《電子技術(shù)應(yīng)用》
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二十年,三條路:國產(chǎn)CPU的“飽和式救援”

2023-01-20
來源:腦極體
關(guān)鍵詞: 集成電路 5G 芯片 供應(yīng)鏈

2018年以來,,伴隨著全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈的不確定性增強(qiáng),緊張局勢加劇,,CPU國產(chǎn)化成為了牽動中國社會的議題,。

經(jīng)過艱辛探索,,國產(chǎn)CPU逐漸形成了三種不同思路,側(cè)重點(diǎn)各異的發(fā)展模式,。有趣的是,,高鐵、北斗,、5G,,是這個時代中國科技最廣為人知的創(chuàng)新突破。而國產(chǎn)CPU的三種模式,,似乎也與這三者背后的發(fā)展思路一一對應(yīng),。

持續(xù)突圍的國產(chǎn)CPU,2023年依舊走在“飽和式救援”的路上,,走在科技自立自強(qiáng)的晨曦里,。

二十年,做自己的破壁人

最近,,《三體》的動畫和劇集正在火熱上映,,我們又迎來了熟悉的那句“做自己的破壁人”。中國CPU的發(fā)展歷程其實(shí)也是如此,,在不同階段,面對不同問題,,國產(chǎn)CPU一次次地選擇做當(dāng)時困境的破壁人,。

2014年,《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》發(fā)布,,同年工信部方面宣布國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金正式設(shè)立,。這一階段,國家大力推動半導(dǎo)體創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè),,大批具有國際視野,、先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)得到了發(fā)展機(jī)遇。

2020年8月4日,,國務(wù)院印發(fā)了《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》,。《若干政策》強(qiáng)調(diào),,集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心,,是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量?!度舾烧摺分忻鞔_提出,,中國芯片自給率要在2025年達(dá)到70%左右,而這一數(shù)字在2019年只有30%,。

就此,,巨大的歷史機(jī)遇和社會責(zé)任,,擺在了中國芯片,尤其是國產(chǎn)CPU面前,。時代大潮下,,究竟如何發(fā)展國產(chǎn)CPU,有過無數(shù)爭論,。逐漸形成了三條常態(tài)化,、被驗(yàn)證可持續(xù)的發(fā)展道路。

高鐵模式:先引進(jìn),,再創(chuàng)新

到2035年,,中國高鐵運(yùn)營里程預(yù)計將要達(dá)到7萬公里,堪稱不折不扣的“中國奇跡”,。高鐵的發(fā)展模式,,首先引進(jìn)先進(jìn)的鐵路與機(jī)車技術(shù),再結(jié)合中國自身需求與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐進(jìn)行創(chuàng)新,。高鐵雖非中國首創(chuàng),,卻在中國得到了良好發(fā)展與廣泛應(yīng)用,攻克了眾多環(huán)境與運(yùn)營難關(guān),,繼而再將成果反向輸送到世界,。

國產(chǎn)CPU發(fā)展的第一條路,就是類似高鐵模式的“先引進(jìn),,再創(chuàng)新”,,通過獲得先進(jìn)的IP內(nèi)核授權(quán),指令集架構(gòu)授權(quán),,進(jìn)行自主的芯片設(shè)計,、研發(fā)與制造。這種模式,,主要以海光,、華為、飛騰,、兆芯等企業(yè)為代表,,其中X86架構(gòu)有兆芯、海光等企業(yè),,ARM架構(gòu)則有華為,、飛騰等。

這一模式的優(yōu)點(diǎn)顯而易見,,相關(guān)產(chǎn)品可以兼容X86/ARM的主流生態(tài),,具有更高的市場競爭力,更加容易規(guī)?;慨a(chǎn),,也更容易被業(yè)界所接受,。對于相關(guān)客戶來說,使用類似產(chǎn)品既可以在相當(dāng)程度上確保自主可控,,同時遷移成本較低,,對此前的IT投資兼容度更高。更為重要的是,,用戶可以獲得廣泛的軟硬件生態(tài)支持,,獲得較為開放的選擇權(quán)。在科研,、金融,、軟件開發(fā)等產(chǎn)業(yè)中,兼容國際主流生態(tài)依舊是現(xiàn)階段不可規(guī)避的價值需求,。

對于硬件企業(yè)來說,,這種“引進(jìn)—吸收—再創(chuàng)新”的方式可以確保高起點(diǎn)、低成本與較快形成規(guī)?;袌?。華為、飛騰基于ARM V8架構(gòu),,兆芯,、海光基于X86架構(gòu)為基礎(chǔ)開發(fā)的CPU產(chǎn)品,推出后均獲得了良好市場,。高速增長的市場背后,,可以看出信創(chuàng)市場對“高鐵模式”的認(rèn)可與支持,其中華為,、飛騰基于ARM開放架構(gòu),生態(tài)伙伴眾多,。

大眾對“高鐵模式”的擔(dān)憂,,是怕企業(yè)止步于“引進(jìn)”,忽視了消化吸收和再創(chuàng)新的必要性,,如果停留在“引進(jìn)”,,一旦國外指令集更新,很容易造成優(yōu)勢難以為繼,,在知識產(chǎn)權(quán)方面處于被動,。逐步在發(fā)展中形成自己的技術(shù)創(chuàng)新能力與產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路,才是CPU國產(chǎn)化的正道,。

北斗模式:牙縫里擠出的自主可控

2020年6月23日,,隨著西昌衛(wèi)星發(fā)射中心將一枚“長三乙”運(yùn)載火箭發(fā)射升空,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的第55顆衛(wèi)星成功進(jìn)入軌道,,這標(biāo)志著北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星就位,,北斗三號部署比原計劃提前半年順利完成,。

北斗的發(fā)展模式,是以中國技術(shù),、中國工程為底色,。國產(chǎn)CPU中,這一模式目前以申威,、龍芯等企業(yè)為代表,,基于申威芯片的“太湖之光”,屢次在國際大賽上拔得頭籌,。龍芯,,也在政、軍市場上獲得了不錯的業(yè)績,。

“北斗模式”的優(yōu)點(diǎn)顯而易見的,,完全獨(dú)立自主的技術(shù)體系,以及打造獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)生態(tài),,適合對自主程度有著高要求,、對信息安全更為敏感的行業(yè)與領(lǐng)域。比如在軍工,、航天等領(lǐng)域,,“北斗模式”的自主CPU可以帶來不可替代的價值。

但這一發(fā)展模式的問題也相對明顯,。一方面供應(yīng)鏈上需要從基礎(chǔ)技術(shù)到最終商業(yè)化都自己來實(shí)現(xiàn),,從而產(chǎn)生巨大的發(fā)展成本。另一方面,,由于生態(tài)比較小眾,、封閉,因此最終帶給用戶的軟硬件選擇空間也很狹窄,,很難獲得市場化程度較高,。

倪光南院士就曾經(jīng)提出依托本國架構(gòu)“單打獨(dú)斗”模式發(fā)展出來的國產(chǎn)CPU,與主流CPU生態(tài)的巨大差距,,不可能憑主觀愿望在短時期內(nèi)改變的觀點(diǎn),。

同時,究竟能否完全實(shí)現(xiàn)指令集自研,,也是一個問題,。2021年6月芯聯(lián)芯發(fā)布官方聲明書,稱對龍芯中科啟動法律仲裁程序,。事件的起因在于龍芯對MIPS的IP授權(quán)合同未能履約,,如果一旦相關(guān)爭議擴(kuò)大,構(gòu)成法律層面的問題,,對于最終用戶與上下游產(chǎn)業(yè)也構(gòu)成了新的風(fēng)險,。

無論如何,,更加獨(dú)立、徹底的自主可控,,確實(shí)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占據(jù)了一席之地,,在輿論士氣與特定行業(yè)扮演了重要角色。面向未來,,這種模式雖然難以壯大,,但依舊不可或缺。

5G模式:參與生態(tài),,尋覓機(jī)遇

根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,,2022年中國累計建成開通5G基站超過230萬個,5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與終端用戶規(guī)模全球第一,。移動通信網(wǎng)絡(luò)的壯大發(fā)展,,讓全球看到了中國數(shù)字化技術(shù)的硬實(shí)力。

移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展模式與高鐵,、北斗不同,,中國科技在這一過程中,更多是躬身入局,,參與到全球移動網(wǎng)絡(luò)生態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)中,。通過成為生態(tài)的一份子,貢獻(xiàn)自己的力量,,逐步占據(jù)了更為重要的地位,,乃至引領(lǐng)全球創(chuàng)新。

在CPU發(fā)展歷史上,,出現(xiàn)了x86和ARM兩大生態(tài)體系,。而在今天,CPU生態(tài)第三極正在浮出水面——這就是RISC-V,。

今天,,中國越來越多的企業(yè)開始選擇開放指令集RISC-V,參與RISC-V全球生態(tài)建設(shè),,通過融入國際生態(tài)、兼容國際標(biāo)準(zhǔn)來變道競爭,。這種“5G模式”的優(yōu)點(diǎn)同樣明顯,,它可以幫助企業(yè)越過自主開發(fā)指令集的難關(guān),快速進(jìn)入芯片產(chǎn)業(yè),,同時也與國際實(shí)現(xiàn)了接軌,。另一方面,其開源架構(gòu)更加利于全球化發(fā)展,,受到非技術(shù)因素影響較小,。

在2022年,,騰訊也宣布加入開源指令集標(biāo)準(zhǔn)RISC-V國際協(xié)會(RISC-V International)。此前,,華為,、阿里巴巴、紫光展銳,、中興通訊,、賽昉科技、中科院等企業(yè)和機(jī)構(gòu)都已加入這一組織,,中國科技對RISC-V的貢獻(xiàn)和重要性正在與日俱增,。

但這種CPU發(fā)展模式的弱點(diǎn)也依舊存在,那就是RISC-V目前還處在較為稚嫩的發(fā)展階段,,距離CPU第三極的生態(tài)發(fā)展目標(biāo)還有很長一段路要走,。目前階段,中國有大約50款基于RISC-V的量產(chǎn)芯片,,但大多集中在物聯(lián)網(wǎng),、無線、電源管理等相對低端化的場景,,在CPU領(lǐng)域鮮少見到國產(chǎn)芯片嶄露頭角,。

基于RISC-V打造CPU,最大問題在于量產(chǎn)化所需的軟件生態(tài)與高性能場景適配都還不成熟,。在CPU所代表的高性能場景中,,軟件需求非常龐大,CPU需要與RISC-V底層框架,、操作系統(tǒng),、中間件、關(guān)鍵庫,、應(yīng)用軟件進(jìn)行全棧適配,,而這意味著繁多的技術(shù)挑戰(zhàn)與龐大的工作量,并不是一家公司所能完成,。因此,,基于RISC-V打造CPU,還需要芯片廠商,、ISV與開源社區(qū)等角色的共同努力,,甚至社會各界的共同推動。

結(jié)束語:不確定時代的“飽和救援”

關(guān)于中國芯片,,我們總是有太多話要說,。在網(wǎng)絡(luò)上,我們也總是能看到國產(chǎn)CPU發(fā)展模式孰高孰低,孰優(yōu)孰劣的爭論,。事實(shí)上,,這三種模式并不是誰更高明,誰會取代誰的關(guān)系,。

而是側(cè)重點(diǎn)不同,,呼應(yīng)需求不同,必然會產(chǎn)生的模式多樣化與共存關(guān)系,。不同模式之間各有所長,,也需要彼此競爭,需要不斷調(diào)整和重新匹配關(guān)系,。比如有的產(chǎn)業(yè)更偏重信息安全,,供應(yīng)鏈可控,絕大部分信創(chuàng)市場,,依舊需要以性能和應(yīng)用場景為主要導(dǎo)向,。對于國產(chǎn)CPU整體而言,是否能夠破圈突破信創(chuàng)市場的局限,,或者說讓大眾市場同樣成為信創(chuàng)市場,,才是在2025年國產(chǎn)芯片占比70%這一大目標(biāo)下,需要不斷努力的方向,。

CPU國產(chǎn)化,,需要百花齊放,需要齊頭并進(jìn),,飽和式救援,。

在全球經(jīng)濟(jì)局勢與芯片供應(yīng)鏈的不確定時代,飽和救援將是我們的新常態(tài),,也是中國芯片崛起的必由之路,。

       



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