香山處理器項目迎來重大突破,其內存控制器IP正式開源,代號“玉泉”,其中DDR4控制器IP被命名為“白楊”。這一舉措標志著香山團隊在內存子系統研究領域邁出了關鍵一步,為開源生態注入了新的活力。
當前,香山開源處理器核已迭代至第三代“昆明湖”,其內存訪問路徑和各級緩存架構持續優化升級。然而,內存控制器作為連接處理器與內存的核心部件,在開源生態中卻長期處于相對滯后的狀態。其性能優化直接關系到處理器核的性能上限,但現有開源項目普遍缺乏與處理器架構深度融合的創新方案,難以滿足高性能需求。
內存控制器IP市場長期被少數供應商壟斷,授權費用高昂。以DDR5 IP為例,單項目授權費可達80萬至150萬美元,折合人民幣約556萬至1043萬元。這些商業IP包含數百個可配置參數,開發調試門檻極高,進一步限制了開源生態的發展。
主流IP供應商中,Synopsys提供DDR4/DDR5/LPDDR5/HBM等全系列IP授權;Cadence覆蓋LPDDR6/5X/HBM4等前沿標準;Alphawave專注HBM3/UCIe/CXL等高速互聯技術;Rambus則擁有DDR3/DDR4/GDDR6/HBM3等成熟方案。而ARM、英特爾、高通等巨頭通常將內存控制器集成在芯片組中,用戶需購買整套芯片方案才能獲取相關技術。
香山團隊此前采用商用DDR4/DDR5 IP進行流片,但這種模式面臨兩大挑戰:一是先進工藝節點的IP授權成本居高不下;二是商業IP難以針對香山處理器獨特的訪存特性進行優化,其復雜的參數配置缺乏科學的設計空間探索方法。
針對這些痛點,“白楊”IP在設計之初就確立了明確目標:構建從通用開源MC IP到高性能自主演進MC IP的技術橋梁。其創新方案通過系統化分解問題,將七個技術難點轉化為四項核心研究課題,包括支持參數化配置、模塊化設計、動態刷新調度等高級特性,以及兼容DFIx、AXI4等主流總線協議。
在架構設計上,“白楊”采用模塊化可配置方案,除實現基礎功能外,還集成了多項創新特性:通過APB接口實現軟件動態配置寄存器,靈活支持各類DDR參數;將DDR時序邏輯與事務調度器解耦,提升調度器在不同DDR配置間的復用性;集成動態刷新、智能調度、緩存預取等高級模塊,顯著提升內存訪問效率。
目前,“白楊”IP已取得重要階段性成果。功能驗證方面,團隊在帕拉丁硬件仿真平臺上成功將“白楊”與“昆明湖”處理器核集成,并穩定運行Linux操作系統及測試應用,驗證了其功能完整性與可靠性。性能測試顯示,搭載“白楊”的系統在SPEC CPU2006基準測試中達到14分/GHz以上,性能表現已接近商業IP水平。
該項目的開源地址已同步公布,為全球開發者提供了參與內存控制器技術演進的寶貴機會。











