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国产CPU发展现状

    这几年为了让Laxcus集群操作系统兼容国产CPU,研发过程中没少和国内CPU厂商打交道,一来二去,对他们的生存和发展状况多少有些了解,下面来说说这些事。

目前国产CPU基本分成三大流派:

1.自研

2.购买版权

3.合资


一、自研。自研流派以龙芯和申威为代表,龙芯最早采用MIPS架构,它开启了国产通过用处理器的自研时代。如果从2002年面世的第一款龙芯芯片算起,到今年已经20年了,可谓是二十年磨一剑。最新的LoongArch指令集已经去掉MIPS,属于真正的自研芯片。这款处理器芯片应用除了面向桌面和服务器,还开发了嵌入式版本,应用到北斗卫生系统上。已经流片的龙芯3A5000实测性能接近AMD Zen1水平,龙芯3C5000是服务器芯片,性能指标暂时没有公布,但是从3A5000性能表现看,3C5000只会表现更好。


申威处理器采用DEC Alpha架构,江南计算所买断知识产权后开始自研,目标是服务器市场。曾经登顶全球超算500 TOP1的神威-太湖之光用的就是申威SW26010处理器。用于服务器上的芯片是申威1621,但是性能和主流服务器处理器相比,有很大差距,据说新研发的采用新一代内核的申威3232处理器性能会有大幅提升。


曾经龙芯和申威面临的最大问题是应用生态,现在依然是。由于缺少软件支持,国内上规模的软件企业也不多的原因,这两家的市场化道路一直不如人意。象Laxcus集群操作系统这样肯投入大量研发能力,同时支持各家国产CPU的毕竟属于少数。在严酷的市场生存面前,谈情怀说理想毫无意义 。


二、购买授权。现在国内购买通用处理器IP授权的公司比较多,市场化做得比较好的有两家:华为和飞腾。华为自不用说了,它的手机处理器麒麟,服务器处理器鲲鹏,人工智能处理器升腾,都是从ARM V8架构发展而来,已经在市场上大量应用。飞腾早年用过SPARC授权,但是随着Oracle停止开发SPARC,飞腾的粮米也被断了源头。巧妇难为无米之炊,飞腾后来也转向了ARM V8架构,在此基础上流片出来飞腾2000+。这款处理器面向服务器市场,天河3号E级超算用的就是它。还有几家购买了Power授权,比如苏州国芯,把Power架构应用于嵌入式领域;中晟宏芯取得授权后,开发出来Power架构的服务器芯片CP1。浪潮更进一步,和IBM合作生产Power整机。购买授权与自研方式相比,因为有成熟的技术路线,较低的研发成本,还能够充分利用已有生态体系,目前在市场上普遍混得不差。


第三个:合资。现在合资CPU厂有两家:天津海光、上海兆芯。它们共同特点是都属于X86架构生态圈。天津海光是与AMD合资,主打服务器处理器,公司被AMD控股,因为使用了复杂的股权架构,也能享受政策扶持。上海兆芯是与上海国资委与台湾威盛合资,上海国资委是大股东,威盛的X86架构源自1999年收购的Cyrix,在合资之前,威盛的x86市场占有率已经基本趋零,卖身是它最好的选择。合资后,兆芯陆续开发出kx5000、kx6000系列处理器,用于桌面市场。合资x86 CPU最大好处是肯定能运行Windows,也不愁没有软件可用。坏处当然显然易见,以当下美国的各种不要脸,打压随时会降临到头上。象天津海光已经上了实体清单,新的AMD授权肯定拿不到。威盛从英特尔拿到的授权也已经在2018年到期,想继续发展,只有自研一条路可走。


最后说说本不在本次讨论之列但近年大火的RISC-V。这是款开源架构,由美国几位大学教授发起成立组织主导,目前已经有国内企业流片成功。例如阿里,推出了基于RISC-V的玄铁950。对于这款开源架构的发展前景,放在现在国际大环境下,本人持观望态度,因为这里面包含的不确定因素太多。比如以后标准谁来定?厂商利益怎么平衡?怎么防止生态碎片化?回看MIPS的没落,大家随便改指令集,碎片化严重,互相不兼容是主因。还有会不会卡脖子?毕竟这是美国人主导下的开源组织,科学没祖国,科学家有。此类事件参考之前的github和各种实体清单,以美帝现在的各种不要脸,以后不要脸的事只会更多。最主要的,RISC-V架构现在是初创期,成熟度没法和X86、ARM比,甚至也不如龙芯的LoongArch架构,谁来承担试错成本,而且是持续、大面积、涉及商业利益的试错?如此种种,都是横亘在各路厂商面前无法短期内解决的问题。


总结:

现在国产通用处理器市场上,依然是山头林立,“城头变换大王旗”,谁能胜出看不到端倪。从大环境看,自研太难;购买授权没有保障,只能解一时燃眉之急,随时面临断供危险;合资如果不能控股,未来发展依然堪忧,尤其在中美战略竞争的大背景下。就象书记那句话:“饭碗要端在自己手里”一样,国产通用处理器也面临把核心技术掌握在自己手里的问题。做不到这一点,最终仍然是杨白劳宿命。所以,从这点出发,未来看好龙芯,尤其它新推出的LoongArch架构,已经彻底摆脱模仿,走上自研的道路。龙芯其实也给我们树立了一个标杆,自主研发虽然时间会长一点,困难多一点,但是发展后劲足,发展潜力大(可参考京东方发展之路)。如果大家都能多长点志气,团结起来,利用好国内庞大的市场,集中力量坚苦奋斗二十年,脚踏实地把软件生态建起来,未来可期!


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