缺芯少魂：加速過去式

每次談及卡脖子問題，缺芯少魂（操作系統(tǒng)）總是繞不開的話題。近年來隨著國家逐步加大對(duì)國產(chǎn)芯片和操作系統(tǒng)的研發(fā)支持力度，一批具備實(shí)力的芯片廠商正在加速崛起并開始嶄露頭角。比如，在芯片指令集架構(gòu)方面，龍芯推出的Loong Arch指令集，已經(jīng)具備完全自主、技術(shù)先進(jìn)、兼容生態(tài)三方面的特點(diǎn)。除了完全自主架構(gòu)之外，X86、ARM、RSIC等架構(gòu)也作為備選被納入了選擇范圍之內(nèi)；在資本支持方面，科創(chuàng)板、創(chuàng)業(yè)板紛紛向相關(guān)的公司敞開了大門，基于國產(chǎn)架構(gòu)的龍芯以及基于X86架構(gòu)的海光（上市首日暴漲66%），都創(chuàng)造了上市之后市值暴漲的記錄。而在一眾“小巨人”市值暴漲的背后，是資本市場(chǎng)對(duì)國產(chǎn)化替代前景的日漸認(rèn)可。

國產(chǎn)化CPU加速起跑

CPU是中央處理器的簡稱，是對(duì)計(jì)算機(jī)的所有硬件資源進(jìn)行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運(yùn)算的核心硬件單元。計(jì)算系統(tǒng)中所有的軟件層操作，最終都將通過指令集映射為CPU的操作。從用途上來分，可以將CPU劃分為桌面（臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦）、服務(wù)器、移動(dòng)端CPU（手機(jī)、平板、手表等）和嵌入式CPU（汽車電子、工業(yè)控制與自動(dòng)化、智能電網(wǎng)）等領(lǐng)域，應(yīng)用極其廣泛。正因?yàn)镃PU本身的用途廣泛，因此我國在推動(dòng)CPU國產(chǎn)化方面做了全方位的布局。一是結(jié)合不同架構(gòu)、不同生態(tài)，推出面向不同市場(chǎng)的CPU架構(gòu)。據(jù)目前公開的資料顯示，目前國內(nèi)共有6家國產(chǎn)的CPU廠商，即龍芯、申威、飛騰、鯤鵬、海光和兆芯。根據(jù)各個(gè)廠商模式特點(diǎn)不同，可以將其分為三類，第一類是龍芯和申威，二者原先都是因?yàn)楹Ｍ馐跈?quán)方停止授權(quán)，紛紛切換到了自研指令集，因此無海外授權(quán)糾紛風(fēng)險(xiǎn)；第二類是飛鵬和鯤鵬，擁有ARM架構(gòu)永久授權(quán)；第三類是海光和兆芯，與海外成立合資公司獲得X86技術(shù)授權(quán)。不難看出，在現(xiàn)有的CPU廠商中，國產(chǎn)廠商已經(jīng)擁有了覆蓋海外架構(gòu)、自研架構(gòu)等豐富架構(gòu)的完整CPU生態(tài)。由于各家CPU生態(tài)構(gòu)建有所差異，因此其指向方向也不同，因而具備很強(qiáng)的互補(bǔ)性。比如，依托X86架構(gòu)的海光和兆芯擁有最強(qiáng)生態(tài)，能夠兼容目前存在的數(shù)百萬款基于X86指令集的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件；鯤鵬和龍芯基于ARM架構(gòu)在移動(dòng)端一家獨(dú)大，并逐步向桌面端和服務(wù)器端延伸，生態(tài)建設(shè)較為繁榮；龍芯和申威從MIPS和Alpha 轉(zhuǎn)向自主指令集，逐漸構(gòu)建起自主生態(tài)。在市場(chǎng)格局方面，龍芯和飛騰分別在政府信創(chuàng)市場(chǎng)中占據(jù)了大部分市場(chǎng)份額；PC端則以X86架構(gòu)的兆芯為主；服務(wù)器端目前只有海光和鯤鵬可以滿足市場(chǎng)需求。總之，各類不同主體主導(dǎo)細(xì)分市場(chǎng)的格局，共同構(gòu)建了完整系統(tǒng)的國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。二是商業(yè)化基礎(chǔ)不斷夯實(shí)、協(xié)作伙伴加速形成。以鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)為例，目前這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)集合了包括華為、ARM中國等在內(nèi)的重要行業(yè)巨頭，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈基于鯤鵬處理器構(gòu)建的全棧IT基礎(chǔ)設(shè)施、行業(yè)應(yīng)用及服務(wù)，已經(jīng)形成了包括PC、服務(wù)器、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)、中間件、虛擬化、數(shù)據(jù)庫、云服務(wù)、行業(yè)應(yīng)用以及咨詢管理服務(wù)等在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，并與華為已有的包括 openEuler、openGuass、TaiShan 服務(wù)器內(nèi)在的自主化軟硬件體系結(jié)合。目前相關(guān)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)進(jìn)展順利，部分領(lǐng)域還取得了超出預(yù)期的效果。據(jù)悉，目前鯤鵬應(yīng)用認(rèn)證伙伴超過了3500家，認(rèn)證方案超過了10000個(gè)，華為鯤鵬硬件足以支持運(yùn)營商超過80%的虛擬化場(chǎng)景應(yīng)用。商業(yè)化方面，已經(jīng)上市的海光、龍芯等廠商，均已經(jīng)有了相當(dāng)好的盈利表現(xiàn)，相信隨著未來場(chǎng)景化的拓展和其在相關(guān)市場(chǎng)市占率的進(jìn)一步提升，相關(guān)廠商的表現(xiàn)還會(huì)有進(jìn)一步的表現(xiàn)。

強(qiáng)性能和補(bǔ)生態(tài)一起抓

不過，目前以飛騰為首的ARM處理器企業(yè)也面臨著生態(tài)不夠完善的問題，一些基于X86設(shè)計(jì)的軟件同樣面臨著適配和性能提升的問題。因此，放在當(dāng)下來說，提升性能和補(bǔ)齊生態(tài)仍是當(dāng)務(wù)之急。一是持續(xù)強(qiáng)化芯片性能。以智能手機(jī)為例，此前別家的手機(jī)品牌基本上都是1.5G、2.0G，蘋果的iphone始終還是800M，但用起來卻一點(diǎn)都不卡。究其根本，主要在于蘋果將軟硬件結(jié)合起來一起優(yōu)化，從而極大地彌補(bǔ)了單品的性能差距，這種方法或許對(duì)于國產(chǎn)CPU的替代也發(fā)揮了不小的啟發(fā)作用。以飛騰為例，飛騰及母公司中國長城都屬于中國電子科技集團(tuán)旗下，而在該集團(tuán)之內(nèi)從芯片、操作系統(tǒng)、整機(jī)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用幾乎一應(yīng)俱全，在集團(tuán)之內(nèi)即可完成內(nèi)部優(yōu)化。另外，緊隨先進(jìn)技術(shù)加速產(chǎn)品迭代，也能夠?qū)a(chǎn)CPU性能提升帶來更多可能。以最近芯片領(lǐng)域大熱的 Chiplet來說，它可以把一些預(yù)先生產(chǎn)好的實(shí)現(xiàn)特定功能的芯片裸片，通過先進(jìn)的集成技術(shù)，封裝成一個(gè)系統(tǒng)芯片。按照AMD在EPYC發(fā)布會(huì)上的說法，在之后的幾年內(nèi)，AMD將通過只迭代某個(gè)die的方式來加速產(chǎn)品迭代以打破摩爾定律的限制，而且依托 Chiplet可以在單顆芯片上集成更多的功能，從而大幅度地減少芯片對(duì)先進(jìn)工藝本身的依賴。二是持續(xù)補(bǔ)齊生態(tài)短板。以完全自研的龍芯Loong Arch指令集架構(gòu)來說，由于手機(jī)端要求比PC端高很多，所以其暫時(shí)還不能應(yīng)用到手機(jī)上；另外，就是純自研的龍芯在使用時(shí)需要進(jìn)行二進(jìn)制的再次編譯，這是使用X86等成熟架構(gòu)時(shí)所沒有的問題。不過，目前針對(duì)性的解決方案也在陸續(xù)出現(xiàn)，比如華為正在自研的全新編程語言—倉頡以及鴻蒙系統(tǒng)，或許會(huì)成為相關(guān)國產(chǎn)替代方案的關(guān)鍵力量?？偟膩砜?，現(xiàn)階段國產(chǎn)CPU的發(fā)展，持續(xù)強(qiáng)性能和補(bǔ)生態(tài)短板仍是當(dāng)務(wù)之急。

不可或缺的突圍要件

市場(chǎng)化或成未來破局關(guān)鍵

值得注意的是，除了大力推動(dòng)技術(shù)發(fā)展迭代和創(chuàng)新之外，更為重要的是將國產(chǎn)化替代納入到市場(chǎng)化運(yùn)營的框架之內(nèi)，而在這一點(diǎn)上我們是有歷史教訓(xùn)的。在2001年之前，中國在集成電路方面已經(jīng)探索多年，但國產(chǎn)軟硬件一直用于特定領(lǐng)域，比如計(jì)算原子彈爆炸的103專用計(jì)算機(jī)，但這些都離真正的市場(chǎng)化太遙遠(yuǎn)了。面臨英特爾和微軟的包圍，國產(chǎn)芯片在純市場(chǎng)化條件下很難有一戰(zhàn)之力。意識(shí)到了市場(chǎng)化的重要性之后，國家開始組織人員開啟新一輪的市場(chǎng)化探索，這次的焦點(diǎn)是面向市場(chǎng)的通用處理器。2001年，由倪光南院士領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)成功的方舟一號(hào)橫空出世，一度在國內(nèi)引起廣泛轟動(dòng)，但其卻因?yàn)楹罄m(xù)推廣不及預(yù)期而以失敗而告終，讓無數(shù)期待國產(chǎn)化替代的行業(yè)內(nèi)外人士不勝噓唏。回過頭來看，造成這種結(jié)果的原因是多方面的。如前文所述，除了Wintel聯(lián)盟已經(jīng)構(gòu)建的聯(lián)盟體系不可撼動(dòng)之外，新的趨勢(shì)尚未到來、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)不牢等方方面面的掣肘，都是造成這個(gè)中國人心心念念的“造芯行動(dòng)”中道夭折的外部誘因，但回歸到市場(chǎng)環(huán)境上來看這種“失敗”還有另一種解釋。其一，要讓用戶在軟硬件系統(tǒng)上“改換門庭”必須是自動(dòng)發(fā)生的過程，用戶與廠商之間的信任是其中的關(guān)鍵紐帶?？v觀軟硬件協(xié)同體系的演進(jìn)史不難發(fā)現(xiàn)，從最早的IBM+DOS一統(tǒng)江湖，到Wintel聯(lián)盟抓住圖形化個(gè)人電腦崛起，再到移動(dòng)時(shí)代ARM制霸移動(dòng)市場(chǎng)，這其中的后來者都曾有過與“前輩”交鋒的記錄，但都是后來抓住新的機(jī)會(huì)才實(shí)現(xiàn)真正突圍的，而這個(gè)過程是自然發(fā)生的。其實(shí)，這些軟硬件體系在設(shè)計(jì)之初，比國內(nèi)的軟硬件生態(tài)體系缺點(diǎn)更多、性能更差。但是勝在有體系的配合，平臺(tái)能夠根據(jù)用戶實(shí)際需求和應(yīng)用場(chǎng)景有的放矢，用戶在解決問題的過程中將成果反饋到生態(tài)之中使已有體系獲得迭代成長，廠商與用戶之間在解決問題過程中形成的信任，推動(dòng)體系不斷變強(qiáng)。但方舟一號(hào)作為后來者，無法再用相同的方式“慢慢變強(qiáng)”，因?yàn)橛脩粢呀?jīng)體驗(yàn)到了“最好的系統(tǒng)體驗(yàn)”，再次遷移的成本太高，這也是方舟一號(hào)雖然曾經(jīng)有過北京市政府采購幾萬臺(tái)的記錄，卻終究未能改變其“失敗命運(yùn)”的原因所在。其二，面對(duì)新的市場(chǎng)需求變化，應(yīng)該緊緊抓住機(jī)會(huì)全面推動(dòng)整個(gè)生態(tài)體系的“配套演進(jìn)”，為新架構(gòu)生態(tài)的軟硬件協(xié)同體系構(gòu)建完整的體系閉環(huán)。如前文所述，跟隨者很難完成對(duì)已有領(lǐng)先者的“完全超越”，那既然如此何不“換道超車”呢？站在當(dāng)下的時(shí)點(diǎn)來看，如今國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)已經(jīng)漸成規(guī)模，應(yīng)用廠商配套服務(wù)商眾多，市場(chǎng)化、商業(yè)化條件逐漸成熟。因此，接下來的核心關(guān)鍵在于國內(nèi)架構(gòu)廠商要發(fā)揮核心推動(dòng)作用，帶領(lǐng)整個(gè)協(xié)作體系伙伴一起推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的體系化配套演進(jìn)，從而為高水平的生態(tài)建設(shè)開辟道路。簡而言之，無論是抓住市場(chǎng)趨勢(shì)還是推動(dòng)廠商與用戶之間建立信任都應(yīng)該立足市場(chǎng)規(guī)律。唯其如此，國產(chǎn)化替代才有望真正打開一條希望之門。

文/劉曠公眾號(hào)，ID：liukuang110