三家國(guó)產(chǎn)高端CPU廠商的探索實(shí)踐　

作者/ 迎九 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：在今年上半年深圳舉辦的“第一屆中國(guó)高端芯片高峰論壇”的“高端處理器發(fā)展戰(zhàn)略研討”上，龍芯、飛騰和兆芯介紹了其CPU發(fā)展思路、戰(zhàn)略及產(chǎn)品。

龍芯要“三分天下有其一”

　　投資與盈利狀況

　　CPU需要巨大的前期投入。龍芯經(jīng)歷了中央投資、地方投資和市場(chǎng)投資三個(gè)階段。從2015年開(kāi)始是市場(chǎng)投資階段，公司進(jìn)入了發(fā)展期，獲得了市場(chǎng)投資：國(guó)內(nèi)私募資本——鼎輝資本注資，2015年公司第一次實(shí)現(xiàn)了盈虧平衡，2016年盈利1500多萬(wàn)元。龍芯中科總裁胡偉武認(rèn)為，龍芯現(xiàn)在處于VC(風(fēng)險(xiǎn)投資)的后期。

　　三個(gè)岔路口

　　龍芯走過(guò)了三個(gè)需要選擇的叉路口。

　　第一是走市場(chǎng)化路還是學(xué)院派的道路。這看起來(lái)容易(肯定要走市場(chǎng)化道路)，但做起來(lái)很難，正所謂“知易行難”，難的是要專心致志，不腳踩兩只船，為此上百位科研骨干從中科院辭職。

　　第二個(gè)叉路口是自主研發(fā)還是引進(jìn)技術(shù)。龍芯選擇了自主研發(fā)，這是“知難行難”的事，因?yàn)橛⑻貭?、微軟等同行很?qiáng)大。

　　第三個(gè)叉路口是做產(chǎn)品還是建生態(tài)?做產(chǎn)品，就是定位在一個(gè)生態(tài)圈中，在已有的生態(tài)中做產(chǎn)品。另外是建自己的生態(tài)圈。龍芯選擇了建立“三分天下有其一”的自主軟硬件生態(tài)。這可謂“知更難行更難”。

　　因此，龍芯的道路是以安全可控為主題，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主線，以體系建設(shè)為目標(biāo)。

　　第二代產(chǎn)品已可以打價(jià)格戰(zhàn)

　　龍芯現(xiàn)在有三代產(chǎn)品。第一代是2013/2014年，做桌面和服務(wù)器CPU，稱為大CPU，定位與英特爾的酷睿、至強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)時(shí)是有差距的。因?yàn)楸M管個(gè)別指標(biāo)是世界領(lǐng)先的，但到市場(chǎng)一用，發(fā)現(xiàn)個(gè)別指標(biāo)高沒(méi)用，短板起了主要作用，因?yàn)榭蒲幸话闶呛苌倏紤]短板的。但短板在通用領(lǐng)域是不行的。不過(guò)，龍芯建立了產(chǎn)品和服務(wù)體系，通過(guò)差異化可以滿足不少單一需求，但是通用處理市場(chǎng)占有率很低。

　　2013年開(kāi)始部署第二代產(chǎn)品，2016/2017年慢慢推向市場(chǎng)。公司定義了四款芯片：3A/B2000、3A/B3000、2K1000、7A，還做了很多專用芯片。龍芯的自我評(píng)價(jià)是通用處理性能提高到原來(lái)的3~5倍，超過(guò)了英特爾的凌動(dòng)系列，可以滿足行業(yè)需求。

　　第二代產(chǎn)品轉(zhuǎn)型背后的邏輯是什么?

　　首先是多核CPU，當(dāng)時(shí)做16核還是64核?發(fā)現(xiàn)核多了沒(méi)用。重點(diǎn)是單核性能提高，先把雙核和四核做精，就像體育比賽主要靠運(yùn)動(dòng)員的個(gè)人素質(zhì)，靠人多取勝的只有拔河?！褒埿驹瓉?lái)的微結(jié)構(gòu)，與奔騰4差不多，新的微結(jié)構(gòu)和英特爾的酷睿是可比的?！焙鷤ノ浞Q。

　　專用芯片改成了追求以實(shí)用為前提的高性價(jià)比，對(duì)生態(tài)性能易發(fā)揮。例如衛(wèi)星上用的芯片賣得貴一些，收入也較高。龍芯還有一款水表專用芯片，單價(jià)兩百多元。專用芯片可以幫助龍芯賺錢。

　　第三代產(chǎn)品將于2019/2020年問(wèn)世。希望性能再提高1~2倍。

　　如果評(píng)價(jià)這三代芯片，英特爾的通用處理器在2010到2012年之間到了天花板，之后單核性能沒(méi)怎么提高。龍芯第一代產(chǎn)品是剛離開(kāi)地板，第二代產(chǎn)品已在半空，希望第三代產(chǎn)品接近國(guó)際主流產(chǎn)品的天花板。

　　而且第二代產(chǎn)品是可以滿足行業(yè)需求的。第二代產(chǎn)品的部分產(chǎn)品可以參與開(kāi)發(fā)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，例如專用芯片1C，上海的一家客戶把它做在了POS(銷售點(diǎn))終端機(jī)中，每年銷售數(shù)千臺(tái)。而且龍芯的一些芯片可以開(kāi)始打價(jià)格戰(zhàn)，例如3A/3B的芯片。

　　會(huì)做CPU不稀奇，難的是會(huì)做生態(tài)。

　　經(jīng)過(guò)多年努力，下游客戶中基于龍芯CPU的研發(fā)人員已經(jīng)達(dá)到了上萬(wàn)人，現(xiàn)在約有兩萬(wàn)人。生態(tài)建設(shè)已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)，完全可以知道在每一個(gè)局部都不如國(guó)外的情況下做好整體系統(tǒng)性能優(yōu)于國(guó)外系統(tǒng)。就像蘋果做的集約型系統(tǒng)，其CPU不如英特爾，操作系統(tǒng)不如微軟，但是用戶體驗(yàn)好，主要是做了集約化。所以判斷技術(shù)是否先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)不是看他跟美國(guó)人跟得緊不緊，而是看他跟應(yīng)用結(jié)合得緊不緊。建生態(tài)沒(méi)有那么難，關(guān)鍵是看他們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中對(duì)產(chǎn)業(yè)是否有深刻的理解。

　　胡偉武用毛主席的這句話形容龍芯目前的狀況：我們正在前進(jìn)，我們正在做我們的前人從來(lái)沒(méi)有做過(guò)的極其光榮偉大的事業(yè)。我們的目的一定要達(dá)到，我們的目的一定可以達(dá)到。

飛騰：加入開(kāi)放的ARM生態(tài)，看好定制化服務(wù)器市場(chǎng)

　　飛騰研發(fā)CPU已經(jīng)有二十多年了。這幾年介入到國(guó)際主流生態(tài)以后，獲得了開(kāi)放生態(tài)的很多益處。

　　國(guó)產(chǎn)CPU過(guò)去盡管有國(guó)家很多資金支持，為什么這么多年一直沒(méi)做好呢?天津飛騰信息技術(shù)有限公司總經(jīng)理谷虹有幾點(diǎn)體會(huì)。

　　一方面，我們一直是一個(gè)追趕者。最重要的是有很多壁壘，尤其是一些無(wú)法跨越的專利壁壘和市場(chǎng)壁壘。按理市場(chǎng)壁壘是可以跨越的，專利壁壘需要長(zhǎng)期積累。但有一些使用慣性和習(xí)慣，再加上CPU是龐大的應(yīng)用生態(tài)體系，所以讓市場(chǎng)壁壘貌似理論上可以跨越，實(shí)際上做起來(lái)是非常困難的。

　　在研究CPU的過(guò)程中，也有一些貌似的機(jī)會(huì)，例如曾經(jīng)遇到過(guò)一些學(xué)術(shù)界談到的瓶頸，但是實(shí)際上這些瓶頸并沒(méi)有真正轉(zhuǎn)變成國(guó)產(chǎn)CPU發(fā)展的契機(jī)。

　　總結(jié)起來(lái)，CPU的發(fā)展還有很多東西需要解決，例如關(guān)于無(wú)人、無(wú)錢、無(wú)雄心和無(wú)耐心等。最后一點(diǎn)，CPU的競(jìng)爭(zhēng)最終是一個(gè)體系的競(jìng)爭(zhēng)，如果僅僅做一款芯片，怎么樣讓大家都用起來(lái)?

　　但今天飛騰看到了新的機(jī)遇，可謂“天時(shí)、地利、人和”。

　　天時(shí)：互聯(lián)網(wǎng)催生新模式

　　“天時(shí)”是新的業(yè)務(wù)模式。之前的PC電腦促進(jìn)了英特爾與微軟的Wintel聯(lián)盟的發(fā)展，也促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)兩大巨頭的壟斷地位，今天互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代變化很大，例如用戶的使用習(xí)慣也發(fā)生了變化，也給我們帶來(lái)了很多機(jī)遇。

　　首先是新的商業(yè)模式：1.大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新。第一個(gè)特點(diǎn)是很多人到一個(gè)新的領(lǐng)域來(lái)，一個(gè)新的領(lǐng)域就要有細(xì)分市場(chǎng)，細(xì)分市場(chǎng)就為多樣化、定制化提供了條件。第二個(gè)特點(diǎn)是因?yàn)榇蠹叶紖⑴c進(jìn)來(lái)，與生態(tài)環(huán)境和開(kāi)源系統(tǒng)是相互促進(jìn)的。

　　2.垂直整合的提供商思維。整合商有一些性能的新應(yīng)用，會(huì)給無(wú)論是芯片、軟件、硬件都帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。

　　其次，這就催生了新的計(jì)算模式，包括海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、挖掘，實(shí)時(shí)、隨機(jī)的計(jì)算模式向傳統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)提出了挑戰(zhàn)，催生了高通量、高吞吐、高密度、高效能計(jì)算的需求。對(duì)于CPU從業(yè)者，如何適應(yīng)這些新的計(jì)算模式尚處于探索、嘗試階段。挑戰(zhàn)同時(shí)也是機(jī)遇，是新秩序確立的絕佳時(shí)機(jī)，希望這一次飛騰能夠真正抓住機(jī)遇，迎頭趕上。

　　地利：中國(guó)定制市場(chǎng)崛起

　　隨著中國(guó)市場(chǎng)的興起，確實(shí)為某些專業(yè)化和定制化服務(wù)提供了機(jī)遇，例如中國(guó)的服務(wù)器廠商也在崛起。有數(shù)據(jù)顯示，從2010年開(kāi)始，華為、浪潮和曙光服務(wù)器的量分別增長(zhǎng)了44%、20%、11%，提升幅度很大。BAT(百度、阿里巴巴、騰訊)推動(dòng)的天蝎計(jì)劃為定制服務(wù)器市場(chǎng)帶來(lái)機(jī)遇，中國(guó)本土化需求推動(dòng)深度定制。

　　人和：眾人參與

　　所謂眾人參與，就是開(kāi)放。CPU的開(kāi)放就是生態(tài)的開(kāi)放，意味著參與的人多、廠家也多。因?yàn)閰⑴c門檻低，會(huì)強(qiáng)調(diào)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，因此從某種程度上來(lái)說(shuō)，可以繞過(guò)和打破一些技術(shù)壁壘，這樣大家可以發(fā)揮各自所長(zhǎng)，一起來(lái)把這件事情做好。

　　CPU的生態(tài)是什么?主要是指令級(jí)體系結(jié)構(gòu)，開(kāi)放的是指令級(jí)結(jié)構(gòu)，諸如OpenPOWER、Openxx、ARM以及RISC—V等都是開(kāi)放的指令級(jí)，可以通過(guò)商業(yè)或協(xié)會(huì)途徑拿到這些指令級(jí)，基于這些指令級(jí)，可以考慮如何把CPU做好。因此開(kāi)放的生態(tài)也使深度的定制成為了可能。

　　至此，國(guó)產(chǎn)CPU的“天時(shí)、地利、人和”都有了，我們要做的是抓住機(jī)遇，也就是不能做落后的東西，要做先進(jìn)的東西，這樣才不會(huì)落后。因?yàn)樾酒难邪l(fā)一定要提前很多年，最終才會(huì)出來(lái)產(chǎn)品，它的研發(fā)產(chǎn)品和市場(chǎng)推廣一定要有前瞻性。對(duì)于技術(shù)體系更是如此，如果跟了一個(gè)落后的東西，未來(lái)會(huì)很辛苦，所以一定要跟著先進(jìn)的東西走。同時(shí)，即便是跟了最先進(jìn)的技術(shù)體系，也要把技術(shù)創(chuàng)新放在首位。在這種情況下，希望國(guó)家加強(qiáng)基礎(chǔ)人才的培訓(xùn)建設(shè)，為我們培養(yǎng)更多的專業(yè)人員。

　　對(duì)于市場(chǎng)，也有一個(gè)新的變化，諸如新的云應(yīng)用，所謂“云升端降”的態(tài)勢(shì)，因此對(duì)服務(wù)器就有了更多的需求。因?yàn)楝F(xiàn)在應(yīng)用的多種化，跟市場(chǎng)的密切相關(guān)也為我國(guó)服務(wù)器市場(chǎng)能夠取得話語(yǔ)權(quán)、占領(lǐng)一些細(xì)分市場(chǎng)提供了機(jī)會(huì)。在這種情況下，我們就不要在后面跟隨了。

　　新時(shí)代的模式

　　因?yàn)閺臉I(yè)CPU很多年，有時(shí)候有一個(gè)發(fā)展巔峰，出來(lái)了一款芯片，領(lǐng)導(dǎo)就會(huì)問(wèn)：你跟英特爾比差多少年?這確實(shí)是一個(gè)重要的對(duì)比指標(biāo)，但是不是英特爾這樣，我們也要這樣?現(xiàn)在時(shí)代在變，我們也需要換一種思維。今天已經(jīng)從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代進(jìn)入到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)階段，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)給我們帶來(lái)了很多不同的模式和特點(diǎn)，不宜亦步亦趨，堅(jiān)持開(kāi)放，及時(shí)換道，走出一條創(chuàng)新發(fā)展之路。

　　對(duì)開(kāi)放的幾個(gè)誤區(qū)

　　首先開(kāi)放并不意味著不自主，自主不是要封閉起來(lái)，自主是有發(fā)展權(quán)。傳統(tǒng)觀念是：如果不在我手上就不好發(fā)展，另外，開(kāi)放不意味著不跟著國(guó)際主流走，更不意味著不安全。飛騰的開(kāi)放有三個(gè)原則：1.主流+開(kāi)放，即堅(jiān)持跟著國(guó)際主流的技術(shù)路線走;2.自主+開(kāi)放，即堅(jiān)持自己的核心技術(shù);3.安全+開(kāi)放。

　　看好定制服務(wù)器

　　傳統(tǒng)的服務(wù)器架構(gòu)面臨一定的問(wèn)題：傳統(tǒng)服務(wù)器比較看重的是性能?，F(xiàn)在根據(jù)技術(shù)的發(fā)展，有時(shí)不僅關(guān)注性能，諸如每瓦特的性能，每刀的性能，每立方米的性能。在這種情況下，定制對(duì)于綜合的考量就會(huì)有很大提高。還有數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用也會(huì)日趨多樣化，根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行分配。

　　這為以前單一的，通用的架構(gòu)也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

　　還有同質(zhì)化，以前的服務(wù)器是同質(zhì)化嚴(yán)重，現(xiàn)在因?yàn)閼?yīng)用的多樣化，對(duì)服務(wù)器也有了新的需求。

　　定制化應(yīng)該關(guān)注幾個(gè)方面：1.TCO(整體性能的費(fèi)用);2.面向特定負(fù)載的優(yōu)化，也就是對(duì)于不同的應(yīng)用要面向這方面進(jìn)行優(yōu)化;3.以標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)代替定制;4.關(guān)注生態(tài)。

　　關(guān)于定制服務(wù)器，國(guó)際上目前也是潮流，例如國(guó)際上有開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目(OCP)組織，很多著名廠家參與其中。國(guó)內(nèi)有BAT廠家牽頭的天蝎計(jì)劃，現(xiàn)在已經(jīng)更名叫“中國(guó)開(kāi)放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)”，他們對(duì)服務(wù)器的定制也做出了一定的標(biāo)準(zhǔn)。

　　未來(lái)，我們認(rèn)為一定是從服務(wù)器的定制到芯片級(jí)的定制。飛騰做芯片也在延續(xù)這樣的路：模塊化、定制化。

　　飛騰FT-1500A/4系列是全球首款發(fā)布成功的基于ARM64位架構(gòu)的服務(wù)器芯片，面向服務(wù)器和桌面市場(chǎng)。FT-2000/64是全球ARM架構(gòu)中性能最高的服務(wù)器芯片之一。

　　飛騰以兼容64位ARMv8架構(gòu)為基礎(chǔ)，致力于組建開(kāi)放的ARM生態(tài)環(huán)境。從軟件、硬件，到基礎(chǔ)軟件，很多的廠家已經(jīng)參與到了飛騰的開(kāi)放生態(tài)環(huán)境中來(lái)。

兆芯：做自主的x86全兼容處理器

　　發(fā)展國(guó)產(chǎn)CPU的重要性

　　為什么要談國(guó)產(chǎn)CPU?上海兆芯集成電路有限公司市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān)何英松認(rèn)為，CPU作為國(guó)家最具代表性的產(chǎn)品，其重要程度已不言而喻。但是國(guó)產(chǎn)CPU在追趕中需要走的路還很長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)通用CPU在設(shè)計(jì)上仍然是國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的跟隨者，還沒(méi)有達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定者和參與者身份。

　　另外，核心的技術(shù)突破非常有限，只有極少數(shù)的企業(yè)才能具備關(guān)鍵IP和設(shè)計(jì)的能力，在沒(méi)有的情況下，只能向外面購(gòu)買，這個(gè)價(jià)格顯然不菲。同時(shí)，買得到的肯定不是最好的。因此發(fā)展國(guó)產(chǎn)CPU十分必要。

　　再有，產(chǎn)品推廣應(yīng)用規(guī)模有限。有時(shí)候一些機(jī)器拿出去之后，送出去試用、推廣，很多時(shí)候都會(huì)到一兩個(gè)單位，一個(gè)單位平均才一到兩臺(tái)，每個(gè)月到固定的時(shí)候才打開(kāi)機(jī)器用一下，剩下的時(shí)間就放在那里，該用別人的機(jī)器還是用別人的機(jī)器，辦公的時(shí)候該用什么還是用什么。這個(gè)對(duì)于國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，發(fā)展是不健康的。

　　那么如何改善?首先應(yīng)該加快促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)定制本土化的進(jìn)程，加大研發(fā)投入，培養(yǎng)高端人才，塑造開(kāi)放生態(tài)，擴(kuò)大應(yīng)用推廣，統(tǒng)籌發(fā)展基金等。

　　特別強(qiáng)調(diào)的是：希望塑造開(kāi)放的生態(tài)。很多時(shí)候我們現(xiàn)在看到的，各家有各家的產(chǎn)業(yè)鏈，各家有各家的生態(tài)環(huán)境，都不一樣。希望在這里彼此交叉開(kāi)放和融合，聯(lián)合起來(lái)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的整個(gè)上下游進(jìn)行互動(dòng)，這樣才能促進(jìn)國(guó)產(chǎn)CPU的生態(tài)圈的健康發(fā)展，畢竟大家都是為了同一個(gè)目標(biāo)而努力：即為了國(guó)家。如果因?yàn)椴煌髽I(yè)間各自的看法，一個(gè)企業(yè)的私自的行為，進(jìn)而影響了國(guó)家的戰(zhàn)略利益，這顯然不是一件好事。

　　最后希望擴(kuò)大應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)。對(duì)于芯片企業(yè)來(lái)說(shuō)，如果不能加強(qiáng)大量的應(yīng)用，就不能找得到自己存在的問(wèn)題所在，同時(shí)也吃不飽，只能靠各種資金的投入來(lái)維持自己的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這顯然也不是一個(gè)健康的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

　　兆芯x86的定位是自主、安全和商用

　　兆芯自成立開(kāi)始就抱著完全產(chǎn)業(yè)化的心態(tài)和商業(yè)化的要求來(lái)要求自己。公司首先有完全的自主的IP核，100%在自己手里，不需要向外面購(gòu)買。兆芯的CPU、GPU等所有核心技術(shù)在自己手里，應(yīng)用起來(lái)非常方便。

　　第二，兆芯自成立以來(lái)就堅(jiān)持x86的全兼容路線，支持Windows及國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)，兼容上億種軟件及上千中外設(shè)。

　　自主安全可靠。整個(gè)芯片的設(shè)計(jì)研發(fā)都是由中國(guó)團(tuán)隊(duì)在境內(nèi)完成的。

　　產(chǎn)業(yè)化能力強(qiáng)。既然兆芯是從商業(yè)化的角度來(lái)要求自己，所以給到客戶的產(chǎn)品也是按照商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)要求的，例如目前可以做到整機(jī)無(wú)故障時(shí)間10萬(wàn)小時(shí)，這一點(diǎn)完全是按照國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成的。另外供貨的良率非常高，達(dá)到99.8%以上。

　　最后一個(gè)是客戶的擁有成本非常低，兆芯不會(huì)向客戶收取任何的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，授權(quán)費(fèi)用等等。

　　產(chǎn)品方面，新一代兆芯ZX-D流片成功，有4核和8核兩款，分別面向的是臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器。值得一提的是，D款芯片比C的芯片性能提升非常多，如果單核有20%~26%的提升，多核可以達(dá)到30%~40%的提升，如果到8核，可以達(dá)到40%多~50%多的提升。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第9期第21頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。