国产CPU之光，曾经世界超算领域的天花板

国产CPU申威发展历程与核心技术

最新推荐文章于 2025-11-25 14:27:42 发布

原创最新推荐文章于 2025-11-25 14:27:42 发布 · 348 阅读

6 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#硬件架构

国产信创产业链专栏收录该内容

2 篇文章

订阅专栏

Alpha指令集

Alpha 指令集是由数字设备公司 DEC 为其工作站和服务器开发的，发布于 1992 年，曾一度被认为是 SPARC 和 MIPS RISC 体系结构的有力竞争者。1998 年 DEC 被康柏收购，Alpha 也随之被康柏收归所有。2000 年左右，新 CPU 研发不利加上 .com 神话的破灭，高科技上市关门倒闭的不计其数，康柏的股价也从一年前的 51 美元跌到了 15 美元，跌幅达到 70%。2001 年 6 月康柏宣布放弃 Alpha，所有的产品都使用 IA-64。到 2001 年 12 月康柏股价仅为 10 美元，并且公司有严重的财政问题。各种压力之下，最终在 2002 年 5 月惠普兼并了康柏。

2004 年 8 月，最后一款 Alpha 处理器 - EV7z 被发布，该处理器时钟频率为 1300MHz，制造工艺为 0.18u。这是一款专为惠普产品设计的芯片，被惠普冠以招牌产品一直销售到 2006 年，自此之后再也没有推出过新款的 Alpha 处理器。走过 20 多年风风雨雨的 Alpha 架构，就这样在人们的视线中渐行渐远…

申威的诞生

2006 年无锡江南计算所以 Alpha 指令集为基础，设计出具有自主微结构的第一代申威处理器 SW-1，采用 130nm 工艺，主频 900MHz，集成 5700 万个晶体管。此后几年又分别研制出申威 SW-1 和第三代处理器 SW1600，采用 65nm 工艺，具有 16 颗内核，主频 1.1G、双精浮点 140G。

2010 年国家并行计算机工程研究中心研制的首台全部采用国产 CPU 构建的千万一次超级计算机系统-申威蓝光超级计算机，在国家超级计算济南中心投入使用。其布局按照 MPP 万万亿次架构设计，处理器采用自主设计生产的申威 1600，CPU 总数 8704，核心总数接近 14 万，峰值计算速度达到每秒 1100 万亿次浮点计算，持续计算能力为 738 万亿次，操作系统为神威睿思，实现软件和硬件的全部国产化。

2016 年 6 月，ISC 公布全球超级计算机 500 强榜单，由国家并行计算机工程技术研究中心研制的“神威.太湖之光”，以每秒 12.54 亿亿次的峰值性能运算速度夺得世界第一。采用 40960 颗国产申威 26010 处理器，实现了包括处理器在内的所有核心部件全面国产化。

2016 年 11 月，成都申威科技有限责任公司成立，致力于申威处理器的产业化推广，核心业务涵盖：申威处理器芯片封装设计、基于申威异构众核处理器的小型超级计算机研发、基于申威处理器的国产化桌面计算终端、高性能服务器的研发等。

产品介绍

申威现已形成多线程处理器、高性能单核处理器和多核处理器三大产品线。

申威 26010

申威 26010 一款面向构建超级计算系统的多线程处理器，采用自主申威指令系统，单芯片集成 4 个运算控制核心和 256 个运算核心，基于 28nm 工艺制造，主频 1.45GHz，峰值浮点性能 3.168TFlops。2016 年 6 月，“神威.太湖之光”超级计算机搭载 40960 颗 SW26010 处理器，以 12.54 亿亿次峰值性能登顶全球超算 TOP500，并连续四次蝉联榜首，且在 2016 年和 2017 年两次获得高性能计算领域的最高奖“戈登.贝尔奖”，直到 2018 年才被美国的“顶点”超级计算机超越。

申威 1621 & 421

高性能多核处理器系列产品比较多，申威 1621 和申威 421 是其中的典型代表。其中：

申威 1621 基于第三代“SW-64”核心的 16 核通用处理器，采用 28nm 代工工艺，工作频率设计目标为 2GHz，双精度浮点性能可达 512GFlops，主要用于中高端服务器及高性能计算场景；

申威 421 同样基于第三代“SW-64”核心，采用对称多核结构和 SoC 技术，单芯片集成了 4 个 64 为 RISC 结构的核心，设计主频 2GHz，双精度浮点性能可达 128GFlops，主要面向中低端服务器和高端桌面应用场景。

申威 3231 ATCA 计算刀片

申威 3231 计算刀片采用申威 SW3231 处理器作为核心处理单元，该处理器采用 16nm 工艺，集成 32 个 64 位 RISC 结构的申威处理器核心、72 位 8 通道 DDR4 存储控制器和 PCI-E4.0 标准 I/O 接口。通过外围扩展出万兆网络接口、USB、VGA 等通讯接口，可广泛应用于电信通讯、数据中心、智能计算等场景。

写在最后

申威诞生的初衷就是解决国防和网络信息安全“无芯可用”的困境，基于 DEC Alpha 衍生出完全自主的“SW-64”指令集，从技术源头规避外部风险，确保核心领域的算力安全，其发展道路相比龙芯要顺利的多。

首先，诸如申威 111 等产品采用低功耗工艺，达到国军标 B 级标准，支持宽温度范围设计，能够很好的适配军工设备极端环境，这是非常核心的领域，人力物力财力都能得到充足保障，而且也能有效减少技术人才流失问题；
其次，申威专注于超算领域，软件生态的掣肘相比于 PC 领域要少的多，而且神威超算更是国家级工程，软硬件产品可以在体制内完成，竞争环境要温和的多。

不过，当前在民用 PC 市场还很少能看到申威的身影，算是申威当前弱势的领域。不过这两年公司也在基于信创应用，积极布局软硬件生态建设，当然这也将会面临更多应用生态和市场化能力上的挑战，未来的发展如何，我们也会持续关注。