近年來，中國政府大力發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，國產(chǎn)CPU如同雨后春筍般成長起來。不過，雖然一些CPU公司宣傳自己的CPU對標(biāo)英特爾，比如華為宣傳鯤鵬920性能超出業(yè)界標(biāo)桿25%，同時，能效比優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿30%。但在商業(yè)市場上英特爾依然居于統(tǒng)治地位。那么，國產(chǎn)CPU性能到底怎么樣，和英特爾的差距到底在哪里?鐵流對以下國產(chǎn)CPU做一個簡單盤點(diǎn)。
X86陣營：瀾起、海光、兆芯
2016年起，瀾起科技與Intel、清華大學(xué)合作，開發(fā)出安全可控CPU，并結(jié)合瀾起科技安全內(nèi)存模組推出安全可控的高性能服務(wù)器平臺，在業(yè)界首次實現(xiàn)了硬件級實時安全監(jiān)控功能，并可用于人工智能領(lǐng)域。
瀾起科技官方介紹：
津逮服務(wù)器平臺是在英特爾至強(qiáng)通用處理器技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合了清華大學(xué)可重構(gòu)計算處理器(RCP)模塊以及瀾起科技混合安全內(nèi)存模組(HSDIMM®)，構(gòu)成了動態(tài)安全監(jiān)控技術(shù)(DSC)，以滿足國內(nèi)數(shù)據(jù)中心對高安全、高性能計算的迫切應(yīng)用需求。
津逮CPU其實就是在Intel CPU上加一個所謂的安全模塊，是CPU+ASIC，CPU直接用英特爾的，ASIC國內(nèi)單位自己做。就性能來說，由于本身用的就是英特爾的X86 CPU，因而在性能上是可以媲美英特爾的CPU的。問題就在于，增加一個ASIC會導(dǎo)致額外封裝成本，以及ASIC本身也有成本，因而能不能把成本控制下來是關(guān)鍵。另外，在采用英特爾的X86 CPU只加一個ASIC的情況下，能否保證100%安全可控，這也是需要時間檢驗的問題。
海光是AMD和曙光成立的合資公司。在銳龍問世前，AMD在商業(yè)上被英特爾壓著打，因而向中國大陸拋出橄欖枝，成立合資公司，并將Zen的源代碼和設(shè)計文檔等技術(shù)資料授予合資公司。就性能來說，Zen是屬于國際一流水平的，是具有市場競爭力的技術(shù)，這一點(diǎn)從AMD股價在過去幾年上漲800%就能體現(xiàn)出來。據(jù)說海光已經(jīng)在進(jìn)行產(chǎn)品的迭代創(chuàng)新，如果能夠把技術(shù)消化吸收，并把成本控制下來，在商業(yè)市場和英特爾搶飯碗，那是挺好的。
兆芯是上海國資與中國臺灣VIA成立的合資公司。由于在市場上被英特爾吊打，VIA選擇到中國大陸合資。在十二五期間，合資公司承接了核高基01專項，獲得了海量資金扶持。兆芯通過引進(jìn)VIA的技術(shù)，做了數(shù)代改進(jìn)，最新的KX6000，把主頻做到3.0G，性能達(dá)到老一代AMD處理器的水平，如果能夠把成本降下來，那么在上網(wǎng)本、瘦客戶端等平臺上還是有一定潛力的。誠然，兆芯CPU性能提升比較明顯，但和瀾起津逮CPU和海光CPU在性能上還是有不小差距——瀾起和海光估35分以上(SPECint2006，GCC)，兆芯估計在20分上下(SPECint2006，GCC，用ICC編譯器有接近30分，當(dāng)然，瀾起和海光用ICC編譯器，跑分也會暴漲)。就兆芯而言，由于屬于X86陣營，生態(tài)并非制約兆芯的因素，CPU性能和價格才是兆芯要解決的當(dāng)務(wù)之急。
ARM陣營：ARM mini China、華為、飛騰、華芯通
隨著中國掀起芯片熱，ARM也來大陸開設(shè)合資公司。
之后，一些網(wǎng)友也把中方占股 ARM mini China 51%的股份視為中國可以通過這種方式不再懼怕國外制裁。但是，ARM mini China 51%本身就是一個空殼公司，成立這家公司本身就是孫正義拿來割韭菜的，而ARM mini China 可以讓國內(nèi)ARM陣營廠商不懼怕制裁更是無稽之談。
數(shù)月前，ARM決定制裁華為，由中資控股51%的ARM mini China與ARM保持一致步調(diào)共同制裁華為，這足以說明，ARM mini China對于中國實現(xiàn)CPU自主可控沒有任何關(guān)系，就是國內(nèi)外資本勾結(jié)割韭菜的工具。
多年前，ARM服務(wù)器被業(yè)界炒的火熱，被熱炒的程度不亞于現(xiàn)在的RISC-V，ARM服務(wù)器CPU被諸多行業(yè)人士看好，并認(rèn)為有希望取代X86，或侵蝕部分X86服務(wù)器CPU市場。于是，AMD、高通、博通等一大批知名國外公司相繼參與，華為和飛騰也加入這波浪潮。
華為的ARM服務(wù)器CPU獲得了核高基等國家資源的扶持。其ARM服務(wù)器有Hi1610、Hi1612、Hi1616、Hi1620。Hi1616就是鯤鵬916，Hi1620就是鯤鵬920，華為宣傳鯤鵬920性能超出業(yè)界標(biāo)桿25%，同時，能效比優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿30%。
就芯片設(shè)計本身來說，Hi1610、Hi1612是買A57做集成，Hi1616是買A72做集成。Hi1620雖然華為官方宣傳自主，但根據(jù)技術(shù)發(fā)展一般規(guī)律來看，應(yīng)該是站在巨人肩膀上的產(chǎn)物——從實踐上看，Intel、IBM、AMD、ARM、蘋果的發(fā)展歷程中，技術(shù)都有迭代演進(jìn)的發(fā)展過程，每一代源代碼修改一般不會超過25%。像蘋果中途插入，也是站在ARM的肩膀上，基于ARM公版內(nèi)核修改——拿ARM A8、A9、A15改了三代做了五款處理器。以至于ARM還表示，因為A8、A9、A15有漏洞，所以搭載蘋果A4、A5、A5X、A6、A6X處理器的設(shè)備也存在隱患......一步登天，而且100%自己寫的這種情況，實在有違事物發(fā)展一般規(guī)律。伯利克非常牛，做RISC-V，也是一步一個腳印，技術(shù)迭代演進(jìn)，不存在一步登天的情況。
飛騰的ARM服務(wù)器和華為的發(fā)展模式類似。飛騰已經(jīng)研發(fā)了FT1500A、FT2000、FT2000plus等幾款芯片，其中，F(xiàn)T2000plus雖然在單核性能上與英特爾差距較大，但在多核上飛騰對標(biāo)英特爾E5處理器。目前，華為和飛騰已經(jīng)走上了消化吸收再創(chuàng)新的道路。
華芯通是貴州政府與高通成立的合資公司。2012年，高通公司開始計劃發(fā)展服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)，最初的想法是將移動芯片的節(jié)能特性與強(qiáng)悍的設(shè)計能力結(jié)合，吸引諸如微軟和谷歌等數(shù)據(jù)中心這些客戶。因為微軟、谷歌希望節(jié)省運(yùn)營成本，并在價格談判中需要與英特爾達(dá)成平衡。
之后，高通從Intel、IBM、AMD挖人，在北卡羅來納州羅利成立設(shè)計中心，開啟了ARM服務(wù)器芯片計劃。在巔峰時期，這個團(tuán)隊曾經(jīng)擁有上千名員工。
在2016年1月，貴州省人民政府與高通簽訂協(xié)議，宣布共同組建一家合資企業(yè)，高通將向合資公司提供其服務(wù)器芯片專有技術(shù)，支持新公司在未來的發(fā)展。
根據(jù)公開消息，華芯通首期注冊資本18.5億元(約2.8億美元)，貴州方面占股55%，高通方面占股45%。雖然這項合資一度被非常看好，但在2019年4月底，華芯通宣布關(guān)門。
ARM服務(wù)器 CPU有三個問題，一是性能，二是生態(tài)，三是價格。
就性能來說，雖然華為和飛騰紛紛用PPT對標(biāo)，甚至“吊打”英特爾，但其實是用48核、64核對戰(zhàn)英特爾14核、28核。國產(chǎn)ARM CPU在單核性能上與英特爾還是有不小差距的，因而只能用堆核心數(shù)來對比多核性能。然而，CPU最關(guān)鍵的恰恰是單核性能，實踐證明，強(qiáng)勁的單核性能+超線程才是最優(yōu)解。單核性能上不去，盲目堆核心數(shù)是邪路。
就生態(tài)來說，雖然早在4、5年前業(yè)界就盛傳ARM在服務(wù)器上的生態(tài)會很豐富，但時至今日，當(dāng)年夸下的海口依然只是PPT。X86在PC和服務(wù)器上的優(yōu)勢異常穩(wěn)固。
就價格來說，芯片的價格與產(chǎn)量息息相關(guān)，在這方面，英特爾相對于國產(chǎn)ARM CPU有明顯優(yōu)勢。加上國產(chǎn)ARM服務(wù)器CPU普遍采用堆核心數(shù)量的做法，這又進(jìn)一步加大了芯片的成本，因而這些國產(chǎn)ARM服務(wù)器CPU反而比英特爾賣的更貴。
高通、AMD等國外巨頭之所以放棄ARM服務(wù)器CPU，華芯通之所以關(guān)門，根源就在于純商業(yè)模式下，ARM服務(wù)器CPU走不通。正是因此，華為和飛騰都往央采和安全可控市場沖。
MIPS/SW64:龍芯、申威
龍芯成立于2001年。龍芯的名字會使很多人以為龍芯是舉國之力打造的CPU，誠然，在“十五”期間龍芯獲得國家較大扶持，在“十一五”期間，由于“漢芯事件”，政策上加大了對芯片項目的審核力度，國家對芯片項目的撥款變得“非常謹(jǐn)慎”，這使國家資金遲遲沒有到位，是李國杰院士用計算所的經(jīng)費(fèi)支持龍芯研發(fā)。在“十二五”之后，國家資源大力扶持兆芯和華為，核高基等國家項目基本對龍芯斷奶，龍芯只能自己賺錢和依靠投資人的投資養(yǎng)活自己。在過去18年的時間里，國家只給了龍芯5億多的經(jīng)費(fèi)。正是因為囊中羞澀，使龍芯在“斷奶后”，芯片的制造工藝上普遍落后于同時期其他國產(chǎn)CPU，比如2015年前后問世的龍芯3A2000，工藝為40nm，而在此時，國內(nèi)同行CPU的工藝大多為28nm。2019年問世的龍芯3A4000，制造工藝為28nm，國內(nèi)同行的工藝普遍為7/16nm。
雖然很窮，但就CPU最關(guān)鍵的單核性能來說，龍芯依靠自己的芯片設(shè)計能力，在制造工藝落后1-2代的情況下，單核性能進(jìn)步迅速，達(dá)到20分(SPECint2006)。誠然，龍芯這幾年進(jìn)步很快，但CPU性能和生態(tài)與英特爾的差距還是非常明顯的，想要在商業(yè)市場上與英特爾同臺競技，恐怕還要5至10年的時間。
SW由相關(guān)單位設(shè)計，在超算上非常成功，神威太湖之光曾經(jīng)多次在TOP500上名列第一，即便現(xiàn)在依然位居第三。在超算上取得成功后，SW開始把服務(wù)器作為發(fā)力的方向，2019年會有SW3231問世，2020年SW3232會問世。就單核性能來說，SW3232的預(yù)定目標(biāo)是25分(SPECint2006)左右，如果能夠達(dá)到預(yù)期性能，且能夠解決軟件生態(tài)的問題。那么，在一定范圍內(nèi)小規(guī)模推廣是可以期待的。
RISC-V
近年來，RISC-V被炒的非常火。國內(nèi)一些機(jī)構(gòu)之所以選擇RISC-V，也是因為想借助目前掀起的RISC-V熱潮，認(rèn)為RISC-V會有前途，將來可能會有一定生態(tài)，這樣國內(nèi)單位可以去兼容這個現(xiàn)有的生態(tài)。
現(xiàn)在，輿論上和行業(yè)里部分人認(rèn)為RISC-V已經(jīng)過度炒作，過度拔高RISC-V的前景。這種炒作和幾年前高調(diào)炒作ARM進(jìn)軍服務(wù)器CPU，ARM前景無限非常類似。
就純商業(yè)模式來看，智能手機(jī)、平板玩X86與在PC、服務(wù)器上玩ARM都注定要失敗。
數(shù)年前，在英特爾的高額補(bǔ)貼下，國內(nèi)一些廠商與英特爾合作在手機(jī)和平板上推X86，結(jié)果是英特爾虧損超過100億美元，導(dǎo)致其壯士斷腕。
ARM服務(wù)器在全球范圍內(nèi)退潮，高通、ARM、博通等公司已經(jīng)用實踐證明，純粹的商業(yè)模式下，ARM服務(wù)器沒戲。在國內(nèi)外，X86依舊牢牢統(tǒng)治著市場，ARM服務(wù)器也就隔三岔五，個別廠商宣傳一下，用PPT吊打英特爾來顯示存在感。
可以說，在純商業(yè)模式下完全依賴“看不見的手”進(jìn)行調(diào)控，后來者想要擠掉英特爾、ARM在各自強(qiáng)勢領(lǐng)域的市場份額，是根本不可能完成的任務(wù)。
只有通過“看得見的手”進(jìn)行調(diào)控，后來者才能有一個茁壯成長的機(jī)會，以“農(nóng)村包圍城市”和“二十年磨一劍”的方式逐步侵蝕英特爾和ARM的市場。
因此，對于RISC-V而言，單純依靠市場的力量，能夠做的是在嵌入式方面有所作為，比如在物聯(lián)網(wǎng)的大潮下，做一些嵌入式應(yīng)用，無法在PC和服務(wù)器這類對性能要求較高的市場有所作為。因為在這些方面依靠市場力量搞RISC-V，就會在PC和服務(wù)器推ARM，就如同在移動端推X86一樣悲劇。
RISC-V對于中國在桌面和服務(wù)器CPU上的問題于事無補(bǔ)，而就嵌入式來說，自主CPU已經(jīng)在一些行業(yè)有一定應(yīng)用，RISC-V也不是唯一項，因而，對于中國來說，RISC-V只是在嵌入式CPU上的一個補(bǔ)充。如果RISC-V能像媒體炒作的那樣興起，那么，有望在嵌入式市場割據(jù)一方，但對于解決中國高性能CPU受制于英特爾的問題無能無力。
國產(chǎn)CPU宜良性競爭
鐵流認(rèn)為，國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件最理想的狀態(tài)，就是國內(nèi)所有CPU公司圍繞一套指令集設(shè)計CPU，誰的CPU好就用誰的，軟件廠商圍繞這套指令集建生態(tài)。然而，由于現(xiàn)在中國CPU已經(jīng)集齊了X86、ARM、Power、SPARC、MIPS、RISC-V等諸多指令集，通過行政指令集強(qiáng)行合并團(tuán)隊并不現(xiàn)實。因而比較現(xiàn)實的做法是通過市場競爭優(yōu)勝劣汰，走類似于美國當(dāng)年的道路。如果要通過市場競爭實現(xiàn)優(yōu)勝劣汰，一個前提就是必須有良好的規(guī)則，否則只能是“劣幣驅(qū)逐良幣”。
首先，不宜搞拉偏架式幫扶補(bǔ)貼。近年來，國家對集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持力度很大，個別公司通過核高基等項目獲得了數(shù)十億的資金。誠然，國家對于落后產(chǎn)業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼幫助產(chǎn)業(yè)發(fā)展是理所當(dāng)然的，但補(bǔ)貼也要講究方式方法，政府資金可以“扶一程”、“送一程”，之后就應(yīng)該讓企業(yè)到市場中去自謀生路了。特別是對ARM服務(wù)器這種商業(yè)市場上已經(jīng)被高通、AMD、華芯通等公司證明商業(yè)上是死路，又在實踐上被證明存在制裁風(fēng)險的東西，國家資源不宜過度補(bǔ)貼，更不宜用行政指令指定品牌在安全市場強(qiáng)推。總是依靠補(bǔ)貼和行政指令“照顧”，只能變成溫室里的花朵，無法成為參天大樹，必須在市場中歷練，經(jīng)歷風(fēng)雨后才能茁壯成長。
鐵流認(rèn)為，應(yīng)用是國產(chǎn)CPU成長的階梯，國家應(yīng)當(dāng)從應(yīng)用上動腦筋，幫助國產(chǎn)CPU用起來，通過這種方式幫助國產(chǎn)CPU成長，而不是過去那種給錢式幫扶。即便是補(bǔ)貼，就補(bǔ)貼一下流片費(fèi)用就可以了。而且補(bǔ)貼流片費(fèi)用必須使用本土晶圓廠的工藝，因為這樣可以幫助本土晶圓廠成長，CPU公司不能拿境外晶圓廠去流片反而向國家要補(bǔ)貼。
其次，對于自主可控不能雙重標(biāo)準(zhǔn)。誠然，技術(shù)引進(jìn)也是掌握先進(jìn)技術(shù)的有效方式，而且過去有不少成功范例。比如引進(jìn)英國斯貝發(fā)動機(jī)，消化吸收后研發(fā)出渦扇9，引進(jìn)CMF56消化吸收開發(fā)出渦扇10，引進(jìn)蘇27后開發(fā)出J11系列和J15、J16戰(zhàn)機(jī)，引進(jìn)AP1000后開發(fā)出CAP1400。但問題在于，技術(shù)引進(jìn)一般都有仿制(山寨)——修改原始設(shè)計——再創(chuàng)新這樣一個過程。技術(shù)消化吸收是需要一定能力水平和一定時間的，引進(jìn)技術(shù)后立馬宣稱自主，這種做法是值得商榷的。某單位在引進(jìn)俄羅斯戰(zhàn)機(jī)后，對技術(shù)引進(jìn)消化吸收就有非常精辟的總結(jié)：“修改原始設(shè)計要慎之又慎”。
對于技術(shù)引進(jìn)，真正關(guān)鍵的在于能力。海光、華為、兆芯都在吸收消化引進(jìn)的技術(shù)，都是拿到了真東西。海光是完整CPU內(nèi)核及源代碼，兆芯從VIA獲得了源碼，華為也由ARM公司授權(quán)獲得技術(shù)。這三家公司都在走技術(shù)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的道路，關(guān)鍵是要形成自己的設(shè)計能力，開發(fā)出自己的獨(dú)立產(chǎn)品和IP。相比之下，瀾起只是把英特爾的X86 CPU和國內(nèi)開發(fā)的ASIC模塊封裝在一起，并沒有掌握核心技術(shù)。
這里在對X86和ARM授權(quán)多說幾句。網(wǎng)上總有不明真相的群眾認(rèn)為X86授權(quán)有問題，而ARM授權(quán)沒問題。但實際上，X86和ARM授權(quán)都是存在瑕疵的，也都有回旋的余地。
就海光來說，英特爾和AMD之間的X86交叉授權(quán)背景復(fù)雜，交叉技術(shù)授權(quán)符合美國法律法規(guī)，如果英特爾拿這個去制約AMD的生意，就會受到美國國內(nèi)的反壟斷制裁，這對英特爾更嚴(yán)重更致命，以至于網(wǎng)友調(diào)侃，“農(nóng)企要掛了，英特爾又得去送錢”。
像當(dāng)下這種敏感時期，中美也是斗而不破的，即便華為被列入“實體名單”，即便ARM宣布遵守川普禁令，但還是有回旋余地——川普并沒有一上來就全面封殺，而是給了90天寬限期，而寬限期還未結(jié)束，在G20碰面之后，川普明顯就松口了。可以說，川普的目的“以戰(zhàn)促和”，在談判中拿制裁華為做籌碼逼迫中國讓步。
真正碰到中美撕破臉了，那么，一切中國使用的由美國控制的專利技術(shù)，軟件、硬件全都無法幸免，中國商業(yè)社會有可能會癱瘓，廣大網(wǎng)友奉為神的華為麒麟也得完蛋。
因此，X86和ARM都存在瑕疵，也都有回旋的余地。一些ARM支持者以X86授權(quán)攻擊X86 CPU，但卻對ARM授權(quán)的風(fēng)險視而不見，并把ARM芯片往安全市場沖，這是值得商榷的。
最后，安全市場和商業(yè)市場應(yīng)當(dāng)齊頭并進(jìn)。首先要明確一點(diǎn)，中國還做不到使用國產(chǎn)EDA、原材料、設(shè)備、工藝完成國產(chǎn)CPU的設(shè)計、制造、封裝，因而自主可控是相對概念。也正因此，鐵流在以前文章里強(qiáng)調(diào)，宜不過分追求芯片性能，而應(yīng)追求技術(shù)自主化，建立“紅色產(chǎn)業(yè)鏈”。就安全市場來說，應(yīng)當(dāng)作為中國自己IT技術(shù)體系的孵化地。因為歷史證明，如果做不到“洋人有啥，我們有啥”，就會被欺負(fù)，建立中國自己IT技術(shù)體系是實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。鐵流認(rèn)為，在 已經(jīng)有成功樣本的情況下，特殊行業(yè)國產(chǎn)化替代的步伐可以邁的再大一些。
而就商業(yè)市場來說，還是應(yīng)當(dāng)讓商業(yè)法則發(fā)揮作用，政府應(yīng)當(dāng)作為規(guī)則的維護(hù)者，而不應(yīng)當(dāng)過度干涉商業(yè)市場。畢竟中國商業(yè)市場的規(guī)模太大，如果使用補(bǔ)貼手段扭曲市場規(guī)律，所需要消耗的資金太高，在當(dāng)下地方債務(wù)不樂觀的情況下，缺乏可操作性。就商業(yè)市場來說，如果與英特爾同屬X86陣營的海光、兆芯這些合資CPU能夠把市場份額從英特爾手里搶回一部分，那也是非常好的。因為這樣一來，可以把更多的利潤留在國內(nèi)，并且鍛煉自己的隊伍。
鐵流的看法是，就商業(yè)市場，以及對X86生態(tài)和性能有要求的特殊市場，海光是目前性能表現(xiàn)不錯，且技術(shù)上存在消化吸收可能性的選擇。問題在于成本控制水平，價格有沒有競爭力。就建立中國版Wintel來說，龍芯和申威可以期待，但短期在商業(yè)市場缺乏競爭力，需要二十年磨一劍打持久戰(zhàn)。
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