國產(chǎn)CPU真的能夠?qū)崿F(xiàn)完全“自主化”嗎？

眾所周知，集成電路是我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心領(lǐng)域，而CPU(中央處理器)則是集成電路中的核心元器件。目前國家對(duì)信息安全有著迫切的形勢要求，如果沒有 CPU的國產(chǎn)化與自主化，國家安全將無從談起。最近一年多來，國產(chǎn)CPU發(fā)展亂象叢生，中國芯目前究竟發(fā)展如何，本文將為大家揭開國產(chǎn)CPU的面 紗，探討國產(chǎn)CPU的自主可控之路。

國貨當(dāng)自強(qiáng)，國產(chǎn)CPU的發(fā)展之路

一說起國產(chǎn)CPU，大家自然會(huì)想到“龍芯”。“龍芯”是中國科學(xué)院計(jì)算所自主研發(fā)的通用CPU，是我國第一款高性能通用CPU，目前龍芯已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn) 品“龍芯3號(hào)”，采用MIPS64位指令集，具備八個(gè)處理器核心，主頻1.2GHz，龍芯系列CPU在處理器設(shè)計(jì)上具備核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

除 “龍芯”外，國產(chǎn)“飛騰”“申威”系列處理器等也是國產(chǎn)CPU的代表，其中“飛騰”是國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院開發(fā)的銀河飛騰系列高性能通用CPU，“申 威”處理器由國家高性能集成電路(上海)設(shè)計(jì)中心自主研發(fā)，具體由江南計(jì)算所研制實(shí)施。上述處理器都在國產(chǎn)高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)中有過亮相，并得到了國家科技 重大專項(xiàng)“核高基”項(xiàng)目的專項(xiàng)資金支持。

但國家和民眾對(duì)于國產(chǎn)CPU應(yīng)用的期望遠(yuǎn)不止于幾臺(tái)“超算”那么簡單。目前，國產(chǎn)CPU給大家的感 覺也似乎只是在某些“特定”領(lǐng)域得到了應(yīng)用，而市場上主流的各類服務(wù)器、臺(tái)式機(jī)、筆記本、交換機(jī)等量大面廣的產(chǎn)品，大家還是很少看到國產(chǎn)CPU在上述領(lǐng)域 有真正成熟的商業(yè)化應(yīng)用。而目前國內(nèi)的安全形勢和IT國產(chǎn)化進(jìn)程，也顯然對(duì)于上述產(chǎn)品的國產(chǎn)化市場替代有著更加迫切和實(shí)質(zhì)的需求。

在產(chǎn)業(yè)化 方面，“龍芯”作為上述CPU的代表，2010年，龍芯中科技術(shù)有限公司正式負(fù)責(zé)龍芯CPU的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作，其負(fù)責(zé)人胡偉武總裁曾表示，三年產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型之 后，龍芯發(fā)現(xiàn)，落后的軟硬件生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)成為制約其發(fā)展的主要瓶頸。以產(chǎn)品種類論，龍芯過去三年產(chǎn)業(yè)化確實(shí)發(fā)展快速。2010年，龍芯只有2款可以賣的芯 片產(chǎn)品，2011年有4款，到2012年，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)達(dá)到10多款。目前龍芯在安全領(lǐng)域和嵌入式市場已經(jīng)有所成績，但胡偉武曾在公開報(bào)告中指出，軟硬件 生態(tài)系統(tǒng)的滯后已經(jīng)開始制約龍芯發(fā)展。“雖然龍芯已經(jīng)在完善軟硬件生態(tài)上做了很多，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而且已經(jīng)成為制約龍芯發(fā)展的首要瓶頸。”

國產(chǎn)市場迎來實(shí)質(zhì)性利好，CPU巨頭一擁而上

最 近兩年，各類信息安全事件的愈演愈烈使得國家意識(shí)到必須要在國產(chǎn)化上加快步伐，尤其是核心器件的國產(chǎn)化，工信部在《2015年工業(yè)強(qiáng)基專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》 指出，通過10年左右的努力，力爭實(shí)現(xiàn)70%的核心基礎(chǔ)零部件(元器件)、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料自主保障，部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

與此同時(shí)，國產(chǎn)CPU似乎也迎來了發(fā)展的良機(jī)，各個(gè)國際CPU巨頭廠商也開始對(duì)中國表示出了前所未有的開放態(tài)度，愿意與國內(nèi)資本方合作，成立國內(nèi)CPU企業(yè)，共謀集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2013年4月，上海兆芯集成電路有限公司成立，上海兆芯由上海市國資委下屬上海聯(lián)和投資有限公司和威盛電子股份有限公司合資成立，注冊資本2.5億美元，研發(fā)中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的X86架構(gòu)核心處理器芯片，號(hào)召推動(dòng)中國信息產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。

2014 年10月，江蘇省經(jīng)信委與IBM公司簽署了共同推動(dòng)中國OpenPOWER芯片生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)的合作備忘錄，蘇州中晟宏芯信息科技有限公司與IBM 公司簽署了芯片知識(shí)產(chǎn)權(quán)授權(quán)方面的進(jìn)一步合作協(xié)議，蘇州中晟宏芯計(jì)劃通過獲得IBM POWER架構(gòu)、POWER8相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及芯片設(shè)計(jì)工具的許可，在中國市場開發(fā)和推廣POWER服務(wù)器的處理器產(chǎn)品。

同樣是2014年 10月，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司(以下簡稱“中國電子”)旗下中國振華電子集團(tuán)有限公司“飛騰CPU”項(xiàng)目簽約儀式在天津?yàn)I海新區(qū)隆重舉行，標(biāo)志著 中國電子正式邁入信息安全高端芯片領(lǐng)域。2015年3月26日，中國電子在京召開“CPU與網(wǎng)絡(luò)交換芯片新品發(fā)布暨成果推廣會(huì)”，發(fā)布了采用ARM指令集 的FT-1500A系列處理器，并宣布可實(shí)現(xiàn)對(duì)Intel中高端“至強(qiáng)”服務(wù)器芯片的替代，

一時(shí)之間風(fēng)云突變，各大國際CPU廠商都在國內(nèi)找到了合作伙伴，并表現(xiàn)出了前所未有的開放，是真心合作，還是尋求“代言”?不管出于何種考慮，國際CPU廠商顯然已經(jīng)感受到了中國市場的國產(chǎn)化力度，并希望與中國一起分享國產(chǎn)化市場的紅利。

但 事實(shí)證明CPU芯片的國產(chǎn)化之路還有很長要走。自成立以來一直保持神秘背景的上海兆芯公司，2014年已經(jīng)推出了其采用X86架構(gòu)的國產(chǎn)兆芯處理器，但從 用戶拿到的實(shí)際樣品來看，芯片封裝上竟然還赫然印著威盛“Nano”的商標(biāo)字樣，而據(jù)稱這款國產(chǎn)兆芯芯片與威盛公司在2008年推出的“Nano”芯片似 乎并無二致，知識(shí)產(chǎn)權(quán)也還在對(duì)方公司手里。而關(guān)于IBM Power處理器在國內(nèi)的合作，據(jù)參與項(xiàng)目的相關(guān)專家透露，IBM雖然在開放POWER架構(gòu)的處理器授權(quán)方面表現(xiàn)出了足夠的誠意，但由于IBM的 POWER處理器設(shè)計(jì)流程與工藝相當(dāng)復(fù)雜，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)實(shí)施工程，并不是通過給IBM公司支付一筆不菲的授權(quán)費(fèi)就可以簡單解決，后續(xù)如何讓國內(nèi)公司完 整地承接POWER處理器設(shè)計(jì)并不受約束的發(fā)展，以及如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化盈利，也還是懸而未決的問題。

“國產(chǎn)”與“自主”的命題之爭

“國 產(chǎn)”一詞，一直以來是個(gè)爭議很大的用語，目前我國對(duì)于“國產(chǎn)”還沒有統(tǒng)一的界定標(biāo)準(zhǔn)。某些觀點(diǎn)顯然是不合適的。例如：有人說，只要公司在中國注冊、交稅， 就是“中國公司”，它的產(chǎn)品和服務(wù)就是“國產(chǎn)”。也有人說，“本國產(chǎn)品是指在中國境內(nèi)生產(chǎn)，且國內(nèi)生產(chǎn)成本比例超過50%的最終產(chǎn)品”，甚至還給出了按材 料成本計(jì)算的公式。顯然，這樣的“標(biāo)準(zhǔn)”只適合粗放型產(chǎn)品，完全不適用于高技術(shù)領(lǐng)域。

而更深層次的問題，則是在國家對(duì)網(wǎng)絡(luò)與信息安全日益重 視的情況下，是否國產(chǎn)就意味著自主安全?中國工程院院士倪光南在近期接受的采訪中指出，自主可控是增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)與信息安全的前提。而對(duì)自主可控的理解，主要包 括以下幾個(gè)方面：一是知識(shí)產(chǎn)權(quán)自主可控。在當(dāng)前的國際競爭格局下，知識(shí)產(chǎn)權(quán)自主可控十分重要，做不到這一點(diǎn)就一定會(huì)受制于人。第二、技術(shù)能力自主可控。技 術(shù)能力自主可控，意味著要有足夠規(guī)模的、能真正掌握該技術(shù)的科技隊(duì)伍。技術(shù)能力可以分為一般技術(shù)能力、產(chǎn)業(yè)化能力、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈能力和構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能力 等層次。三是發(fā)展自主可控。我們不但要看到現(xiàn)在，還要著眼于今后相當(dāng)長的時(shí)期，對(duì)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)而言，都能不受制約地發(fā)展。

倪院士還在撰文 中列舉了中國電視產(chǎn)業(yè)的例子以說明長期發(fā)展的重要性。眾所周知，前些年我國通過投資、收購等等，曾經(jīng)擁有了CRT電視機(jī)產(chǎn)業(yè)完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和構(gòu)建整個(gè)生態(tài) 系統(tǒng)的技術(shù)能力。但是，外國跨國公司一旦將CRT的技術(shù)都賣給中國后，它們立即轉(zhuǎn)向了LCD平板電視，使中國的CRT電視機(jī)產(chǎn)業(yè)變成淘汰產(chǎn)業(yè)。信息領(lǐng)域技 術(shù)和市場變化迅速，要防止出現(xiàn)類似事件。因此，如果某項(xiàng)技術(shù)在短期內(nèi)效益較好，但從長期看做不到自主可控，一般說來是不可取的。只顧眼前利益，有可能會(huì)在 以后造成更大的被動(dòng)。

從CPU自主化角度來看，目前國內(nèi)的CPU企業(yè)分為兩種，一種是采用國際上成熟的CPU核，如華為海思、瑞芯微、全志 等企業(yè)，采用基于ARM的CPU核心來做自己的SoC(單芯片系統(tǒng)方案)芯片，這種方式雖能夠快速推出系統(tǒng)級(jí)芯片方案并占領(lǐng)市場，但還談不上CPU核心的 國產(chǎn)與自主。目前，“飛騰”CPU的產(chǎn)業(yè)化企業(yè)----天津飛騰公司也放棄了自主研發(fā)處理器核，而是直接采用ARM提供的64位V8系列處理器核，與海思 的“麒麟”系列手機(jī)芯片所采用的ARM處理器核屬于同一個(gè)系列。但這樣做出來的所謂國產(chǎn)芯片問題也很明顯，芯片中的處理器核心仍然依賴于國外CPU廠商， 就像我們之前拿現(xiàn)成的CPU、主板、內(nèi)存去“攢電腦”一樣，只是現(xiàn)在變成了“攢芯片”。

另一種則是真正意義上進(jìn)行自主研發(fā)處理器核心的企 業(yè)，目前國內(nèi)在這方面的單位卻日益變得鳳毛麟角。目前能夠看到的似乎只有“龍芯”和“申威”兩家老牌單位還在堅(jiān)持，這兩家單位一直基于自主設(shè)計(jì)的CPU核 心架構(gòu)進(jìn)行研發(fā)并不斷更新?lián)Q代。2014年11月，中科曙光面向服務(wù)器市場推出國產(chǎn)龍芯3B服務(wù)器，開始在商用服務(wù)器市場加快產(chǎn)業(yè)推廣，與此同時(shí)，龍芯架 構(gòu)的性能不足等問題也在被不斷的詬病和質(zhì)疑，最近，《中國科學(xué)：信息科學(xué)》期刊刊登了下一代龍芯架構(gòu)的相關(guān)論文，介紹了新產(chǎn)品的具體改進(jìn)與多項(xiàng)性能測試數(shù) 據(jù)，從數(shù)據(jù)上看，龍芯處理器的跑分并不輸于國際主流中檔處理器，其同頻性能已接近Intel Ivy Bridge架構(gòu)水平。龍芯自己對(duì)此的判斷是，“性能的問題將在一兩年內(nèi)真正得到解決”。慢進(jìn)則退，近兩年來龍芯顯然開始加快自己產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，并希望以 實(shí)際成績來回應(yīng)質(zhì)疑，避免國產(chǎn)CPU的“運(yùn)十”悲劇重演。

國產(chǎn)CPU陷入產(chǎn)業(yè)迷局，自主化之路何去何從?

隨著近幾年國產(chǎn)CPU的持續(xù)發(fā)展，以及國產(chǎn)化自主浪潮的到來，一時(shí)間內(nèi)國產(chǎn)CPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展頭緒萬象。一方面國內(nèi)傳統(tǒng)CPU企業(yè)如龍芯等堅(jiān)持自力更生并積極探索市場化，并開始在 行業(yè)應(yīng)用取得突破，另一方面國外主要CPU 廠家都在國內(nèi)找到了合作伙伴，并希望與國產(chǎn)廠商共同謀求國產(chǎn)化市場紅利。不同CPU架構(gòu)與產(chǎn)業(yè)實(shí)體的多頭發(fā)展，中國面臨在CPU重大產(chǎn)業(yè)路徑上的選擇難 題。

與CPU產(chǎn)品發(fā)展配套的另一個(gè)重要層面是基礎(chǔ)軟件。目前國家已經(jīng)在一些涉及經(jīng)濟(jì)命脈的重要行業(yè)推廣操作系統(tǒng)的國產(chǎn)化，企業(yè)層面也涌入了 一批做國產(chǎn)Linux軟件系統(tǒng)的大軍。軟硬一體化協(xié)同發(fā)展已經(jīng)成為業(yè)界共識(shí)，國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件面臨著共同實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)替代的歷史性機(jī)遇。但同時(shí)我們也可以看到， 國內(nèi)不管是CPU企業(yè)還是操作系統(tǒng)企業(yè)，其面臨的能力差距與產(chǎn)業(yè)生態(tài)差距也是明顯的。國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件廠商目前要取得產(chǎn)業(yè)突破，缺的并不僅僅是資金和政策， 而更多地是自主創(chuàng)新的能力。CPU作為一個(gè)涉及芯片設(shè)計(jì)、工藝、封裝與軟件的大系統(tǒng)工程，目前國家層面似乎缺少相關(guān)實(shí)質(zhì)性規(guī)劃。

不久前媒體 報(bào)道美國禁止Intel向中國出口高性能CPU用于中國超級(jí)計(jì)算機(jī)，再一次警醒了國人，缺少自主可控的“芯”，一切信息化設(shè)備就都是無本之末，就會(huì)永遠(yuǎn)在 信息產(chǎn)業(yè)上受制于人。目前，我國信息產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，如果國家相關(guān)部門能夠加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，明確CPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，對(duì)于壯大自主軟硬件產(chǎn)業(yè) 生態(tài)，抓住時(shí)間窗口實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展將會(huì)大大有益。而對(duì)于國產(chǎn)CPU廠商而言，要想取得突破，仍然需要牢牢把握核心技術(shù)，不能急功近利，在核心技術(shù)方面不能抱 任何幻想，否則發(fā)展會(huì)失去動(dòng)力。未來兩年國產(chǎn)CPU能否抓住機(jī)遇在市場上真正實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展，還讓我們拭目以待。