二十年，三條路：國(guó)產(chǎn)CPU的“飽和式救援”

2018年以來(lái)，伴隨著全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈的不確定性增強(qiáng)，緊張局勢(shì)加劇，CPU國(guó)產(chǎn)化成為了牽動(dòng)中國(guó)社會(huì)的議題。

經(jīng)過(guò)艱辛探索，國(guó)產(chǎn)CPU逐漸形成了三種不同思路，側(cè)重點(diǎn)各異的發(fā)展模式。有趣的是，高鐵、北斗、5G，是這個(gè)時(shí)代中國(guó)科技最廣為人知的創(chuàng)新突破。而國(guó)產(chǎn)CPU的三種模式，似乎也與這三者背后的發(fā)展思路一一對(duì)應(yīng)。

持續(xù)突圍的國(guó)產(chǎn)CPU，2023年依舊走在“飽和式救援”的路上，走在科技自立自強(qiáng)的晨曦里。

二十年，做自己的破壁人

最近，《三體》的動(dòng)畫(huà)和劇集正在火熱上映，我們又迎來(lái)了熟悉的那句“做自己的破壁人”。中國(guó)CPU的發(fā)展歷程其實(shí)也是如此，在不同階段，面對(duì)不同問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)CPU一次次地選擇做當(dāng)時(shí)困境的破壁人。

2014年，《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》發(fā)布，同年工信部方面宣布國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金正式設(shè)立。這一階段，國(guó)家大力推動(dòng)半導(dǎo)體創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)，大批具有國(guó)際視野、先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)得到了發(fā)展機(jī)遇。

2020年8月4日，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》。《若干政策》強(qiáng)調(diào)，集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心，是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。《若干政策》中明確提出，中國(guó)芯片自給率要在2025年達(dá)到70%左右，而這一數(shù)字在2019年只有30%。

就此，巨大的歷史機(jī)遇和社會(huì)責(zé)任，擺在了中國(guó)芯片，尤其是國(guó)產(chǎn)CPU面前。時(shí)代大潮下，究竟如何發(fā)展國(guó)產(chǎn)CPU，有過(guò)無(wú)數(shù)爭(zhēng)論。逐漸形成了三條常態(tài)化、被驗(yàn)證可持續(xù)的發(fā)展道路。

高鐵模式：先引進(jìn)，再創(chuàng)新

到2035年，中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)里程預(yù)計(jì)將要達(dá)到7萬(wàn)公里，堪稱不折不扣的“中國(guó)奇跡”。高鐵的發(fā)展模式，首先引進(jìn)先進(jìn)的鐵路與機(jī)車技術(shù)，再結(jié)合中國(guó)自身需求與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐進(jìn)行創(chuàng)新。高鐵雖非中國(guó)首創(chuàng)，卻在中國(guó)得到了良好發(fā)展與廣泛應(yīng)用，攻克了眾多環(huán)境與運(yùn)營(yíng)難關(guān)，繼而再將成果反向輸送到世界。

國(guó)產(chǎn)CPU發(fā)展的第一條路，就是類似高鐵模式的“先引進(jìn)，再創(chuàng)新”，通過(guò)獲得先進(jìn)的IP內(nèi)核授權(quán)，指令集架構(gòu)授權(quán)，進(jìn)行自主的芯片設(shè)計(jì)、研發(fā)與制造。這種模式，主要以海光、華為、飛騰、兆芯等企業(yè)為代表，其中X86架構(gòu)有兆芯、海光等企業(yè)，ARM架構(gòu)則有華為、飛騰等。

這一模式的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，相關(guān)產(chǎn)品可以兼容X86/ARM的主流生態(tài)，具有更高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，更加容易規(guī)?；慨a(chǎn)，也更容易被業(yè)界所接受。對(duì)于相關(guān)客戶來(lái)說(shuō)，使用類似產(chǎn)品既可以在相當(dāng)程度上確保自主可控，同時(shí)遷移成本較低，對(duì)此前的IT投資兼容度更高。更為重要的是，用戶可以獲得廣泛的軟硬件生態(tài)支持，獲得較為開(kāi)放的選擇權(quán)。在科研、金融、軟件開(kāi)發(fā)等產(chǎn)業(yè)中，兼容國(guó)際主流生態(tài)依舊是現(xiàn)階段不可規(guī)避的價(jià)值需求。

對(duì)于硬件企業(yè)來(lái)說(shuō)，這種“引進(jìn)—吸收—再創(chuàng)新”的方式可以確保高起點(diǎn)、低成本與較快形成規(guī)?；袌?chǎng)。華為、飛騰基于ARM V8架構(gòu)，兆芯、海光基于X86架構(gòu)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的CPU產(chǎn)品，推出后均獲得了良好市場(chǎng)。高速增長(zhǎng)的市場(chǎng)背后，可以看出信創(chuàng)市場(chǎng)對(duì)“高鐵模式”的認(rèn)可與支持，其中華為、飛騰基于ARM開(kāi)放架構(gòu)，生態(tài)伙伴眾多。

大眾對(duì)“高鐵模式”的擔(dān)憂，是怕企業(yè)止步于“引進(jìn)”，忽視了消化吸收和再創(chuàng)新的必要性，如果停留在“引進(jìn)”，一旦國(guó)外指令集更新，很容易造成優(yōu)勢(shì)難以為繼，在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面處于被動(dòng)。逐步在發(fā)展中形成自己的技術(shù)創(chuàng)新能力與產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，才是CPU國(guó)產(chǎn)化的正道。

北斗模式：牙縫里擠出的自主可控

2020年6月23日，隨著西昌衛(wèi)星發(fā)射中心將一枚“長(zhǎng)三乙”運(yùn)載火箭發(fā)射升空，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的第55顆衛(wèi)星成功進(jìn)入軌道，這標(biāo)志著北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星就位，北斗三號(hào)部署比原計(jì)劃提前半年順利完成。

北斗的發(fā)展模式，是以中國(guó)技術(shù)、中國(guó)工程為底色。國(guó)產(chǎn)CPU中，這一模式目前以申威、龍芯等企業(yè)為代表，基于申威芯片的“太湖之光”，屢次在國(guó)際大賽上拔得頭籌。龍芯，也在政、軍市場(chǎng)上獲得了不錯(cuò)的業(yè)績(jī)。

“北斗模式”的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)的，完全獨(dú)立自主的技術(shù)體系，以及打造獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，適合對(duì)自主程度有著高要求、對(duì)信息安全更為敏感的行業(yè)與領(lǐng)域。比如在軍工、航天等領(lǐng)域，“北斗模式”的自主CPU可以帶來(lái)不可替代的價(jià)值。

但這一發(fā)展模式的問(wèn)題也相對(duì)明顯。一方面供應(yīng)鏈上需要從基礎(chǔ)技術(shù)到最終商業(yè)化都自己來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而產(chǎn)生巨大的發(fā)展成本。另一方面，由于生態(tài)比較小眾、封閉，因此最終帶給用戶的軟硬件選擇空間也很狹窄，很難獲得市場(chǎng)化程度較高。

倪光南院士就曾經(jīng)提出依托本國(guó)架構(gòu)“單打獨(dú)斗”模式發(fā)展出來(lái)的國(guó)產(chǎn)CPU，與主流CPU生態(tài)的巨大差距，不可能憑主觀愿望在短時(shí)期內(nèi)改變的觀點(diǎn)。

同時(shí)，究竟能否完全實(shí)現(xiàn)指令集自研，也是一個(gè)問(wèn)題。2021年6月芯聯(lián)芯發(fā)布官方聲明書(shū)，稱對(duì)龍芯中科啟動(dòng)法律仲裁程序。事件的起因在于龍芯對(duì)MIPS的IP授權(quán)合同未能履約，如果一旦相關(guān)爭(zhēng)議擴(kuò)大，構(gòu)成法律層面的問(wèn)題，對(duì)于最終用戶與上下游產(chǎn)業(yè)也構(gòu)成了新的風(fēng)險(xiǎn)。

無(wú)論如何，更加獨(dú)立、徹底的自主可控，確實(shí)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占據(jù)了一席之地，在輿論士氣與特定行業(yè)扮演了重要角色。面向未來(lái)，這種模式雖然難以壯大，但依舊不可或缺。

5G模式：參與生態(tài)，尋覓機(jī)遇

根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)累計(jì)建成開(kāi)通5G基站超過(guò)230萬(wàn)個(gè)，5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與終端用戶規(guī)模全球第一。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的壯大發(fā)展，讓全球看到了中國(guó)數(shù)字化技術(shù)的硬實(shí)力。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展模式與高鐵、北斗不同，中國(guó)科技在這一過(guò)程中，更多是躬身入局，參與到全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)中。通過(guò)成為生態(tài)的一份子，貢獻(xiàn)自己的力量，逐步占據(jù)了更為重要的地位，乃至引領(lǐng)全球創(chuàng)新。

在CPU發(fā)展歷史上，出現(xiàn)了x86和ARM兩大生態(tài)體系。而在今天，CPU生態(tài)第三極正在浮出水面——這就是RISC-V。

今天，中國(guó)越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始選擇開(kāi)放指令集RISC-V，參與RISC-V全球生態(tài)建設(shè)，通過(guò)融入國(guó)際生態(tài)、兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)變道競(jìng)爭(zhēng)。這種“5G模式”的優(yōu)點(diǎn)同樣明顯，它可以幫助企業(yè)越過(guò)自主開(kāi)發(fā)指令集的難關(guān)，快速進(jìn)入芯片產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也與國(guó)際實(shí)現(xiàn)了接軌。另一方面，其開(kāi)源架構(gòu)更加利于全球化發(fā)展，受到非技術(shù)因素影響較小。

在2022年，騰訊也宣布加入開(kāi)源指令集標(biāo)準(zhǔn)RISC-V國(guó)際協(xié)會(huì)（RISC-V International）。此前，華為、阿里巴巴、紫光展銳、中興通訊、賽昉科技、中科院等企業(yè)和機(jī)構(gòu)都已加入這一組織，中國(guó)科技對(duì)RISC-V的貢獻(xiàn)和重要性正在與日俱增。

但這種CPU發(fā)展模式的弱點(diǎn)也依舊存在，那就是RISC-V目前還處在較為稚嫩的發(fā)展階段，距離CPU第三極的生態(tài)發(fā)展目標(biāo)還有很長(zhǎng)一段路要走。目前階段，中國(guó)有大約50款基于RISC-V的量產(chǎn)芯片，但大多集中在物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線、電源管理等相對(duì)低端化的場(chǎng)景，在CPU領(lǐng)域鮮少見(jiàn)到國(guó)產(chǎn)芯片嶄露頭角。

基于RISC-V打造CPU，最大問(wèn)題在于量產(chǎn)化所需的軟件生態(tài)與高性能場(chǎng)景適配都還不成熟。在CPU所代表的高性能場(chǎng)景中，軟件需求非常龐大，CPU需要與RISC-V底層框架、操作系統(tǒng)、中間件、關(guān)鍵庫(kù)、應(yīng)用軟件進(jìn)行全棧適配，而這意味著繁多的技術(shù)挑戰(zhàn)與龐大的工作量，并不是一家公司所能完成。因此，基于RISC-V打造CPU，還需要芯片廠商、ISV與開(kāi)源社區(qū)等角色的共同努力，甚至社會(huì)各界的共同推動(dòng)。

結(jié)束語(yǔ)：不確定時(shí)代的“飽和救援”

關(guān)于中國(guó)芯片，我們總是有太多話要說(shuō)。在網(wǎng)絡(luò)上，我們也總是能看到國(guó)產(chǎn)CPU發(fā)展模式孰高孰低，孰優(yōu)孰劣的爭(zhēng)論。事實(shí)上，這三種模式并不是誰(shuí)更高明，誰(shuí)會(huì)取代誰(shuí)的關(guān)系。

而是側(cè)重點(diǎn)不同，呼應(yīng)需求不同，必然會(huì)產(chǎn)生的模式多樣化與共存關(guān)系。不同模式之間各有所長(zhǎng)，也需要彼此競(jìng)爭(zhēng)，需要不斷調(diào)整和重新匹配關(guān)系。比如有的產(chǎn)業(yè)更偏重信息安全，供應(yīng)鏈可控，絕大部分信創(chuàng)市場(chǎng)，依舊需要以性能和應(yīng)用場(chǎng)景為主要導(dǎo)向。對(duì)于國(guó)產(chǎn)CPU整體而言，是否能夠破圈突破信創(chuàng)市場(chǎng)的局限，或者說(shuō)讓大眾市場(chǎng)同樣成為信創(chuàng)市場(chǎng)，才是在2025年國(guó)產(chǎn)芯片占比70%這一大目標(biāo)下，需要不斷努力的方向。

CPU國(guó)產(chǎn)化，需要百花齊放，需要齊頭并進(jìn)，飽和式救援。

在全球經(jīng)濟(jì)局勢(shì)與芯片供應(yīng)鏈的不確定時(shí)代，飽和救援將是我們的新常態(tài)，也是中國(guó)芯片崛起的必由之路。

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