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自主CPU会从什么路线突破？

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自主CPU会从什么路线突破？

3月3日，被ChatGPT热点带飞的浪潮信息，突然一字跌停。

压顶重石则是美国政府将浪潮集团列入了限制清单，对贸易等业务进行管制。虽然事后有报告称，美国限制的是浪潮集团，也就是浪潮信息的母公司，和浪潮信息无关，但还是引发了市场的担忧。毕竟浪潮服务器的芯片，仍有不少比例需要从英特尔、英伟达等海外公司采购。

这一次“黑天鹅”也再次把服务器以及核心的CPU芯片，带到了舆论焦点。那么，我国当前CPU研发路线如何？未来会怎样？

x86的授权与受限

第一条路线，是基于成熟的x86指令集。英特尔公司是x86指令集的发布者，也在1978年发布了第一代x86处理器，赢得了市场关注。

Intel最初是为IBM供货，而IBM也按照当时美国的商界习惯，要求同一类芯片必须有第二供应商，于是，Intel也就找到了AMD、Cyrix（后来被我国台湾企业威盛收购）等公司进行了指令架构的授权。虽然期间历经多次官司，但x86技术还是形成了Intel、AMD、威盛“一超一强一跟随”的局面。

而我国的x86体系，也和AMD、威盛有关。

AMD牵手的天津海光。虽然AMD有x86授权，但面对Intel激烈竞争，经营压力很大，现金流吃紧。而国内也在寻求x86授权，于是，双方有了合作，2016年，“天津海光”获得AMD的x86授权，而AMD则获得了2.9亿美元的资金注入。

威盛牵手的上海兆芯。2013年，威盛集团和上海联合合资成立上海兆芯，上海兆芯随后也以2亿多美金，收购了威盛电子的x86授权。

引进技术后的兆芯与海光，都实力大增。海光背靠上市公司中科曙光，借鉴AMD的作业，加上国产加密算法，在商用服务器起量很快。

但合作并非一帆风顺。

威盛获得的Intel x86授权是有期限的，2018年到期，后续难以升级；而AMD虽然有永久授权，但也在2019年表示，和海光的合作仅限于Zen一代，后续升级架构则不允许海光使用。

芯片不只是一个造出来的技术，而是要和伙伴共荣的生态商业。用旧的指令造出来的产品，自然没有竞争力。几亿美金的探索，技术引进的教训，换来了国产自主之路的小小一步。

ARM的联姻与结束

第二条路线，基于ARM架构。ARM的指令集更精简，功耗低，在手机等移动终端表现优异。靠着在移动终端赚够了利润后，ARM架构也将版图尝试扩大到电脑、甚至服务器领域。虽然ARM用精简指令，单核不如复杂指令的x86优秀，但架不住可以堆核啊。

2020年苹果首次推出了基于ARM架构的自研芯片M1，能效比、性能都被称为“吊打x86系”。2022年，谷歌云也宣布将采用基于ARM架构的运算芯片。ARM架构，还是能打的。

我国CPU公司也很早就和ARM有合作。从2001年ARM进入中国以来，给人的印象是“中国科技公司的老朋友”：靠谱、好用、能打。更为重要的是，ARM架构授权可以在指令集层面永久买断，一方面可控程度更高，另一方面研发程度更深。

2015年8月，一个名叫CharlesZhang（张承义）的中国人，在全球芯片界的顶会HotChips上，用中式英语介绍了飞腾服务器CPU“火星”，世界上第一款基于ARM架构研发的64核CPU，在业内带来了不小的轰动。

飞腾相继在入门级服务器、桌面应用、嵌入式等领域发布了产品。2019年，上市公司中国长城收购飞腾35%股权，成为大股东，加速飞腾发展。

而华为也和ARM深度合作。2019年初，华为发布了首款ARM架构服务器CPU“鲲鹏”，并与各省市建立了鲲鹏计算产业联盟，向各地输送行业标准和人才，并与各地代表性企业建立硬件生产基地。2020年5月，鲲鹏CPU进入中国电信采购名单。

ARM架构由于是从移动终端切入x86的战场，也需要中国企业的支持，因此双方配合还算不错。但随着美国制裁的加大，ARM也只好宣布，停止后续架构对华为的授权。

也就是说，华为只能在V8版本上进行芯片设计。虽然换了架构授权公司，但依然走回了x86时代的结局：买旧的可以，用新的不行。技术引进，只能在落后的位置折腾。

自主的曲线之路

第三条路线，是曲线自主研发，代表公司是龙芯。

2001年中科院计算所里成立了“龙芯课题组”，由胡伟武牵头进行国产CPU研发。龙芯最初也是在海外的基础上起步，购买了MIPS指令集，随后进行研发。

MIPS指令集也是海外于1980年代发布的精简指令集，在1990年代发展迅速，被称为教科书级的指令集。但由于MIPS授权方式的问题，导致产业生态比较破碎，商业上被Intel碾压，逐渐式微。因此，也有了和龙芯的合作。

这一点确实听起来有点“凄惨”，无论是ARM、还是MIPS，选择中国企业合作的一个很大原因，就是自身也困难重重。而如日中天的Intel就硬气多了。

虽然拿到了MIPS架构授权，但要研发出芯片，并不容易。课题组日夜扑在实验室，甚至每天一起读毛选来提升信心；而且，还给龙芯取了另一个名字：狗剩，承载着中国农村“取个贱命好养活”的寓意。2002年8月，龙芯CPU研制成功。

龙芯一方面依靠政府采购，另一方面依靠在工控领域的错位竞争，虽然艰苦但依然可以实现生存发展。

在发展期间国外各主流CPU企业也都找过龙芯，劝他们不用这么辛苦，可以拿技术授权、或合资。面对海外二流三流产品，都比龙芯一流产品好的状况，胡伟武也思考了很多。他事后回忆说，海外公司目的其实就四个字“交枪不杀”。

但肩负国家、院所、导师、团队、以及自己的期待，胡伟武还是坚定走自研之路。如果一直依靠MIPS也谈不上完全自主。因此，经过多年的积累，在2021年，龙芯发布了完全自主的指令集LoongArch，实现了一大步跨越。

而自主指令集的研发，也不是一蹴而就，除了经年累月的时间积累，团队也经常会做三件事来加速研发：在研发实践中找到规律，上升为标准和流程；在管理实践中找到规律，上升为管理制度；在市场实践中找到规律，上升为商业模式。找到之后，在实践中反复运用，持续改进，螺旋上升。

在自主信创的大潮中，龙芯在电子政务领域也取得了一定成绩。非常幸运的是，龙芯实现了“曲线救国”，但仍要担忧的是，芯片的成功，需要活跃的生态，龙芯要翻过的山峰依然很多很多。

RISC-V的开源机遇

第四条路线，是RISC-V开源架构。

RISC技术的奠基人是2018年拿到图灵奖的Patterson教授。据说2010年他带着4个学生就搞出来了第一代版本。果真是人才，不在于人数而在于才华。

更犀利的是，Patterson完美地演绎了极客主义。不同于英特尔的封闭、ARM的高授权费用，Patterson把RISC技术进行了大尺度的开源，任何人都可以使用、修改，而不需要费用。

IT界传奇人物Eric Raymond曾这样描述开源的理念：开源就像集市一样，人人都可以来摆个摊，大家共同将集市建设得更大。

V代表的是第五代版本。RISC-V基金会会员已有高通、NVIDIA和Google等超过3000名成员。很多人认为，RISC-V有望创造继x86、ARM之后的第三波芯片浪潮。美国、欧洲、印度，都在加大相关研发力度。

而RISC的开源，既避免了从零起步的巨大艰辛，也保障了自主可控的需求。因此，也被当做我国芯片发展的新路线，平头哥、中科院香山团队等多家企业、院所都在推动国内RISC-V的建设。在RISC－V国际基金会的22个高级会员中，中国会员就高达12个。

RISC-V的灵活性，对定制化、碎片化场景的支撑力度良好；因此目前主要应用于物联网等终端领域，但在电脑、服务器等领域也已经有了一些尝试。从物联网实现“农村包围城市”，也未必不可。至少，从底层逻辑而言，这是一个可以实现“众人拾柴火焰高”的路径。

生态和博弈

英特尔在桌面电脑、服务器领域一家独大，离不开和微软操作系统的联盟；ARM在移动处理器领域如日中天，离不开和安卓系统的绑定，以及从一开始苹果就在大力支持。

所以，CPU的未来，也不单是靠芯片公司，更要有操作系统、终端品牌的支持，才能形成一个人越来越多的生态，也才能提高抗风险能力。

对于我国自主CPU而言，除了要解决商业问题之外，还要面对“制造”的难题。高制程工艺被卡脖子，就不得不发展先进封装等技术。这就像ARM芯片一样，单核比不过，多核来比拼。

世界在变局中，商业也不免被影响。如果说芯片发展，依靠商业生态，但如果不关乎发展发展，而是关乎生存的话，那依靠的是什么？全球化的浪潮，走什么路线；割裂加速的趋势，走什么路线？

无论我国古代的《孙子兵法》还是美国冯诺依曼、纳什等人，都把博弈论在人类社会中的应用进行了演绎。而从博弈的不同角度看芯片，也会得出不一样的结论。

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