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国产CPU之乱战 自主化之路去向何方?

天极网服务器频道2015-05-12 11:53我要吐槽

  众所周知,集成电路是我国信息产业发展的核心领域,而CPU(中央处理器)则是集成电路中的核心元器件。目前国家对信息安全有着迫切的形势要求,如果没有CPU的国产化与自主化,国家安全将无从谈起。最近一年多来,国产CPU发展乱象丛生,中国芯目前究竟发展如何,本文将为大家揭开国产CPU的面纱,探讨国产CPU的自主可控之路。

  国货当自强,国产CPU的发展之路

  一说起国产CPU,大家自然会想到“龙芯”。“龙芯”是中国科学院计算所自主研发的通用CPU,是我国第一款高性能通用CPU,目前龙芯已经发展到第三代产品“龙芯3号”,采用MIPS64位指令集,具备八个处理器核心,主频1.2GHz,龙芯系列CPU在处理器设计上具备核心自主知识产权。

  除“龙芯”外,国产“飞腾”“申威”系列处理器等也是国产CPU的代表,其中“飞腾”是国防科技大学计算机学院开发的银河飞腾系列高性能通用CPU,“申威”处理器由国家高性能集成电路(上海)设计中心自主研发,具体由江南计算所研制实施。上述处理器都在国产高性能超级计算机中有过亮相,并得到了国家科技重大专项“核高基”项目的专项资金支持。

  但国家和民众对于国产CPU应用的期望远不止于几台“超算”那么简单。目前,国产CPU给大家的感觉也似乎只是在某些“特定”领域得到了应用,而市场上主流的各类服务器台式机笔记本交换机等量大面广的产品,大家还是很少看到国产CPU在上述领域有真正成熟的商业化应用。而目前国内的安全形势和IT国产化进程,也显然对于上述产品的国产化市场替代有着更加迫切和实质的需求。

  在产业化方面,“龙芯”作为上述CPU的代表,2010年,龙芯中科技术有限公司正式负责龙芯CPU的产业化运作,其负责人胡伟武总裁曾表示,三年产业化转型之后,龙芯发现,落后的软硬件生态系统已经成为制约其发展的主要瓶颈。以产品种类论,龙芯过去三年产业化确实发展快速。2010年,龙芯只有2款可以卖的芯片产品,2011年有4款,到2012年,这个数字已经达到10多款。目前龙芯在安全领域和嵌入式市场已经有所成绩,但胡伟武曾在公开报告中指出,软硬件生态系统的滞后已经开始制约龙芯发展。“虽然龙芯已经在完善软硬件生态上做了很多,但还远远不够,而且已经成为制约龙芯发展的首要瓶颈。”

  国产市场迎来实质性利好,CPU巨头一拥而上

  最近两年,各类信息安全事件的愈演愈烈使得国家意识到必须要在国产化上加快步伐,尤其是核心器件的国产化,工信部在《2015年工业强基专项行动实施方案》指出,通过10年左右的努力,力争实现70%的核心基础零部件(元器件)、关键基础材料自主保障,部分达到国际领先水平。

  与此同时,国产CPU似乎也迎来了发展的良机,各个国际CPU巨头厂商也开始对中国表示出了前所未有的开放态度,愿意与国内资本方合作,成立国内CPU企业,共谋集成电路产业发展。

  2013年4月,上海兆芯集成电路有限公司成立,上海兆芯由上海市国资委下属上海联和投资有限公司和威盛电子股份有限公司合资成立,注册资本2.5亿美元,研发中国自主知识产权的X86架构核心处理器芯片,号召推动中国信息产业的整体发展。

  2014年10月,江苏省经信委与IBM公司签署了共同推动中国OpenPOWER芯片生态系统和产业链建设的合作备忘录,苏州中晟宏芯信息科技有限公司与IBM公司签署了芯片知识产权授权方面的进一步合作协议,苏州中晟宏芯计划通过获得IBM POWER架构、POWER8相关知识产权以及芯片设计工具的许可,在中国市场开发和推广POWER服务器的处理器产品。

  同样是2014年10月,中国电子信息产业集团有限公司(以下简称“中国电子”)旗下中国振华电子集团有限公司“飞腾CPU”项目签约仪式在天津滨海新区隆重举行,标志着中国电子正式迈入信息安全高端芯片领域。2015年3月26日,中国电子在京召开“CPU与网络交换芯片新品发布暨成果推广会”,发布了采用ARM指令集的FT-1500A系列处理器,并宣布可实现对Intel中高端“至强”服务器芯片的替代,

  一时之间风云突变,各大国际CPU厂商都在国内找到了合作伙伴,并表现出了前所未有的开放,是真心合作,还是寻求“代言”?不管出于何种考虑,国际CPU厂商显然已经感受到了中国市场的国产化力度,并希望与中国一起分享国产化市场的红利。

  但事实证明CPU芯片的国产化之路还有很长要走。自成立以来一直保持神秘背景的上海兆芯公司,2014年已经推出了其采用X86架构的国产兆芯处理器,但从用户拿到的实际样品来看,芯片封装上竟然还赫然印着威盛“Nano”的商标字样,而据称这款国产兆芯芯片与威盛公司在2008年推出的“Nano”芯片似乎并无二致,知识产权也还在对方公司手里。而关于IBM Power处理器在国内的合作,据参与项目的相关专家透露,IBM虽然在开放POWER架构的处理器授权方面表现出了足够的诚意,但由于IBM的POWER处理器设计流程与工艺相当复杂,是一个庞大的系统实施工程,并不是通过给IBM公司支付一笔不菲的授权费就可以简单解决,后续如何让国内公司完整地承接POWER处理器设计并不受约束的发展,以及如何实现产业化盈利,也还是悬而未决的问题。

  “国产”与“自主”的命题之争

  “国产”一词,一直以来是个争议很大的用语,目前我国对于“国产”还没有统一的界定标准。某些观点显然是不合适的。例如:有人说,只要公司在中国注册、交税,就是“中国公司”,它的产品和服务就是“国产”。也有人说,“本国产品是指在中国境内生产,且国内生产成本比例超过50%的最终产品”,甚至还给出了按材料成本计算的公式。显然,这样的“标准”只适合粗放型产品,完全不适用于高技术领域。

  而更深层次的问题,则是在国家对网络与信息安全日益重视的情况下,是否国产就意味着自主安全?中国工程院院士倪光南在近期接受的采访中指出,自主可控是增强网络与信息安全的前提。而对自主可控的理解,主要包括以下几个方面:一是知识产权自主可控。在当前的国际竞争格局下,知识产权自主可控十分重要,做不到这一点就一定会受制于人。第二、技术能力自主可控。技术能力自主可控,意味着要有足够规模的、能真正掌握该技术的科技队伍。技术能力可以分为一般技术能力、产业化能力、构建产业链能力和构建产业生态系统能力等层次。三是发展自主可控。我们不但要看到现在,还要着眼于今后相当长的时期,对相关技术和产业而言,都能不受制约地发展。

  倪院士还在撰文中列举了中国电视产业的例子以说明长期发展的重要性。众所周知,前些年我国通过投资、收购等等,曾经拥有了CRT电视机产业完整的知识产权和构建整个生态系统的技术能力。但是,外国跨国公司一旦将CRT的技术都卖给中国后,它们立即转向了LCD平板电视,使中国的CRT电视机产业变成淘汰产业。信息领域技术和市场变化迅速,要防止出现类似事件。因此,如果某项技术在短期内效益较好,但从长期看做不到自主可控,一般说来是不可取的。只顾眼前利益,有可能会在以后造成更大的被动。

  从CPU自主化角度来看,目前国内的CPU企业分为两种,一种是采用国际上成熟的CPU核,如华为海思、瑞芯微、全志等企业,采用基于ARM的CPU核心来做自己的SoC(单芯片系统方案)芯片,这种方式虽能够快速推出系统级芯片方案并占领市场,但还谈不上CPU核心的国产与自主。目前,“飞腾”CPU的产业化企业----天津飞腾公司也放弃了自主研发处理器核,而是直接采用ARM提供的64位V8系列处理器核,与海思的”麒麟“系列手机芯片所采用的ARM处理器核属于同一个系列。但这样做出来的所谓国产芯片问题也很明显,芯片中的处理器核心仍然依赖于国外CPU厂商,就像我们之前拿现成的CPU、主板内存去“攒电脑”一样,只是现在变成了“攒芯片”。

  另一种则是真正意义上进行自主研发处理器核心的企业,目前国内在这方面的单位却日益变得凤毛麟角。目前能够看到的似乎只有“龙芯”和“申威”两家老牌单位还在坚持,这两家单位一直基于自主设计的CPU核心架构进行研发并不断更新换代。2014年11月,中科曙光面向服务器市场推出国产龙芯3B服务器,开始在商用服务器市场加快产业推广,与此同时,龙芯架构的性能不足等问题也在被不断的诟病和质疑,最近,《中国科学:信息科学》期刊刊登了下一代龙芯架构的相关论文,介绍了新产品的具体改进与多项性能测试数据,从数据上看,龙芯处理器的跑分并不输于国际主流中档处理器,其同频性能已接近Intel Ivy Bridge架构水平。龙芯自己对此的判断是,“性能的问题将在一两年内真正得到解决”。慢进则退,近两年来龙芯显然开始加快自己产业化的进程,并希望以实际成绩来回应质疑,避免国产CPU的“运十”悲剧重演。

  国产CPU陷入产业迷局,自主化之路何去何从?

  随着近几年国产CPU 的持续发展,以及国产化自主浪潮的到来,一时间内国产CPU产业发展头绪万象。一方面国内传统CPU企业如龙芯等坚持自力更生并积极探索市场化,并开始在行业应用取得突破,另一方面国外主要CPU 厂家都在国内找到了合作伙伴,并希望与国产厂商共同谋求国产化市场红利。不同CPU架构与产业实体的多头发展,中国面临在CPU重大产业路径上的选择难题。

  与CPU产品发展配套的另一个重要层面是基础软件。目前国家已经在一些涉及经济命脉的重要行业推广操作系统的国产化,企业层面也涌入了一批做国产Linux软件系统的大军。软硬一体化协同发展已经成为业界共识,国产基础软硬件面临着共同实现产业替代的历史性机遇。但同时我们也可以看到,国内不管是CPU企业还是操作系统企业,其面临的能力差距与产业生态差距也是明显的。国产基础软硬件厂商目前要取得产业突破,缺的并不仅仅是资金和政策,而更多地是自主创新的能力。CPU作为一个涉及芯片设计、工艺、封装与软件的大系统工程,目前国家层面似乎缺少相关实质性规划。

  不久前媒体报道美国禁止Intel向中国出口高性能CPU用于中国超级计算机,再一次警醒了国人,缺少自主可控的“芯”,一切信息化设备就都是无本之末,就会永远在信息产业上受制于人。目前,我国信息产业迎来了前所未有的发展机遇,如果国家相关部门能够加强顶层设计,明确CPU产业发展路径,对于壮大自主软硬件产业生态,抓住时间窗口实现跨越发展将会大大有益。而对于国产CPU厂商而言,要想取得突破,仍然需要牢牢把握核心技术,不能急功近利,在核心技术方面不能抱任何幻想,否则发展会失去动力。未来两年国产CPU能否抓住机遇在市场上真正实现跨越发展,还让我们拭目以待。

作者:李祥敬责任编辑:李祥敬)
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