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楊健楷:誰主沉。簢a(chǎn)CPU的三大路線之戰(zhàn)

2020年11月30日 16:46  遠川科技評論  

智庫支持中泰證券計算機分析師楊亞宇

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

一年多前,中科院計算機所成立了龍芯課題,并湊出了100萬元研發(fā)經(jīng)費,而32歲的胡偉武就此接下了這個天降大任。胡偉武可謂是為龍芯而生。高考后,他從浙北山區(qū)來到合肥的中科大,一個月20塊錢的生活經(jīng)費,拿出8塊錢來搞“研發(fā)”。而他的導(dǎo)師正是被譽為“中國計算機之母”的夏培肅。

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

終于,龍芯一號成功應(yīng)用,而二號、三號也先后研制成功。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)體在人民大會堂舉行了一場發(fā)布會,雙方合作開拓國際市場。然而,一場最大的危機,也隨之而來。

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

關(guān)鍵時刻,胡偉武不得不站出來,為踏破門檻的媒體老師們上了一堂無奈、心酸又帶著紅色語言風(fēng)格的計算機原理課。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,也正是國產(chǎn)CPU二十年沉浮的縮影。從自主之難、到引進之憂,再到另起爐灶,國產(chǎn)CPU在坎坷和爭議中,舉步維艱卻又砥礪前行。國產(chǎn)CPU的路,到底通往哪里?

1、自主之難

第一個提出搞電腦芯片的人是倪光南。

1994年,面對國外電腦的大幅沖擊,高歌猛進的聯(lián)想集團危如累卵。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以倪光南出局終結(jié)。在宣布倪光南被免職的會議上,柳傳志掏出手絹抹淚,倪光南凜然危坐,不為所動。

聯(lián)想在一個貿(mào)易紅利指數(shù)放大的時代取得了勝利,這在相當(dāng)程度上影響了人們對于芯片的認知。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》。倪柳之爭的廣泛傳播,和聯(lián)想2005年收購IBMPC業(yè)務(wù)的如日中天,仿佛在反復(fù)證明一個真理:芯片造不如買,國產(chǎn)天方夜譚。

聯(lián)想成為時代偶像之際,倪光南鼎力支持的國產(chǎn)CPU卻暗淡收場。

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

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

然而不同于消費者視角感知,中科院的計算機元老們持續(xù)向國家呼吁:“十五”期間要啟動自主CPU的研發(fā),要不然就沒機會了。終于,不滿于英特爾的壟斷地位,以及考慮到CPU受制于人所帶來的安全風(fēng)險,國家出臺了旨在振興國產(chǎn)自主CPU的“泰山計劃”。

和當(dāng)時與被寄予厚望的方舟同時進行的,還有另外三大國產(chǎn)CPU項目:

龍芯,因經(jīng)費捉襟見肘,在一開始連便宜的MIPS架構(gòu)都無力承受;申威,由無錫歷史悠久的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”兩個五年計劃期間,憑借863、核高基等眾多國家級經(jīng)費的支持,國產(chǎn)CPU芯片迎來了春風(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,已經(jīng)可以追平1999年的奔騰三。

然而,三大國產(chǎn)CPU也很快遇到了三大難關(guān):

性能難關(guān),英特爾在進入新世紀(jì)后戰(zhàn)斗力爆表,AMD在2006年被打殘,國產(chǎn)CPU進展不小,但始終存在代差;生態(tài)難關(guān),x86專利墻高聳,國產(chǎn)自主CPU統(tǒng)一采取了繞行策略,但如此一來很難適配微軟系統(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),一個荒蕪的桌面,沒有吸引力,何談量產(chǎn)。

而之所以有此三大難關(guān),是因為國產(chǎn)CPU都采取了精簡指令集架構(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”計劃的收尾,國家補貼幅度收緊,三大國產(chǎn)CPU迎來了命運的拐點:胡偉武一咬牙,決定讓龍芯走市場化之路,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,沒有向下出擊;飛騰爆發(fā)了一場爭論,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),一時陷入了迷茫。

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

2、引進之憂

在大飛機、核電站和高鐵開始走向自主之際,CPU卻開始了引進潮。

在引進路線上,國內(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,但英特爾非常強勢,難以談判。于是,這兩家公司都選擇“曲線救國”:

上海兆芯收購了我國臺灣地區(qū)公司威盛電子的X86授權(quán)。威盛被譽為“臺灣的英特爾”,其X86專利授權(quán)則來自于其收購的兩家被英特爾打得奄奄一息的美國公司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很早獲得了對英特爾X86的交叉專利授權(quán),而且自研的Zen架構(gòu)性能強悍。但迫于英特爾的激烈競爭,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11個流程,才能在中國大陸地區(qū)銷售產(chǎn)品。

引進技術(shù)后的兆芯與海光,都實力大增。兆芯對威盛的交易可謂一石三鳥,獲得了CPU研發(fā)團隊、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),加上國產(chǎn)加密算法,在商用服務(wù)器起量很快。

然而,無論是買,還是租,代價都不菲,兆芯與海光分別花了20億元以上;但確實很快便砸出了聲響。兆芯成立兩年后便實現(xiàn)了量產(chǎn),賣了一萬多套。海光在今年上半年營收2.7億,凈利潤6000多萬。

引進路線看起來立竿見影,但當(dāng)海光被列入美國實體清單,緩過氣的AMD表示最新架構(gòu)不再對海光授權(quán);而上海兆芯也面臨著專利瑕疵時,我們才發(fā)現(xiàn),引進也不是萬金油。

與此同時,中國大陸地區(qū)的x86人才極為薄弱,“拿來主義”能否進化到“吸收創(chuàng)新”,要打一個很大的問號。如果只能停留在對x86硬件層面的拷貝與粘貼,那么很難深入地去搞研發(fā),并且滿足高安保級別和消費者市場的需求。

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

3、另起爐灶

從2001年進入中國以來,ARM給人的印象是“中國科技公司的老朋友”: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,國產(chǎn)CPU開始基于ARM架構(gòu)自主研發(fā),試圖做到與x86架構(gòu)一樣的性能,從而實現(xiàn)更深層次的替代。

事實證明,國產(chǎn)CPU做的確實不錯,而且是給ARM助攻。

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

這個發(fā)布,在業(yè)界引起了不小的轟動,但隨后國內(nèi)的輿論,卻又讓飛騰經(jīng)歷了名利場的殘酷:飛騰“媲美英特爾”體的宣傳“令人震驚”,大眾認為一個語焉不詳?shù)哪罡迨桨l(fā)布會,一定隱藏著蒙騙國家補貼的驚天秘密。甚至有人在網(wǎng)絡(luò)上號召群眾發(fā)起一場針對國產(chǎn)CPU的監(jiān)督運動。

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

飛騰的商用服務(wù)器和桌面CPU制程分別達到了28nm和16nm,基本符合國內(nèi)特定場景使用;而且聯(lián)合了基于開源Linux研發(fā)的麒麟操作系統(tǒng),在臺式機上可運行200萬安卓應(yīng)用;同時,也通過資本加速,飛騰整體并入上市公司中國長城,方便配套整機。

近兩年國產(chǎn)替代意識的迅速覺醒,更是讓飛騰走上了快車道。2018年,飛騰賣出了20萬塊基于ARM架構(gòu)的CPU,2019年營收增長三倍,2020上半年營收3.4億,已超過去年全年。而其跨越式的發(fā)展,得益于多路并進、“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,華為介入了戰(zhàn)場,而且一出手就是大軍團作戰(zhàn),在服務(wù)器CPU市場高舉高打。

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進入中國電信采購名單。

華為此番凌厲攻勢,一如當(dāng)年在程控交換機市場的打法,綁定各地電信局,共榮共存,最終憑借技術(shù)升級和渠道,完成了對交換機的國產(chǎn)化。

國產(chǎn)CPU放棄Intel、另起ARM爐灶,燒得確實很旺。但ARM也在美國禁令下?lián)u擺不定,甚至有被出售的風(fēng)險,因此,一些觀察者認為,國內(nèi)基于ARM架構(gòu)的CPU假國產(chǎn)之名,行ARM之實,為“假洋鬼子”,實際上還是不夠自主可控:如果斷供了,同樣是遭殃,拿著一個過時的永久架構(gòu),遲早會被別人擊敗。

兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),問題又回到了原點:我們究竟要實現(xiàn)什么程度的自主?國產(chǎn)化應(yīng)該遵循何種步驟?

4、尾聲

從2000年到現(xiàn)在,國產(chǎn)CPU先后走了三條路線:

自主派,執(zhí)著于對抗英特爾的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)出了一座中國人享有完全掌控力的CPU城堡:

市場派,延續(xù)了改革開放以來的一貫技術(shù)路線:引進、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)實力,在ARM與英特爾的競賽中,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。

看似不同的三條路線,實際上都是為了兩大訴求:自主安全可控,滿足市場需要。但這兩個訴求,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。

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

在過去,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。

編 輯:王洪艷
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