов Intel на архитектуре Sierra Forest. Но как Intel допустила такое грубейшее нарушение лицензионных прав и до сих пор не засудила китайскую компанию? Скорее всего, Intel полностью осведомлена о таком положении дел, что подтверждается одним фактом.В 2016 году компания Intel и Montage Technology сотрудничали с китайским университетом Цинхуа в целях разработки чипов, которые будут создаваться западными компаниями и интегрироваться в дата-центры Китая, при этом соответствуя всем национальным стандартам безопасности. Скорее всего, результатом этого сотрудничества стало семейство чипов Jintide, а между Intel и Montage Technology было заключено некое соглашение, которое позволяет создавать полные аналоги чипов Xeon Scalable под брендом китайской компании.

Краткие характеристики новейшего поколения процессоров Montage Jintide C6E:

Shenwei(Sunway)

Последние в списке, но не по значимости китайские процессоры — чипы Shenwei, которые используются в китайских суперкомпьютерах. Процессоры этого семейства не раз применялись в китайских HPC, таких как Sunway BlueLight и Sunway TaihuLight, которые в свое время занимали первые позиции рейтинга самых производительных суперкомпьютеров TOP500. Изначально чипы Shenwei создавались на базе архитектуры Alpha, но в 2016 году разработчики перешли на собственную архитектуру ShenWei-64, совместимую с набором команд RISC. Ввиду своей сферы применения, китайские власти не раскрывают подробностей об этой архитектуре, но разработчик Jiāngnan Computing Lab заявляет, что ShenWei-64 имеет полностью уникальный набор команд. Также известно, что данная архитектура поддерживает технологию Deeply Fused Many-Core (DFMC), благодаря которой процессоры Shenwei имеют колоссальное количество ядер — самый современный процессор семейства Shenwei SW26010 Pro на 12-нм техпроцессе имеет 390 ядер с тактовой частотой 2,25 ГГц. Такое огромное количество ядер достигается за счет сложной структуры чипа, включающей 6 вычислительных кластеров, блоки обработки потоков и блоков мониторинга и управления, соединенные между собой с помощью сети-на-кристалле (NoC). 

Подробные характеристики передового процессора SW26010 Pro для суперкомпьютеров выглядят так:

Как Китай продолжает развивать индустрию CPU в условиях санкций?

Несмотря на жесткие санкции со стороны США, Китай активно развивает свою индустрию CPU, делая ставку на импортозамещение, инновации и государственную поддержку. Ключевым фактором стало создание собственных архитектур, таких как LoongArch и ShenWei-64, которые позволяют избежать зависимости от зарубежных, лицензированных архитектур. Китайские компании, такие как Loongson, Feiteng и Zhaoxin, активно инвестируют в исследования и разработки, адаптируя свои решения под нужды местного рынка, включая поддержку национальных стандартов безопасности и криптографии. Кроме того, правительство КНР субсидирует разработку и внедрение отечественных процессоров в критически важные инфраструктуры, такие как государственные учреждения, дата-центры и суперкомпьютеры. Санкции, хотя и замедлили доступ к передовым техпроцессам и многим другим современным технологиям, это простимулировало китайских производителей к оптимизации существующих технологий и поиску альтернатив, таких как чиплетная компоновка и гибридные архитектуры . В результате этого, Китай не только сохраняет конкурентоспособность на внутреннем рынке, но и постепенно наращивает экспортный потенциал, предлагая решения для развивающихся стран, также заинтересованных в технологической независимости от западных компаний.

Вывод

Рынок китайских центральных процессоров — уникальное явление индустрии CPU, собравшее в себе огромное количество разных производителей, многие из которых предлагают собственные, уникальные архитектуры и интересные технологические решения. Такое разнообразие создает условия реальной конкуренции на рынке, причем, не только среди местных чипмейкеров, но и с крупными, мировыми брендами, вынуждая разработчиков создавать максимально эффективные решения, удовлетворяющие потребности Китайского рынка. Компания ServerFlow надеется, что в будущем, например, через 20 лет, на российском рынке тоже появится масса местных компаний, каждая из которых будет предлагать разнообразные процессоры и разрабатывать собственные, уникальные архитектуры и технологии, закрывающие потребности государства и потребителей.