芯耀
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作者：董指導
3月3日，被ChatGPT熱點帶飛的浪潮信息，突然一字跌停。
壓頂重石則是美國政府將浪潮集團列入了限制清單，對貿(mào)易等業(yè)務進行管制。雖然事后有報告稱，美國限制的是浪潮集團，也就是浪潮信息的母公司，和浪潮信息無關，但還是引發(fā)了市場的擔憂。畢竟浪潮服務器的芯片，仍有不少比例需要從英特爾、英偉達等海外公司采購。
這一次“黑天鵝”也再次把服務器以及核心的CPU芯片，帶到了輿論焦點。那么，我國當前CPU研發(fā)路線如何？未來會怎樣？
x86的授權與受限
第一條路線，是基于成熟的x86指令集。英特爾公司是x86指令集的發(fā)布者，也在1978年發(fā)布了第一代x86處理器，贏得了市場關注。
Intel最初是為IBM供貨，而IBM也按照當時美國的商界習慣，要求同一類芯片必須有第二供應商，于是，Intel也就找到了AMD、Cyrix（后來被我國中國臺灣企業(yè)威盛收購）等公司進行了指令架構的授權。雖然期間歷經(jīng)多次官司，但x86技術還是形成了Intel、AMD、威盛“一超一強一跟隨”的局面。
而我國的x86體系，也和AMD、威盛有關。
AMD牽手的天津海光。雖然AMD有x86授權，但面對Intel激烈競爭，經(jīng)營壓力很大，現(xiàn)金流吃緊。而國內(nèi)也在尋求x86授權，于是，雙方有了合作，2016年，“天津海光”獲得AMD的x86授權，而AMD則獲得了2.9億美元的資金注入。
威盛牽手的上海兆芯。2013年，威盛集團和上海聯(lián)合合資成立上海兆芯，上海兆芯隨后也以2億多美金，收購了威盛電子的x86授權。
引進技術后的兆芯與海光，都實力大增。海光背靠上市公司中科曙光，借鑒AMD的作業(yè)，加上國產(chǎn)加密算法，在商用服務器起量很快。
但合作并非一帆風順。
威盛獲得的Intel x86授權是有期限的，2018年到期，后續(xù)難以升級；而AMD雖然有永久授權，但也在2019年表示，和海光的合作僅限于Zen一代，后續(xù)升級架構則不允許海光使用。
芯片不只是一個造出來的技術，而是要和伙伴共榮的生態(tài)商業(yè)。用舊的指令造出來的產(chǎn)品，自然沒有競爭力。幾億美金的探索，技術引進的教訓，換來了國產(chǎn)自主之路的小小一步。
ARM的聯(lián)姻與結束
第二條路線，基于ARM架構。ARM的指令集更精簡，功耗低，在手機等移動終端表現(xiàn)優(yōu)異。靠著在移動終端賺夠了利潤后，ARM架構也將版圖嘗試擴大到電腦、甚至服務器領域。雖然ARM用精簡指令，單核不如復雜指令的x86優(yōu)秀，但架不住可以堆核啊。
2020年蘋果首次推出了基于ARM架構的自研芯片M1，能效比、性能都被稱為“吊打x86系”。2022年，谷歌云也宣布將采用基于ARM架構的運算芯片。ARM架構，還是能打的。
我國CPU公司也很早就和ARM有合作。從2001年ARM進入中國以來，給人的印象是“中國科技公司的老朋友”：靠譜、好用、能打。更為重要的是，ARM架構授權可以在指令集層面永久買斷，一方面可控程度更高，另一方面研發(fā)程度更深。
2015年8月，一個名叫CharlesZhang（張承義）的中國人，在全球芯片界的頂會HotChips上，用中式英語介紹了飛騰服務器CPU“火星”，世界上第一款基于ARM架構研發(fā)的64核CPU，在業(yè)內(nèi)帶來了不小的轟動。
飛騰相繼在入門級服務器、桌面應用、嵌入式等領域發(fā)布了產(chǎn)品。2019年，上市公司中國長城收購飛騰35%股權，成為大股東，加速飛騰發(fā)展。
而華為也和ARM深度合作。2019年初，華為發(fā)布了首款ARM架構服務器CPU“鯤鵬”，并與各省市建立了鯤鵬計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，向各地輸送行業(yè)標準和人才，并與各地代表性企業(yè)建立硬件生產(chǎn)基地。2020年5月，鯤鵬CPU進入中國電信采購名單。
ARM架構由于是從移動終端切入x86的戰(zhàn)場，也需要中國企業(yè)的支持，因此雙方配合還算不錯。但隨著美國制裁的加大，ARM也只好宣布，停止后續(xù)架構對華為的授權。
也就是說，華為只能在V8版本上進行芯片設計。雖然換了架構授權公司，但依然走回了x86時代的結局：買舊的可以，用新的不行。技術引進，只能在落后的位置折騰。
自主的曲線之路
第三條路線，是曲線自主研發(fā)，代表公司是龍芯。
2001年中科院計算所里成立了“龍芯課題組”，由胡偉武牽頭進行國產(chǎn)CPU研發(fā)。龍芯最初也是在海外的基礎上起步，購買了MIPS指令集，隨后進行研發(fā)。
MIPS指令集也是海外于1980年代發(fā)布的精簡指令集，在1990年代發(fā)展迅速，被稱為教科書級的指令集。但由于MIPS授權方式的問題，導致產(chǎn)業(yè)生態(tài)比較破碎，商業(yè)上被Intel碾壓，逐漸式微。因此，也有了和龍芯的合作。
這一點確實聽起來有點“凄慘”，無論是ARM、還是MIPS，選擇中國企業(yè)合作的一個很大原因，就是自身也困難重重。而如日中天的Intel就硬氣多了。
雖然拿到了MIPS架構授權，但要研發(fā)出芯片，并不容易。課題組日夜撲在實驗室，甚至每天一起讀毛選來提升信心；而且，還給龍芯取了另一個名字：狗剩，承載著中國農(nóng)村“取個賤命好養(yǎng)活”的寓意。2002年8月，龍芯CPU研制成功。
龍芯一方面依靠政府采購，另一方面依靠在工控領域的錯位競爭，雖然艱苦但依然可以實現(xiàn)生存發(fā)展。
在發(fā)展期間國外各主流CPU企業(yè)也都找過龍芯，勸他們不用這么辛苦，可以拿技術授權、或合資。面對海外二流三流產(chǎn)品，都比龍芯一流產(chǎn)品好的狀況，胡偉武也思考了很多。他事后回憶說，海外公司目的其實就四個字“交槍不殺”。
但肩負國家、院所、導師、團隊、以及自己的期待，胡偉武還是堅定走自研之路。如果一直依靠MIPS也談不上完全自主。因此，經(jīng)過多年的積累，在2021年，龍芯發(fā)布了完全自主的指令集LoongArch，實現(xiàn)了一大步跨越。
而自主指令集的研發(fā)，也不是一蹴而就，除了經(jīng)年累月的時間積累，團隊也經(jīng)常會做三件事來加速研發(fā)：在研發(fā)實踐中找到規(guī)律，上升為標準和流程；在管理實踐中找到規(guī)律，上升為管理制度；在市場實踐中找到規(guī)律，上升為商業(yè)模式。找到之后，在實踐中反復運用，持續(xù)改進，螺旋上升。
在自主信創(chuàng)的大潮中，龍芯在電子政務領域也取得了一定成績。非常幸運的是，龍芯實現(xiàn)了“曲線救國”，但仍要擔憂的是，芯片的成功，需要活躍的生態(tài)，龍芯要翻過的山峰依然很多很多。
RISC-V的開源機遇
RISC技術的奠基人是2018年拿到圖靈獎的Patterson教授。據(jù)說2010年他帶著4個學生就搞出來了第一代版本。果真是人才，不在于人數(shù)而在于才華。
更犀利的是，Patterson完美地演繹了極客主義。不同于英特爾的封閉、ARM的高授權費用，Patterson把RISC技術進行了大尺度的開源，任何人都可以使用、修改，而不需要費用。
IT界傳奇人物Eric Raymond曾這樣描述開源的理念：開源就像集市一樣，人人都可以來擺個攤，大家共同將集市建設得更大。
V代表的是第五代版本。RISC-V基金會會員已有高通、NVIDIA和Google等超過3000名成員。很多人認為，RISC-V有望創(chuàng)造繼x86、ARM之后的第三波芯片浪潮。美國、歐洲、印度，都在加大相關研發(fā)力度。
而RISC的開源，既避免了從零起步的巨大艱辛，也保障了自主可控的需求。因此，也被當做我國芯片發(fā)展的新路線，平頭哥、中科院香山團隊等多家企業(yè)、院所都在推動國內(nèi)RISC-V的建設。在RISC－V國際基金會的22個高級會員中，中國會員就高達12個。
RISC-V的靈活性，對定制化、碎片化場景的支撐力度良好；因此目前主要應用于物聯(lián)網(wǎng)等終端領域，但在電腦、服務器等領域也已經(jīng)有了一些嘗試。從物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)“農(nóng)村包圍城市”，也未必不可。至少，從底層邏輯而言，這是一個可以實現(xiàn)“眾人拾柴火焰高”的路徑。
生態(tài)和博弈
英特爾在桌面電腦、服務器領域一家獨大，離不開和微軟操作系統(tǒng)的聯(lián)盟；ARM在移動處理器領域如日中天，離不開和安卓系統(tǒng)的綁定，以及從一開始蘋果就在大力支持。
所以，CPU的未來，也不單是靠芯片公司，更要有操作系統(tǒng)、終端品牌的支持，才能形成一個人越來越多的生態(tài)，也才能提高抗風險能力。
對于我國自主CPU而言，除了要解決商業(yè)問題之外，還要面對“制造”的難題。高制程工藝被卡脖子，就不得不發(fā)展先進封裝等技術。這就像ARM芯片一樣，單核比不過，多核來比拼。
世界在變局中，商業(yè)也不免被影響。如果說芯片發(fā)展，依靠商業(yè)生態(tài)，但如果不關乎發(fā)展發(fā)展，而是關乎生存的話，那依靠的是什么？全球化的浪潮，走什么路線；割裂加速的趨勢，走什么路線？
無論我國古代的《孫子兵法》還是美國馮諾依曼、納什等人，都把博弈論在人類社會中的應用進行了演繹。而從博弈的不同角度看芯片，也會得出不一樣的結論。
