中國CPU之殤，美國送來解決方案？

作者 戴嵐山

現(xiàn)在關(guān)心國產(chǎn)芯片的人挺多，其中CPU是一個(gè)非常受關(guān)注的芯片。自媒體經(jīng)常傳來中國某某CPU取得突破的消息，可能會給你一個(gè)國產(chǎn)CPU捷報(bào)頻傳的印象。

可惜，自媒體上靠吹牛抓眼球的文章多。真實(shí)情況是，國產(chǎn)CPU長期以來發(fā)展得不怎么樣；不僅發(fā)展得不好，而且直到不久以前都看不到希望。在可見的將來，您和您公司的電腦里主芯片仍然會來自美國的Intel或AMD，您的手機(jī)里的主芯片仍然會是基于英國ARM內(nèi)核開發(fā)的產(chǎn)品。

早期發(fā)展CPU，中國存在戰(zhàn)略誤判

中國人是有CPU情結(jié)的。早在本世紀(jì)初，國家就投入巨資（按當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行CPU研發(fā)，后來成為了某芯公司。算起來，都超過20年了。當(dāng)時(shí)很多人聽說過的第一個(gè)芯片就是電腦里的CPU，做CPU就是要爭氣。

2000年，張汝京在上海創(chuàng)辦中芯國際，得到上海市政府的大力支持，早期股東包括上海實(shí)業(yè)、摩托羅拉、北大青鳥 （北大微電子所）、高盛、淡馬錫等

但當(dāng)時(shí)把目標(biāo)定在英特爾Intel，是個(gè)戰(zhàn)略錯(cuò)誤。那時(shí)候中國政府投入的巨資，十年期間花了幾個(gè)億，大約就是人家一天的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。半導(dǎo)體芯片是一個(gè)非常廣闊的天地，在中國芯片剛剛起步的時(shí)候瞄準(zhǔn)CPU，就好像秋收起義以后馬上去打南京或上海。

作為史上最成功的芯片公司，Intel有兩大在世界范圍內(nèi)無可比擬的優(yōu)勢。第一個(gè)就是它不僅擁有強(qiáng)大的芯片設(shè)計(jì)能力，還擁有最先進(jìn)的集成電路生產(chǎn)工藝。單憑這一點(diǎn)，就打敗了硅谷所有的競爭對手。但這幾年，這個(gè)優(yōu)勢沒那么重要了。臺積電逐漸在晶圓制造領(lǐng)域超過了Intel，讓它最大的競爭對手AMD賺到了便宜。

第二個(gè)更重要，就是專利壁壘，不光其電路設(shè)計(jì)有知識產(chǎn)權(quán)，它的指令集同樣有知識產(chǎn)權(quán)。指令集是軟件和CPU之間的語言。這就意味著，就算你可以繞開人家數(shù)千個(gè)電路設(shè)計(jì)的專利，設(shè)計(jì)出一個(gè)可以做同樣事情的CPU，可以跑同樣的程序，但依舊侵犯了人家的知識產(chǎn)權(quán)。而你如果自己發(fā)明一套指令集，那樣的CPU沒有用！

除非你首先開發(fā)像編譯器那樣的工具軟件，再求著全世界的軟件公司，從操作系統(tǒng)，到瀏覽器，即時(shí)通訊、游戲等等，都為你的CPU重新的編譯。可你一個(gè)沒有多大市場的新公司，哪個(gè)軟件公司愿意花錢投入，為你的機(jī)器重新調(diào)試呢？

一個(gè)新的CPU，最大的困難是什么？生態(tài)、生態(tài)、生態(tài)，重要的事情說三遍。用的人多，才會有基于這個(gè)CPU的各種應(yīng)用軟件，才會有人來買這個(gè)CPU。如果一個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)有一種CPU已經(jīng)建立了生態(tài)系統(tǒng)，后來者基本上是完全沒有機(jī)會的，無法打破這個(gè)循環(huán)。Intel打敗了所有的競爭對手后，實(shí)質(zhì)上壟斷了電腦市場，為了防止反壟斷訴訟，只把指令集授權(quán)給AMD等少數(shù)幾個(gè)公司。

農(nóng)村包圍城市，ARM攜手中國企業(yè)阻擊英特爾

但是在Intel稱霸CPU后，仍然有另一家公司卻抓住了機(jī)會崛起，這就是英國的ARM。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，不僅電腦需要CPU，很多家用電器，從冰箱、微波爐甚至熱水器，都需要運(yùn)行一點(diǎn)兒程序，需要一個(gè)簡單的CPU。

這些芯片銷售價(jià)格很低，Intel自然看不上。ARM就在90年代初，從這里起步。他們采用了一種新的商務(wù)模式，不自行銷售芯片，而是把自研的CPU內(nèi)核授權(quán)給各個(gè)芯片廠家，作為一個(gè)IP嵌入。他們的指令集也是被專利保護(hù)的，你也可以花一筆很高的費(fèi)用，取得指令集的授權(quán)，自行設(shè)計(jì)CPU。ARM靠正確的市場定位加創(chuàng)新的商業(yè)模式取得了成功。

20世紀(jì)90年代，蘋果公司首席執(zhí)行官約翰·斯卡利展示牛頓掌上電腦，配備了低功耗和高效能的ARM芯片

新世紀(jì)初，就在中國人剛剛開始做CPU的時(shí)候，智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)興起了。那時(shí)候功能手機(jī)的生態(tài)環(huán)境還沒有成熟，沒有生態(tài)環(huán)境的困難，ARM抓住了這個(gè)歷史機(jī)遇打入并逐步占領(lǐng)了手機(jī)市場。

Intel不是不想要手機(jī)市場，但一個(gè)成功公司都有路徑依賴，能做高端的復(fù)雜的CPU，做簡單的、低成本的、特別是低能耗的CPU，偏偏比不過ARM。智能手機(jī)的興起讓ARM成為世界一流公司。現(xiàn)在使用ARM內(nèi)核的芯片一年銷售超過300億顆。

須知全世界人口才70億，你身邊有很多ARM芯片，只是你不知道。今天，一輛汽車從電動車窗、電動座椅到引擎蓋下面，到處都需要數(shù)字控制芯片，這類芯片叫MCU。一輛汽車需要上百個(gè)MCU，大部分都是基于ARM內(nèi)核設(shè)計(jì)的。ARM在吃下了平板電腦后，已經(jīng)開始在服務(wù)器市場向Intel進(jìn)攻。

反觀中國某芯，不管性能好不好，都很難賣。不過國家想養(yǎng)一家芯片公司還是做得到的。他們被迫自己進(jìn)行軟件和硬件的集成，銷售整個(gè)電腦，賣給軍隊(duì)。正規(guī)的芯片公司會把微利的苦差事丟給聯(lián)想那樣的下游企業(yè)。

2013年，斯諾登爆料了美國的棱鏡門。中國政府開始高度重視數(shù)字產(chǎn)品的國家安全，推動核心芯片以及核心軟件的國產(chǎn)化。中國開始有了一個(gè)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)，CPU是這個(gè)產(chǎn)業(yè)的重要根基。彼時(shí)的中國已經(jīng)不再是吳下阿蒙，有錢有人。不僅可以購買國外的公司和技術(shù)，硅谷和歐洲的海歸推動了中國芯片行業(yè)的發(fā)展，其中很有一些人敢拍胸脯去做CPU的。

中國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的大致歷程

中國的CPU，應(yīng)該迎來一個(gè)大發(fā)展吧？結(jié)果是，情況更糟了！中國特色是內(nèi)卷，沒有一個(gè)行業(yè)是沒有競爭的。一時(shí)間，至少冒出五六家CPU公司，有的是完全自主開發(fā)的，有的是買國外的技術(shù)，都號稱是自主可控。購買國外技術(shù)，如果把源碼一起買來，消化吸收，叫自主可控也沒毛病。但信創(chuàng)市場畢竟沒有外面的世界大，又被五六家分割，每一家都賺不到大錢。

在硅谷，Intel靠市場競爭絞殺了所有的對手。中國這個(gè)情況，每一家都有不同的地方或政府部門的支持，一時(shí)半會兒誰也死不了；所以誰也沒有機(jī)會靠信創(chuàng)市場成長起來，走出去成為世界級的公司。

更重要的，五六家CPU公司都使用不同的指令集，這嚴(yán)重影響了軟件應(yīng)用的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的整體效率。市場越大效率越高，這是常識。須知Intel聯(lián)合微軟統(tǒng)一了電腦行業(yè)，大大地促進(jìn)了電腦的普及應(yīng)用，中國互聯(lián)網(wǎng)的崛起也受益于此。而ARM聯(lián)合谷歌的安卓稱霸智能手機(jī)，幫助了中國手機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

中國企業(yè)似乎不善于建公共平臺，但非常善于在別人的平臺上競爭和發(fā)展。經(jīng)過一番內(nèi)卷，智能手機(jī)的一只虎（華為）和幾匹狼（oppo，VIVO，小米等）成長起來，而十幾年前眾多的洋品牌手機(jī)已經(jīng)沒剩下幾個(gè)了，連曾經(jīng)不可一世的諾基亞和摩托羅拉都煙消云散。要不是美國開始打科技戰(zhàn)，華為這會兒已經(jīng)把蘋果咬得遍體鱗傷了。說實(shí)在的，要不是先后遇到國家安全和卡脖子的問題，中國人沒必要自己做CPU。

最近聽一位業(yè)內(nèi)的老專家講：一位高層領(lǐng)導(dǎo)詢問，中國的CPU該怎么辦？他回答說：您隨便挑一個(gè)就好。我們懂行的人都知道，在五六家中閉著眼睛挑一個(gè)，肯定不會錯(cuò)。要說技術(shù)誰家好，各有千秋，找專家論證肯定眾說紛紜。歷史上市場的勝利者也不一定是技術(shù)最先進(jìn)的，被Intel絞殺的Sun Sparc，PowerPC，技術(shù)就未必比它差。重要的是指令集統(tǒng)一，應(yīng)用軟件兼容，行業(yè)才能發(fā)展。

但領(lǐng)導(dǎo)被嚇回去了。因?yàn)檫@個(gè)過程不可能公平公正，萬一選錯(cuò)了，還要終身追責(zé)。

基于RISC-V，中國芯片開發(fā)有了新生態(tài)

就在中國CPU不知道往何處去的時(shí)候，美國人送來了禮物。RISC-V的創(chuàng)始人，是一群理想主義者，他們認(rèn)為，靠私有的指令集壟斷市場是不對的。RISC-V這套指令集，最早是加州大學(xué)伯克利分校由圖靈獎(jiǎng)得主David Patterson主持的實(shí)驗(yàn)室里，一名教授帶著兩個(gè)研究生在2010年設(shè)計(jì)的。

2015年RISC-V成立了國際組織，讓指令集免費(fèi)被所有廠家使用，大家可以在軟件兼容的條件下公平競爭，也可以自行發(fā)展這個(gè)指令集做進(jìn)一步的創(chuàng)新；甚至也可以進(jìn)一步把自己CPU的設(shè)計(jì)開源，給所有人免費(fèi)使用（應(yīng)該只是一些低端產(chǎn)品）。中美科技戰(zhàn)爆發(fā)后，這些人還把總部從美國搬到了瑞士，宣布保持政治中立。

就像Linux開源操作系統(tǒng)極大地促進(jìn)了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展（手機(jī)的安卓系統(tǒng)是基于Linux開發(fā)的），很多人認(rèn)為開源CPU也會帶來行業(yè)的巨變。對于芯片設(shè)計(jì)公司，免費(fèi)或低成本的CPU內(nèi)核是一個(gè)很大的誘惑，首先受到威脅的就是ARM。但做出放棄ARM的決定并不容易，原因就是生態(tài)、生態(tài)、生態(tài)。

然而就在這個(gè)時(shí)候，美國政府送來了禮物：2018年4月中美貿(mào)易戰(zhàn)打響，美國迫使ARM一度中斷了對華為的業(yè)務(wù)。做企業(yè)最怕不可控的風(fēng)險(xiǎn)，一時(shí)間芯片公司人人自危。ARM嘗試過在中國成立合資公司支持中國業(yè)務(wù)，但合資公司出現(xiàn)了內(nèi)部問題。今年ARM終于把最新的V9指令集授權(quán)給了華為。靜悄悄地，RISC-V在中國起來了。

據(jù)報(bào)道2022年全球銷售了100億顆使用RISC-V架構(gòu)的處理器，其中一半來自中國。CPU內(nèi)核IP的供應(yīng)商，美國的SiFive，歐洲的Codasip，中國臺灣的Andes以及大陸的阿里平頭哥和芯來科技開始群雄逐鹿。

RISC-V國際基金會的會員數(shù)量在不斷增長。預(yù)計(jì)到2025年，RISC-V架構(gòu)芯片的出貨量有望突破800億顆

RISC-V的會員中，有華為、阿里、騰訊、中興等眾多實(shí)力強(qiáng)勁的中國公司。就這幾年功夫，一個(gè)新的生態(tài)環(huán)境的建立，已經(jīng)不可阻擋了。

美國人終于注意到RISC-V，最近包括反華積極分子盧比奧在內(nèi)的三名美國議員跳出來，要求拜登政府禁止美國人和美國公司與中國合作RISC-V技術(shù)。對此，RISC-V的負(fù)責(zé)人馬上表態(tài)，說這是一個(gè)公開的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，破壞它的全球化會扼殺科技創(chuàng)新。SiFive表示，如果這樣做那將是一個(gè)悲劇。而中國企業(yè)呢？根本就不屑一顧。

美國的體制與中國不同，在中國如果有政界人物對外國蠻橫自大，一定會招致眾多批評。而美國議員這樣做，選票只會多不會少，也許還能借機(jī)尋租。美國人早已習(xí)慣老子天下第一，想收拾誰就收拾誰，國會充滿了外交民粹。這幾位沒文化的議員哪里知道，既然已經(jīng)公開了指令集，幫助中國企業(yè)開始了統(tǒng)一大業(yè)，除了先進(jìn)工藝，你還能卡我們什么？

突破高端CPU，中國要倡導(dǎo)全球自由競爭

目前由于摩爾定律快走到盡頭了，數(shù)據(jù)吞吐能力又在制約性能的提高，傳統(tǒng)CPU的技術(shù)路線快走不下去了。開源CPU提供了非常好的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)會。美國如果真搞那樣的制裁，只會打擊硅谷SiFive這樣優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)公司，讓中國企業(yè)偷著樂。

SiFive業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁Jack Kang批評美國的制裁措施是一場巨大悲劇

面對這樣一個(gè)有利的局面，中國應(yīng)該怎么辦？首先政府要?dú)g迎和支持RISC-V，讓這個(gè)在開放市場中成長起來的架構(gòu)進(jìn)入信創(chuàng)市場。原來的幾家這芯那芯，不需要再刻意保護(hù)，讓市場競爭來決定幸存者。

記住，在中美科技戰(zhàn)中，美國是破壞全球化的一方，中國是倡導(dǎo)全球化的一方（只是要爭取我們自己在全球化中最有利的位置）。我們歡迎自由的國際競爭。

至于中國企業(yè)，要長點(diǎn)兒出息爭口氣。中國很有一些企業(yè)有實(shí)力做好、用好新的CPU，關(guān)鍵是不要只內(nèi)斗，還要合作共同建設(shè)好新的公共平臺，大企業(yè)有責(zé)任幫助推進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。RISC-V的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)就是沒有權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)制定者，各家可以獨(dú)立發(fā)展，要是逐漸破壞了軟件兼容性，就自己打敗自己了。如果（可能性很?。┟绹婺芷仁筊ISC-V國際組織排除中國公司，那我們自己把這個(gè)平臺管好就是了。

做到這一點(diǎn)，相信幾年內(nèi)中國就可以產(chǎn)生世界級的CPU公司。

（注：作者為物理學(xué)博士，觀點(diǎn)不代表本號立場。）