《電子技術(shù)應(yīng)用》
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誰(shuí)主沉浮:國(guó)產(chǎn)CPU的三大路線之戰(zhàn)

2020-12-01
來(lái)源:是說(shuō)芯語(yǔ)

  2002年8月10日凌晨6點(diǎn),,伴隨著電腦上出現(xiàn)“l(fā)ogin:”字樣,,中科院計(jì)算所里一陣歡呼,龍芯一號(hào)CPU終于工作了,,我國(guó)計(jì)算機(jī)“缺芯”的局面迎來(lái)突破,。

  一年多前,,中科院計(jì)算機(jī)所成立了龍芯課題,并湊出了100萬(wàn)元研發(fā)經(jīng)費(fèi),,而32歲的胡偉武就此接下了這個(gè)天降大任,。胡偉武可謂是為龍芯而生。高考后,,他從浙北山區(qū)來(lái)到合肥的中科大,,一個(gè)月20塊錢的生活經(jīng)費(fèi),拿出8塊錢來(lái)搞“研發(fā)”,。而他的導(dǎo)師正是被譽(yù)為“中國(guó)計(jì)算機(jī)之母”的夏培肅,。

  龍芯寄托了太多人的希望。為了研發(fā)成功,,大家日夜撲在實(shí)驗(yàn)室,,每天一起讀毛選來(lái)提升信心;而且,,還給龍芯取了另一個(gè)名字:狗剩,,承載著中國(guó)農(nóng)村“取個(gè)賤命好養(yǎng)活”的寓意。

  終于,,龍芯一號(hào)成功應(yīng)用,,而二號(hào)、三號(hào)也先后研制成功,。2007年初,,在中法雙方領(lǐng)導(dǎo)人的牽頭下,龍芯還與意法半導(dǎo)體在人民大會(huì)堂舉行了一場(chǎng)發(fā)布會(huì),,雙方合作開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng),。然而,一場(chǎng)最大的危機(jī),,也隨之而來(lái),。

  2009年,題目為《龍芯無(wú)奈購(gòu)美公司專利授權(quán),,“中國(guó)芯”光環(huán)褪盡》的文章發(fā)布,,龍芯花錢買MIPS架構(gòu)專利的行為被無(wú)限放大。一時(shí)間,,舉國(guó)嘩然,,以為是自己研發(fā),沒(méi)想到居然是買的,。

  關(guān)鍵時(shí)刻,,胡偉武不得不站出來(lái),為踏破門檻的媒體老師們上了一堂無(wú)奈、心酸又帶著紅色語(yǔ)言風(fēng)格的計(jì)算機(jī)原理課,。胡偉武解釋到,,買芯片架構(gòu)不等于買芯片;有了架構(gòu),,依然需要做大量自主研發(fā)工作,。然而,在幾年前“磨皮漢芯”的負(fù)面陰影下,,龍芯依然遭遇千夫所指,。

  而龍芯所遭遇的輿論困境,也正是國(guó)產(chǎn)CPU二十年沉浮的縮影,。從自主之難、到引進(jìn)之憂,,再到另起爐灶,,國(guó)產(chǎn)CPU在坎坷和爭(zhēng)議中,舉步維艱卻又砥礪前行,。國(guó)產(chǎn)CPU的路,,到底通往哪里?

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  第一輪 自主之難

  第一個(gè)提出搞電腦芯片的人是倪光南,。

  1994年,,面對(duì)國(guó)外電腦的大幅沖擊,高歌猛進(jìn)的聯(lián)想集團(tuán)危如累卵,。倪光南主張向芯片縱深發(fā)展,,柳傳志則要建一條電腦組裝線?!凹脊べQ(mào)”還是“貿(mào)工技”,?倪柳二人的路線之爭(zhēng)以倪光南出局終結(jié)。在宣布倪光南被免職的會(huì)議上,,柳傳志掏出手絹抹淚,,倪光南凜然危坐,不為所動(dòng),。[1]

  聯(lián)想在一個(gè)貿(mào)易紅利指數(shù)放大的時(shí)代取得了勝利,,這在相當(dāng)程度上影響了人們對(duì)于芯片的認(rèn)知。倪光南出走后十年,,聯(lián)想先后出了三本書:《聯(lián)想為什么》,、《聯(lián)想風(fēng)云》、《聯(lián)想局》,。倪柳之爭(zhēng)的廣泛傳播,,和聯(lián)想2005年收購(gòu)IBMPC業(yè)務(wù)的如日中天,仿佛在反復(fù)證明一個(gè)真理:芯片造不如買,,國(guó)產(chǎn)天方夜譚,。

  聯(lián)想成為時(shí)代偶像之際,,倪光南鼎力支持的國(guó)產(chǎn)CPU卻暗淡收?qǐng)觥?/p>

  當(dāng)初為了支持方舟科技把國(guó)產(chǎn)CPU賣出去,北京市政府吃了第一口螃蟹,,把微軟踢了出去,,此事震動(dòng)太平洋兩岸。微軟總裁辭職,,基辛格去信北京市長(zhǎng)施壓,,最后是總理頂住層層壓力,方舟一號(hào)終于進(jìn)了政府的采購(gòu)單,。[2]

  而開(kāi)局有多高光,,結(jié)局就有多慘烈:裝了國(guó)產(chǎn)CPU的電腦沒(méi)人想用,方舟科技的老板貪了經(jīng)費(fèi),,蓋了大樓,,最后還說(shuō)錢不夠用。[3]這更加強(qiáng)化了大眾已有的固執(zhí)偏見(jiàn):國(guó)產(chǎn)CPU非奸即盜,,不如不干,,還是英特爾最香。

  然而不同于消費(fèi)者視角感知,,中科院的計(jì)算機(jī)元老們持續(xù)向國(guó)家呼吁:“十五”期間要啟動(dòng)自主CPU的研發(fā),,要不然就沒(méi)機(jī)會(huì)了。終于,,不滿于英特爾的壟斷地位,,以及考慮到CPU受制于人所帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn),國(guó)家出臺(tái)了旨在振興國(guó)產(chǎn)自主CPU的“泰山計(jì)劃”,。

  和當(dāng)時(shí)與被寄予厚望的方舟同時(shí)進(jìn)行的,,還有另外三大國(guó)產(chǎn)CPU項(xiàng)目:

  龍芯,因經(jīng)費(fèi)捉襟見(jiàn)肘,,在一開(kāi)始連便宜的MIPS架構(gòu)都無(wú)力承受,;

  申威,由無(wú)錫歷史悠久的56所研發(fā),,采用古老的Alpha架構(gòu),,服務(wù)于軍隊(duì)和超算;

  飛騰,,早在1999年研發(fā)出第一款CPU,,采用SPARC架構(gòu)。

  在“十五”,、“十一五”兩個(gè)五年計(jì)劃期間,,憑借863、核高基等眾多國(guó)家級(jí)經(jīng)費(fèi)的支持,國(guó)產(chǎn)CPU芯片迎來(lái)了春風(fēng):基本保持著每一兩年就出一款芯片的速度,,在性能的趕超上不遺余力,。2004年的龍芯二號(hào),已經(jīng)可以追平1999年的奔騰三,。

  然而,,三大國(guó)產(chǎn)CPU也很快遇到了三大難關(guān):

  性能難關(guān),英特爾在進(jìn)入新世紀(jì)后戰(zhàn)斗力爆表,,AMD在2006年被打殘,,國(guó)產(chǎn)CPU進(jìn)展不小,但始終存在代差,;

  生態(tài)難關(guān),,x86專利墻高聳,國(guó)產(chǎn)自主CPU統(tǒng)一采取了繞行策略,,但如此一來(lái)很難適配微軟系統(tǒng),;

  量產(chǎn)難關(guān),使用者已經(jīng)適應(yīng)了微軟的操作系統(tǒng),,一個(gè)荒蕪的桌面,沒(méi)有吸引力,,何談量產(chǎn),。

  而之所以有此三大難關(guān),是因?yàn)閲?guó)產(chǎn)CPU都采取了精簡(jiǎn)指令集架構(gòu):MIPS,、Alpha,、SPARC等。這些一般人聞所未聞的架構(gòu),,都是當(dāng)年英特爾的手下敗將,。而核心要素則是英特爾和微軟之間形成的同盟。

  隨著“十一五”計(jì)劃的收尾,,國(guó)家補(bǔ)貼幅度收緊,,三大國(guó)產(chǎn)CPU迎來(lái)了命運(yùn)的拐點(diǎn):胡偉武一咬牙,決定讓龍芯走市場(chǎng)化之路,,研發(fā)人員丟掉鐵飯碗下了海,;申威則隱匿在體制和超算市場(chǎng),沒(méi)有向下出擊,;飛騰爆發(fā)了一場(chǎng)爭(zhēng)論,,兩派人員在政府領(lǐng)導(dǎo)面前吵著是否要放棄原有架構(gòu),一時(shí)陷入了迷茫,。

  看不到國(guó)產(chǎn)CPU的曙光,,于是,有人便提議了另一條路線:既然打不過(guò),為什么不引進(jìn)呢,?

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  第二輪 引進(jìn)之憂

  在大飛機(jī),、核電站和高鐵開(kāi)始走向自主之際,CPU卻開(kāi)始了引進(jìn)潮,。

  在引進(jìn)路線上,,國(guó)內(nèi)派出了兩支大軍:上海兆芯、天津海光,。業(yè)內(nèi)最流行,、最商業(yè)化的便是英特爾的X86架構(gòu)芯片,但英特爾非常強(qiáng)勢(shì),,難以談判,。于是,這兩家公司都選擇“曲線救國(guó)”:

  上海兆芯收購(gòu)了我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)公司威盛電子的X86授權(quán),。威盛被譽(yù)為“臺(tái)灣的英特爾”,,其X86專利授權(quán)則來(lái)自于其收購(gòu)的兩家被英特爾打得奄奄一息的美國(guó)公司Cyrix和Centaur。而威盛電子相關(guān)公司,,又是上海兆芯的發(fā)起股東,,隨后,兆芯也以2億多美金,,收購(gòu)了威盛電子的X86專利,。

  天津海光則選擇了AMD。AMD很早獲得了對(duì)英特爾X86的交叉專利授權(quán),,而且自研的Zen架構(gòu)性能強(qiáng)悍,。但迫于英特爾的激烈競(jìng)爭(zhēng),AMD現(xiàn)金流壓力大,,急需輸血,,于是,便有了和海光的合作,,但AMD也留了心眼:海光需經(jīng)兩層公司獲得授權(quán),,并經(jīng)過(guò)11個(gè)流程,才能在中國(guó)大陸地區(qū)銷售產(chǎn)品,。

  引進(jìn)技術(shù)后的兆芯與海光,,都實(shí)力大增。兆芯對(duì)威盛的交易可謂一石三鳥,,獲得了CPU研發(fā)團(tuán)隊(duì),、x86架構(gòu)專利、芯片組產(chǎn)業(yè)鏈,;而海光則背靠上市公司中科曙光,,借鑒AMD的作業(yè),,加上國(guó)產(chǎn)加密算法,在商用服務(wù)器起量很快,。

  然而,,無(wú)論是買,還是租,,代價(jià)都不菲,,兆芯與海光分別花了20億元以上;但確實(shí)很快便砸出了聲響,。兆芯成立兩年后便實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),,賣了一萬(wàn)多套。海光在今年上半年?duì)I收2.7億,,凈利潤(rùn)6000多萬(wàn),。

  引進(jìn)路線看起來(lái)立竿見(jiàn)影,但當(dāng)海光被列入美國(guó)實(shí)體清單,,緩過(guò)氣的AMD表示最新架構(gòu)不再對(duì)海光授權(quán),;而上海兆芯也面臨著專利瑕疵時(shí),我們才發(fā)現(xiàn),,引進(jìn)也不是萬(wàn)金油,。

  與此同時(shí),中國(guó)大陸地區(qū)的x86人才極為薄弱,,“拿來(lái)主義”能否進(jìn)化到“吸收創(chuàng)新”,,要打一個(gè)很大的問(wèn)號(hào)。如果只能停留在對(duì)x86硬件層面的拷貝與粘貼,,那么很難深入地去搞研發(fā),并且滿足高安保級(jí)別和消費(fèi)者市場(chǎng)的需求,。

  自主,,需要從底層開(kāi)始,難度幾乎不可能,;引進(jìn)X86架構(gòu),,卻也面臨著被斷供、無(wú)法更新的擔(dān)憂,。就當(dāng)市場(chǎng)再度糾結(jié)的時(shí)候,,ARM卻映入了眼簾。

  0 3

  第三輪 另起爐灶

  從2001年進(jìn)入中國(guó)以來(lái),,ARM給人的印象是“中國(guó)科技公司的老朋友”:靠譜,、好用、能打,。更為重要的是,,ARM架構(gòu)授權(quán)可以在指令集層面永久買斷,,一方面可控程度更高,另一方面研發(fā)程度更深,。因此,,國(guó)產(chǎn)CPU開(kāi)始基于ARM架構(gòu)自主研發(fā),試圖做到與x86架構(gòu)一樣的性能,,從而實(shí)現(xiàn)更深層次的替代,。

  事實(shí)證明,國(guó)產(chǎn)CPU做的確實(shí)不錯(cuò),,而且是給ARM助攻,。

  在經(jīng)歷了2011年秋天的“自主VS引進(jìn)”路線大爭(zhēng)論后,飛騰選擇了ARM架構(gòu),。2015年8月,,一個(gè)名叫CharlesZhang(張承義)的中國(guó)人,在全球芯片界的頂會(huì)HotChips上“華山論劍”,,用中式英語(yǔ)介紹了飛騰服務(wù)器CPU“火星”,,世界上第一款基于ARM架構(gòu)研發(fā)的64核CPU。

  這個(gè)發(fā)布,,在業(yè)界引起了不小的轟動(dòng),,但隨后國(guó)內(nèi)的輿論,卻又讓飛騰經(jīng)歷了名利場(chǎng)的殘酷:飛騰“媲美英特爾”體的宣傳“令人震驚”,,大眾認(rèn)為一個(gè)語(yǔ)焉不詳?shù)哪罡迨桨l(fā)布會(huì),,一定隱藏著蒙騙國(guó)家補(bǔ)貼的驚天秘密。甚至有人在網(wǎng)絡(luò)上號(hào)召群眾發(fā)起一場(chǎng)針對(duì)國(guó)產(chǎn)CPU的監(jiān)督運(yùn)動(dòng),。

  飛騰陷入了一個(gè)薛定諤的輿論場(chǎng):做不好有人噴,,做好了還是有人噴。而這也幾乎是眾多國(guó)產(chǎn)CPU公司面臨的處境,。要打破困境,,唯有夯實(shí)實(shí)力:

  飛騰的商用服務(wù)器和桌面CPU制程分別達(dá)到了28nm和16nm,基本符合國(guó)內(nèi)特定場(chǎng)景使用,;而且聯(lián)合了基于開(kāi)源Linux研發(fā)的麒麟操作系統(tǒng),,在臺(tái)式機(jī)上可運(yùn)行200萬(wàn)安卓應(yīng)用;同時(shí),,也通過(guò)資本加速,,飛騰整體并入上市公司中國(guó)長(zhǎng)城,方便配套整機(jī),。

  近兩年國(guó)產(chǎn)替代意識(shí)的迅速覺(jué)醒,,更是讓飛騰走上了快車道。2018年,,飛騰賣出了20萬(wàn)塊基于ARM架構(gòu)的CPU,,2019年?duì)I收增長(zhǎng)三倍,,2020上半年?duì)I收3.4億,已超過(guò)去年全年,。而其跨越式的發(fā)展,,得益于多路并進(jìn)、“農(nóng)村包圍城市”的戰(zhàn)略,,產(chǎn)品涵蓋了嵌入式,、桌面和傳統(tǒng)服務(wù)器。

  就在飛騰借助ARM架構(gòu)拓展之時(shí),,華為介入了戰(zhàn)場(chǎng),,而且一出手就是大軍團(tuán)作戰(zhàn),在服務(wù)器CPU市場(chǎng)高舉高打,。

  2019年初,,華為發(fā)布了首款A(yù)RM架構(gòu)服務(wù)器CPU“鯤鵬”,并與各省市建立了鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,,向各地輸送行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和人才,,并與各地代表性企業(yè)建立硬件生產(chǎn)基地。今年5月,,鯤鵬CPU進(jìn)入中國(guó)電信采購(gòu)名單,。

  華為此番凌厲攻勢(shì),一如當(dāng)年在程控交換機(jī)市場(chǎng)的打法,,綁定各地電信局,,共榮共存,最終憑借技術(shù)升級(jí)和渠道,,完成了對(duì)交換機(jī)的國(guó)產(chǎn)化,。

  國(guó)產(chǎn)CPU放棄Intel、另起ARM爐灶,,燒得確實(shí)很旺,。但ARM也在美國(guó)禁令下?lián)u擺不定,甚至有被出售的風(fēng)險(xiǎn),,因此,一些觀察者認(rèn)為,,國(guó)內(nèi)基于ARM架構(gòu)的CPU假國(guó)產(chǎn)之名,,行ARM之實(shí),為“假洋鬼子”,,實(shí)際上還是不夠自主可控:如果斷供了,,同樣是遭殃,拿著一個(gè)過(guò)時(shí)的永久架構(gòu),,遲早會(huì)被別人擊敗,。

  兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),,問(wèn)題又回到了原點(diǎn):我們究竟要實(shí)現(xiàn)什么程度的自主?國(guó)產(chǎn)化應(yīng)該遵循何種步驟,?

  0 4

  尾     聲

  從2000年到現(xiàn)在,,國(guó)產(chǎn)CPU先后走了三條路線:

  自主派,執(zhí)著于對(duì)抗英特爾的x86架構(gòu),,將MIPS,、Alpha等被擊敗的原始架構(gòu)收為己有,從最基礎(chǔ)的指令集出發(fā),,建構(gòu)出了一座中國(guó)人享有完全掌控力的CPU城堡:

  市場(chǎng)派,,延續(xù)了改革開(kāi)放以來(lái)的一貫技術(shù)路線:引進(jìn)、消化,、吸收,、再創(chuàng)新,礙于英特爾的專利墻,,不得不采取迂回策略,,或買或租被閹割的x86架構(gòu),消化之路猶未可知,;

  生態(tài)派,,依托于自有的研發(fā)實(shí)力,在ARM與英特爾的競(jìng)賽中,,試圖借力打力,,利用新興起的ARM生態(tài),逐步蠶食存量的x86市場(chǎng),。

  看似不同的三條路線,,實(shí)際上都是為了兩大訴求:自主安全可控,滿足市場(chǎng)需要,。但這兩個(gè)訴求,,卻在一定程度上是相悖的。

  完全自主可控意味著指令集層面的重建,、篩查和排雷,,在嚴(yán)格意義上講,最為封閉但占據(jù)壟斷地位的X86,,應(yīng)該是第一個(gè)被排除出局的,。但X86卻又是商業(yè)化最成功的,用戶已經(jīng)完全習(xí)慣了微軟+英特爾的組合,,沿著x86路線走是遷移成本最低的,。

  這就是國(guó)產(chǎn)自主的尷尬。不同于獨(dú)立封閉地制造原子彈,,CPU,、操作系統(tǒng),、芯片,都是強(qiáng)商業(yè)屬性,,產(chǎn)業(yè)鏈,、開(kāi)發(fā)均相當(dāng)國(guó)際化的產(chǎn)品,這意味著:自主之路,,必然是在“自力更生”和“拿來(lái)主義”之間不斷平衡,。

  在過(guò)去,我們很容易倒向“造不如買”,,但如今的外壓,,提醒著我們,自主雖難,,但探索卻不能停步,。


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