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中国CPU之殇美国送来解决方案?

来源:优游彩票ub8登录    发布时间:2023-11-21 10:14:28

  现在关心国产芯片的人挺多,其中CPU是一个非常受关注的芯片。自媒体经常传来中国某某CPU取得突破的消息,可能会给你一个国产CPU捷报频传的印象。

  可惜,自媒体上靠吹牛抓眼球的文章多。真实情况是,国产CPU长期以来发展得不怎么样;不仅发展得不好,而且直到不久以前都看不到希望。在可见的将来,您和您公司的电脑里主芯片仍然会来自美国的Intel或AMD,您的手机里的主芯片仍然会是基于英国ARM内核开发的产品。

  中国人是有CPU情结的。早在本世纪初,国家就投入巨资(按当时的标准)进行CPU研发,后来成为了某芯公司。算起来,都超过20年了。当时很多人听说过的第一个芯片就是电脑里的CPU,做CPU就是要争气。

  2000年,张汝京在上海创办中芯国际,得到上海市政府的全力支持,早期股东包括上海实业、摩托罗拉、北大青鸟 (北大微电子所)、高盛、淡马锡等

  但当时把目标定在英特尔Intel,是个战略错误。那时候中国政府投入的巨资,十年期间花了几个亿,大约就是人家一天的研发经费。半导体芯片是一个非常广阔的天地,在中国芯片刚刚起步的时候瞄准CPU,就好像秋收起义以后马上去打南京或上海。

  作为史上最成功的芯片公司,Intel有两大在全球范围内无可比拟的优势。第一个就是它不仅拥有强大的芯片设计能力,还拥有最先进的集成电路生产的基本工艺。单凭这一点,就打败了硅谷所有的竞争对手。但这几年,这个优势没那么重要了。台积电逐渐在晶圆制造领域超过了Intel,让它最大的竞争对手AMD赚到了便宜。

  第二个更重要,就是专利壁垒,不光其电路设计有知识产权,它的指令集同样有知识产权。指令集是软件和CPU之间的语言。这就从另一方面代表着,就算你可以绕开人家数千个电路设计的专利,设计出一个可以做同样事情的CPU,可以跑同样的程序,但依旧侵犯了人家的知识产权。而你如果自己发明一套指令集,那样的CPU没有用!

  除非你首先开发像编译器那样的工具软件,再求着全世界的软件公司,从操作系统,到浏览器,即时通讯、游戏等等,都为你的CPU重新的编译。可你一个没有多大市场的新公司,哪个软件公司愿意花钱投入,为你的机器重新调试呢?

  一个新的CPU,最大的困难是什么?生态、生态、生态,重要的事情说三遍。用的人多,才会有基于这个CPU的各种应用软件,才会有人来买这个CPU。如果一个领域已经有一种CPU已经建立了生态系统,后来者绝大多数都是绝对没机会的,无法打破这个循环。Intel打败了所有的竞争对手后,实质上垄断了电脑市场,为了防止反垄断诉讼,只把指令集授权给AMD等少数几个公司。

  但是在Intel称霸CPU后,仍然有另一家公司却抓住了机会崛起,这就是英国的ARM。随着数字技术的发展,不仅电脑需要CPU,很多家用电器,从冰箱、微波炉甚至热水器,都需要运行一点儿程序,需要一个简单的CPU。

  这些芯片销售价格很低,Intel自然看不上。ARM就在90年代初,从这里起步。他们采用了一种新的商务模式,不自行销售芯片,而是把自研的CPU内核授权给各个芯片厂家,作为一个IP嵌入。他们的指令集也是被专利保护的,你也可以花一笔很高的费用,取得指令集的授权,自行设计CPU。ARM靠正确的市场定位加创新的商业模式取得了成功。

  20世纪90年代,苹果公司首席执行官约翰·斯卡利展示牛顿掌上电脑,配备了低功耗和高效能的ARM芯片

  新世纪初,就在中国人刚刚开始做CPU的时候,智能手机产业兴起了。那时候功能手机的生态环境还没有成熟,没有生态环境的困难,ARM抓住了这个历史机遇打入并逐步占领了手机市场。

  Intel不是不想要手机市场,但一个成功公司都有路径依赖,能做高端的复杂的CPU,做简单的、低成本的、特别是低能耗的CPU,偏偏比不过ARM。智能手机的兴起让ARM成为世界一流公司。现在使用ARM内核的芯片一年销售超过300亿颗。

  须知全世界人口才70亿,你身边有很多ARM芯片,只是你不知道。今天,一辆汽车从电动车窗、电动座椅到引擎盖下面,到处都需要数字控制芯片,这类芯片叫MCU。一辆汽车需要上百个MCU,大部分都是基于ARM内核设计的。ARM在吃下了平板电脑后,已经开始在服务器市场向Intel进攻。

  反观中国某芯,不管性能好不好,都很难卖。不过国家想养一家芯片公司还是做得到的。他们被迫自己进行软件和硬件的集成,销售整个电脑,卖给军队。正规的芯片公司会把微利的苦差事丢给联想那样的下游企业。

  2013年,斯诺登爆料了美国的棱镜门。中国政府开始高度重视数字产品的国家安全,推动核心芯片以及核心软件的国产化。中国开始有了一个信创产业,CPU是这个产业的重要根基。彼时的中国已经不再是吴下阿蒙,有钱有人。不仅可以购买国外的公司和技术,硅谷和欧洲的海归推动了中国芯片行业的发展,其中很有一些人敢拍胸脯去做CPU的。

  中国的CPU,应该迎来一个大发展吧?结果是,情况更糟了!中国特色是内卷,没有一个行业是没有竞争的。一时间,至少冒出五六家CPU公司,有的是完全自主开发的,有的是买国外的技术,都号称是自主可控。购买国外技术,如果把源码一起买来,消化吸收,叫自主可控也没毛病。但信创市场毕竟没有外面的世界大,又被五六家分割,每一家都赚不到大钱。

  在硅谷,Intel靠市场竞争绞杀了所有的对手。中国这个情况,每一家都有不同的地方或政府部门的支持,一时半会儿谁也死不了;所以谁也没机会靠信创市场成长起来,走出去变成全球级的公司。

  更重要的,五六家CPU公司都使用不同的指令集,这严重影响了软件应用的发展和产业的整体效率。市场越大效率越高,这是常识。须知Intel联合微软统一了电脑行业,大大地促进了电脑的普及应用,中国互联网的崛起也受益于此。而ARM联合谷歌的安卓称霸智能手机,帮助了中国手机行业的发展。

  中国企业似乎不善于建公共平台,但非常善于在别人的平台上竞争和发展。经过一番内卷,智能手机的一只虎(华为)和几匹狼(oppo,VIVO,小米等)成长起来,而十几年前众多的洋品牌手机已经没剩下几个了,连曾经不可一世的诺基亚和摩托罗拉都烟消云散。要不是美国开始打科技战,华为这会儿已经把苹果咬得遍体鳞伤了。说实在的,要不是先后遇到国家安全和卡脖子的问题,中国人没必要自己做CPU。

  最近听一位业内的老专家讲:一位高层领导询问,中国的CPU该怎么办?他回答说:您随便挑一个就好。我们懂行的人都知道,在五六家中闭着眼睛挑一个,肯定不会错。要说技术谁家好,各有千秋,找专家论证肯定众说纷纭。历史上市场的胜利者也不一定是技术最先进的,被Intel绞杀的Sun Sparc,PowerPC,技术就未必比它差。重要的是指令集统一,应用软件兼容,行业才能发展。

  但领导被吓回去了。因为这个过程不可能公平公正,万一选错了,还要终身追责。

  就在中国CPU不知道往何处去的时候,美国人送来了礼物。RISC-V的创始人,是一群理想主义者,他们认为,靠私有的指令集垄断市场是不对的。RISC-V这套指令集,最早是加州大学伯克利分校由图灵奖得主David Patterson主持的实验室里,一名教授带着两个研究生在2010年设计的。

  2015年RISC-V成立了国际组织,让指令集免费被所有厂家使用,大家可以在软件兼容的条件下公平竞争,也可以自行发展这个指令集做进一步的创新;甚至也可以进一步把自己CPU的设计开源,给所有人免费使用(应该只是一些低端产品)。中美科技战爆发后,这些人还把总部从美国搬到了瑞士,宣布保持政治中立。

  就像Linux开源操作系统极大地促进了信息产业的发展(手机的安卓系统是基于Linux开发的),很多人认为开源CPU也会带来行业的巨变。对于芯片设计公司,免费或低成本的CPU内核是一个很大的诱惑,首先受到威胁的就是ARM。但做出放弃ARM的决定并不容易,原因就是生态、生态、生态。

  然而就在这个时候,美国政府送来了礼物:2018年4月中美贸易战打响,美国迫使ARM一度中断了对华为的业务。做企业最怕不可控的风险,一时间芯片公司人人自危。ARM尝试过在中国成立合资公司支持中国业务,但合资公司出现了内部问题。今年ARM终于把最新的V9指令集授权给了华为。静悄悄地,RISC-V在中国起来了。

  据报道2022年全球销售了100亿颗使用RISC-V架构的处理器,其中一半来自中国。CPU内核IP的供应商,美国的SiFive,欧洲的Codasip,中国台湾的Andes以及大陆的阿里平头哥和芯来科技开始群雄逐鹿。

  RISC-V国际基金会的会员数量在不断增长。预计到2025年,RISC-V架构芯片的出货量有望突破800亿颗

  RISC-V的会员中,有华为、阿里、腾讯、中兴等众多实力强劲的中国公司。就这几年功夫,一个新的生态环境的建立,已经不可阻挡了。

  美国人终于注意到RISC-V,最近包括积极分子卢比奥在内的三名美国议员跳出来,要求拜登政府禁止美国人和美国公司与中国合作RISC-V技术。对此,RISC-V的负责人马上表态,说这是一个公开的工业标准,破坏它的全球化会扼杀科技创新。SiFive表示,如果这样做那将是一个悲剧。而中国企业呢?根本就不屑一顾。

  美国的体制与中国不同,在中国如果有政界人物对外国蛮横自大,一定会招致众多批评。而美国议员这样做,选票只会多不会少,也许还能借机寻租。美国人早已习惯老子天下第一,想收拾谁就收拾谁,国会充满了外交民粹。这几位没文化的议员哪里知道,既然已经公开了指令集,帮助中国企业开始了统一大业,除了先进工艺,你还能卡我们什么?

  目前由于摩尔定律快走到尽头了,数据吞吐能力又在制约性能的提高,传统CPU的技术路线快走不下去了。开源CPU提供了非常好的技术创新机会。美国如果真搞那样的制裁,只会打击硅谷SiFive这样优秀的创业公司,让中国企业偷着乐。

  SiFive业务开发副总裁Jack Kang批评美国的制裁措施是一场巨大悲剧

  面对这样一个有利的局面,中国应该怎么办?首先政府要欢迎和支持RISC-V,让这个在开放市场中成长起来的架构进入信创市场。原来的几家这芯那芯,不需要再刻意保护,让市场之间的竞争来决定幸存者。

  记住,在中美科技战中,美国是破坏全球化的一方,中国是倡导全球化的一方(只是要争取我们自己在全球化中最有利的位置)。我们欢迎自由的国际竞争。

  至于中国企业,要长点儿出息争口气。中国很有一些企业有实力做好、用好新的CPU,关键是不要只内斗,还要合作共同建设好新的公共平台,大企业有责任帮助推进行业的发展。RISC-V的一个风险就没有权威的标准制定者,各家可以独立发展,要是逐渐破坏了软件兼容性,就自己打败自己了。如果(可能性很小)美国真能迫使RISC-V国际组织排除中国公司,那我们自己把这样的平台管好就是了。

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