近年來，在核心電子零件項(xiàng)目補(bǔ)貼和國(guó)家級(jí)集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金的扶持下，中國(guó)從事高性能 CPU 設(shè)計(jì)的單位或公司數(shù)量也不斷壯大，這當(dāng)中有像龍芯、飛騰、申威這樣擁有深厚技術(shù)底蘊(yùn)的老牌 IC 設(shè)計(jì)單位，也有像巨集芯、兆芯這樣的新秀；既有展訊這樣的國(guó)有控股公司，也有海思這樣的非國(guó)有制企業(yè)。
有人評(píng)價(jià)這是“百家爭(zhēng)鳴、百花齊放”，也有人評(píng)價(jià)這是“重復(fù)建設(shè)、互相傾軋”。
事實(shí)上，在眼花繚亂的設(shè)計(jì)單位和公司中，根據(jù)自主可控程度高低和市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)的難易，可以分為 3 種難度模式：
一種走獨(dú)立自主路線，構(gòu)建自己技術(shù)體系的 Hard 模式，其代表是龍芯、申威；
另一種是自己設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)，保障芯片安全可控，但依附于 Wintel 或 AA 體系，相容其軟件生態(tài)的 Normal 模式，其代表是飛騰、君正、眾志；
最后一種是和中國(guó)外廠商合作、合資，或者在軟件和硬件方面完全依附于 AA 體系的 Simple 模式，前者的代表是兆芯、宏芯，后者的代表是海思、展訊。
下面，我們就從 3 種難度模式的發(fā)展路線盤點(diǎn)中國(guó) CPU 的技術(shù)路線和市場(chǎng)前景。
一、Hard 模式發(fā)展路線
獨(dú)立自主發(fā)展路線顧名思義在智能財(cái)產(chǎn)權(quán)、發(fā)展路線選擇權(quán)方面是完全由自己說了算，走自主路線有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
一是擁有自主發(fā)展權(quán)。
擁有自己的指令集，可以自主擴(kuò)展指令集，在發(fā)展方向上可以自主選擇。例如龍芯就在獲得 Mips 永久授權(quán)的同時(shí)，自行擴(kuò)展了 148 條 loongEXT、5 條 loongVM 指令、213 條 loongBT、1,014 條 loongSIMD，將 Mips 原本的 527 條指令，擴(kuò)展為 1,907 條，發(fā)展成為龍芯自己的 loongISA，申威對(duì) Alpha 的指令集也進(jìn)行了很大程度的擴(kuò)展。
二是安全可控。
自主構(gòu)建技術(shù)體系，可以實(shí)現(xiàn)從軟件和硬件上同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全可控。例如，龍芯正在以 “l(fā)oongISA+LCC+GS464E 等自主研發(fā)的微結(jié)構(gòu) + 社區(qū)操作系統(tǒng) loongnix + 軟件生態(tài) + 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”為基礎(chǔ)，力爭(zhēng)打造自己的體系，由于軟件和硬件皆自己搭建，因而安全性較高。申威也在積極構(gòu)建自己的軟硬件體系，開發(fā)了自己的神威睿智編譯器，研 發(fā)了基于 Linux 的神威睿思操作系統(tǒng)，加上超算領(lǐng)域不像 PC 領(lǐng)域那樣存在軟件生態(tài)的掣肘，申威構(gòu)建自主技術(shù)體系的道路可說是一片坦途——于 2012 年 9 月投入使用的神威藍(lán)光超算使用了 8,704 片申威 1600，搭載神威睿思操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件全部國(guó)產(chǎn)化。
▲ 龍芯 GS464E 處理器示意圖。
三是利潤(rùn)全部在中國(guó)。
舉例來說，龍芯構(gòu)建了一個(gè)涵蓋 2 、300
家企業(yè)，上萬名技術(shù)人員的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。因?yàn)閾碛凶灾髦悄茇?cái)產(chǎn)權(quán)，可以實(shí)現(xiàn)所有利潤(rùn)都留在龍芯構(gòu)建的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟內(nèi)，中國(guó)外廠商除非加入龍芯的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，給龍芯當(dāng)
馬仔，否則無法分走一分一毫利潤(rùn)。申威因?qū)Ｗ⒊泐I(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟比較封閉，目前除神威超算的液冷系統(tǒng)從國(guó)外采購(gòu)?fù)猓溆啻蠖鄬?shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
Hard 模式之下也有兩個(gè)不利因素：
一是技術(shù)門檻高，產(chǎn)業(yè)化難度大。
設(shè)計(jì)單位要獨(dú)立完成指令集擴(kuò)展、微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編譯器研發(fā)、軟件生態(tài)搭建等工作，還要吸引足夠多、足夠強(qiáng)的合作伙伴加盟，建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。
二是不利于市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)。
目前，PC 領(lǐng)域是 Wintel 體系的天下，而移動(dòng)芯片是 AA 體系的天下，服務(wù)器方面中低端市場(chǎng)基本被 X86 芯片占領(lǐng)，而高端服務(wù)器則是 IBM 的傳統(tǒng)市場(chǎng)。構(gòu)建自己的體系必然無法相容國(guó)外 Wintel 體系和 AA 體系，不利于市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)。
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二、Normal 模式發(fā)展路線
Normal 模式發(fā)展路線是指設(shè)計(jì)單位購(gòu)買國(guó)外指令集授權(quán)，自主設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)，但依附于 Wintel 或 AA 體系，相容其軟件生態(tài)的發(fā)展路線。典型代表：飛騰（ARM）、君正、眾志。
Normal 模式有以下兩個(gè)特點(diǎn)：
一是購(gòu)買國(guó)外指令集授權(quán)。
舉例來說，飛騰購(gòu)買了 ARM V8 指令集授權(quán)，君正購(gòu)買了 MIPS 授權(quán)，北大眾志則獲得了 X86 授權(quán)（龍芯課題組成立后，AMD 主動(dòng)找上門給的。至于其中的原因，你懂的）。
▲ 國(guó)防科大設(shè)計(jì)的相容 ARM V8 指令的“小米”。
二是自主設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)和 CPU，從硬件上來保障硬件安全可控。
舉例來說，飛騰設(shè)計(jì)了“小米”，并有“火星”和“地球”兩款產(chǎn)品；君正設(shè)計(jì)了 XBurst0、XBurst1 、XBurst2，并有 Z 系列、X 系列、M 系列三條產(chǎn)品線；北大眾志自主設(shè)計(jì)了 UniCore-1、UniCore-2，以及眾志-805、PKUnity-3-130 、PKUnity-3（65）、 PKUnity86-2、PKUnity86-3 等 CPU 或 SOC，其中 PKUnity86-3 具有非常高的集成度，實(shí)現(xiàn)將 CPU、GPU、DSP，北橋與南橋芯片組集成為單一芯片，最大程度地規(guī)避了大批量整機(jī)生產(chǎn)中的國(guó)外配套芯片斷貨和停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。
三是能相容國(guó)外 Wintel 體系、AA 體系的軟件生態(tài)。
舉例來說，“火星”和“地球”能流暢運(yùn)行 Android 及其應(yīng)用程序；君正則是因?yàn)榇罅繎?yīng)用軟件都是針對(duì) ARM 寫的，導(dǎo)致君正無法運(yùn)行這些應(yīng)用軟件，針對(duì)這個(gè)問題，君正正在開發(fā)的 MC 轉(zhuǎn)碼，能在部份程度上改善相容性的問題。另外，君正的智能手表 inWatch T 搭載了 TencentOS；北大眾志則是能完全相容 Window98、WindowXP、Window 7 等操作系統(tǒng)。
▲ 君正用于智能手表 inWatch T 的 Ingenic Newton2──可穿戴設(shè)備開源開發(fā)平臺(tái)。
雖然 Normal 模式下，設(shè)計(jì)單位無法自主擴(kuò)展指令集，技術(shù)發(fā)展只能按照外商劃定的路線圖亦步亦趨，無法自主選擇發(fā)展方向。而且無論是授權(quán)到期還是指令集更新，都要再次購(gòu)買指令集授權(quán)，始終是受制于人，淪為高級(jí)打工仔。
但在沒有自己的體系可以依托或沒有資本和技術(shù)自建體系的情況下，依附于國(guó)外體系，是獨(dú)立自主發(fā)展向市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)妥協(xié)的無奈選擇。
利弊相伴、禍福相依。Normal 模式也能帶來以下優(yōu)勢(shì)：
一是研發(fā)的技術(shù)門檻、時(shí)間成本和資金成本大幅降低。
例如飛騰和君正就不需要自己擴(kuò)展指令集，不需要開發(fā)自己的編譯器，更不需要構(gòu)建軟件生態(tài)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，只需要設(shè)計(jì)“小米”、XBurst 和 UniCore-2 等微結(jié)構(gòu)以及“火星”、M150、M200、X1000、PKUnity86-3 即可。
▲ 君正用于物聯(lián)網(wǎng)的 M150。
二是有利于市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)。
在依附于國(guó)外體系后，可以相容其已經(jīng)發(fā)展得很成熟且豐富的軟件生態(tài)，不會(huì)遭遇 Hard 模式下的軟件生態(tài)瓶頸。這對(duì)于飛騰、君正和眾志市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)來說是一大利多。
三、Simple 模式發(fā)展路線
Simple 模式有兩種情況：
一種是和中國(guó)外廠商合作、合資；
另一種是軟件和硬件方面完全依附于 AA 體系。
前者的代表是兆芯、宏芯，后者的代表是海思、展訊。
對(duì)于像兆芯、宏芯這樣和國(guó)外廠商合資或者合作的企業(yè)來說，優(yōu)勢(shì)是顯而易見的，大樹底下好乘涼——兆芯可以得到 Wintel
體系的庇護(hù)，而宏芯能夠得到 IBM 的技術(shù)支持。當(dāng)然，代價(jià)同樣巨大。從此往后，兆芯淪為 Wintel 體系的馬仔，宏芯也被 IBM 綁在了
OPENPOWER 的戰(zhàn)車上，永遠(yuǎn)的失去了像龍芯、申威那樣自主發(fā)展的可能性。
而且，在引進(jìn)技術(shù)中，往往有這樣一個(gè)過程，先貼牌，后仿制，再修改原始設(shè)計(jì)，最后在將引進(jìn)的技術(shù)融會(huì)貫通后自主創(chuàng)新。因此，宏芯今年發(fā)布的 CP1，其實(shí)就是 IBM 的 Power 8 的馬甲，兆芯目前唯一一款桌面芯片 ZX-A 就是 VIA Nano 的馬甲。
按照兆芯和宏芯公布的 PPT，要走完貼牌、仿制、修改、自主創(chuàng)新這個(gè)過程基本要到 2018 年左右的 ZX-E 和 CP3。在此之前的產(chǎn)品，基本上談不上自主智能財(cái)產(chǎn)權(quán)，就更談不上安全可控。
另外，對(duì)兆芯和宏芯來說，還存在另一些風(fēng)險(xiǎn)：
對(duì)于巨集芯而言，IBM 對(duì)宏芯的技術(shù)扶持是受限制的！POWER 8 最有價(jià)值的浮點(diǎn)運(yùn)算方面的技術(shù)是不對(duì)宏芯開放的。另外，IBM 將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給宏芯的意圖是扶持一個(gè)打工仔，做四核或八核處理器去和 Intel 搶市場(chǎng)。
如果宏芯想用 IBM 的技術(shù)自己設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)，做高端服務(wù)器的 CPU 和 IBM 競(jìng)爭(zhēng)，那么宏芯將無法得到 IBM 的技術(shù)支持。
對(duì)于兆芯而言，風(fēng)險(xiǎn)就更大。
臺(tái)灣 VIA 的 x86 專利來自收購(gòu)的 Cyrix 公司，雖然獲得了部份 x86 專利的使用權(quán)，但 VIA 在技術(shù)積累方面缺乏底蘊(yùn)，在遭受 Intel 專利大棒的襲擊下，VIA 的 x86 芯片銷聲匿跡。
雖然在英特爾與美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)（FTC）達(dá)成協(xié)議后，英特爾需向威盛提供 x86 授權(quán)協(xié)議延長(zhǎng)至 2018 年 4 月——在 2018 年 4
月前，VIA 與 Intel 將可相互使用對(duì)方的專利，但 2018 年 4 月之后，VIA 就不能再使用 Intel
的新專利（舊專利能繼續(xù)使用）。
那么，到了 2018 年后，兆芯若不用 Intel 的新專利技術(shù)，那么很有可能在性能方面被 Intel 越拉越遠(yuǎn)，若是使用 Intel 的新專利，那么就很有可能被 Intel 專利大棒打的半身不遂，重蹈 VIA 當(dāng)年的悲劇。
另外，兆芯技術(shù)起點(diǎn)很低。Cyrix 公司早在 2000 年就有大批技術(shù)骨干人才流失，VIA 的 x86 芯片在 2009 年左右技術(shù)發(fā)展就基本停滯了，VIA 官網(wǎng)上更是萬年不更新，目前最好的產(chǎn)品是 VIA Nano，但其性能實(shí)在是慘目忍睹，不要說和 Intel 的 haswel 比較，就是和龍芯 GS464E 相比都有很大的差距。
▲ 圖為 1G 主頻下 SPEC2000 測(cè)試分?jǐn)?shù)，各款 CPU 的編譯環(huán)境未說明，僅供參考。
不過 VIA 最新的 QuadCore E C4650 有一定進(jìn)步，在制程和主頻方面比 Nano 有一定提升，但根據(jù)官網(wǎng)資料，微結(jié)構(gòu)依舊是以賽亞的小改版本，單執(zhí)行緒能力還是相對(duì)較弱。
另外，不知道 VIA 是否將 QuadCore E C4650 轉(zhuǎn)移給兆芯， QuadCore E C4650 是否就是兆芯的 ZX-C。
對(duì)于像海思、展訊這樣的公司來說
依附于 AA 體系下，有利于商業(yè)營(yíng)運(yùn)，能賺快錢，但在購(gòu)買 ARM 微結(jié)構(gòu)，集成自己的 SoC 的過程中，ARM 微結(jié)構(gòu)授權(quán)費(fèi)和每生產(chǎn)一枚芯片的專利費(fèi)猶如 ARM 稅在吸血，榨取了 IC 設(shè)計(jì)公司的利潤(rùn)。
海思和展訊的日子過得蠻滋潤(rùn)，原因在于海思是華為子公司，麒麟芯片自產(chǎn)自銷不愁賣，定價(jià)上不受市場(chǎng)影響，華為內(nèi)部說了算，而且華為產(chǎn)品的高溢價(jià)可以為海思留出充足的利潤(rùn)空間。
展訊在被紫光收購(gòu)后，Intel 又以 15 億美元入股展訊獲得 2 成股權(quán)，另外，國(guó)家集成電路大基金給予紫光 400 億資金。在紫光和
Intel 的輸血下，展訊自然是能夠縱橫捭闔。而那些不能“拼爹”，或者雖然有個(gè)爹，但爹不是李剛的 ARM
陣營(yíng)廠商，比如聯(lián)芯、炬力、新岸線、全志、瑞芯微等就沒這么幸運(yùn)了。
另外，因?yàn)榇蠹叶际琴?gòu)買 ARM 的微結(jié)構(gòu)，帶來了產(chǎn)品高度同質(zhì)化、缺乏核心技術(shù)、利潤(rùn)普遍偏低、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、生存壓力大、產(chǎn)品存在安全風(fēng)險(xiǎn)等問題。
四、選擇一個(gè)發(fā)展方向，集中攻堅(jiān)是否可行？
目前，如果算上被飛騰終止開發(fā)的 SPARC，在中國(guó)可謂集齊了 x86、ARM、MIPS、Alhpa、POWER、SPARC 六大陣營(yíng)，而且還各搞一套軟件生態(tài)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，說是重復(fù)建設(shè)、互相傾軋也不無道理。
那么，國(guó)家是否能夠出面協(xié)調(diào)，選擇 1-2 個(gè)主攻方向，實(shí)現(xiàn)集中力量，重點(diǎn)攻堅(jiān)嗎？
難！
除了部門利益難以調(diào)和外，彼此之間發(fā)展路線的不認(rèn)同也是重要因素——在龍芯、申威看來，選擇 Normal 模式、Simple 模式，永遠(yuǎn)受制于人，無法形成自己的軟件生態(tài)，也無法
自主選擇發(fā)展方向，永遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自主。
對(duì)于龍芯和申威來說，一個(gè)擁有中國(guó)最強(qiáng)微結(jié)構(gòu)，另一個(gè)擁有中國(guó)最好的高性能眾核 CPU，經(jīng)過十多年的技術(shù)積累，龍芯和申威已經(jīng)有了自己的指令集、編譯器，和頗具雛形的軟件生態(tài)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，要他們放棄現(xiàn)有的技術(shù)積累，轉(zhuǎn)投 x86、ARM 陣營(yíng)顯然是不可能的。
而在兆芯、海思等看來，選擇 Hard 模式不僅技術(shù)門檻高，市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)更是難上青天。在可以依附于 Wintel 體系和 AA 體系的大樹下乘涼之時(shí)，根本不可能選擇 Hard 模式。
另外，Hard 模式成功了固然好，無論是資訊安全方面還是商業(yè)利益上都是無與倫比的，但風(fēng)險(xiǎn)異常巨大，失敗了就是血本無歸。而 Normal
模式、Simple 模式雖然在資訊安全還是商業(yè)利益方面的收益不能和 Hard
模式比，但風(fēng)險(xiǎn)較低，是在中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總體落后西方的情況下，向現(xiàn)實(shí)妥協(xié)后的無奈選擇。
因此，國(guó)家決策層想必也是難以抉擇，于是來個(gè)“八仙過海各顯神通”，把能走的路都走一遍，總有個(gè)把能成。但以中國(guó)在 IC 設(shè)計(jì)方面的人才積累和資金投入，真的有這個(gè)資本和時(shí)間去揮霍嗎？
五、為什么國(guó)家對(duì)各家 IC 設(shè)計(jì)公司扶持差異巨大
盤點(diǎn)各家公司獲得國(guó)家資金扶持情況：
2014 年紫光（控股展訊）獲得國(guó)家集成電路大基金 400 億元人民幣。
宏芯成立時(shí)獲 6 億注冊(cè)資本，從 2014 年成立至今，獲得補(bǔ)助不少于 20 億元人民幣。
兆芯成立時(shí)上海市政府出資 12 億元，從 2013 年成立至今，獲得補(bǔ)助不少于 70 億元人民幣。
龍芯自 2001 年成立以來，從國(guó)家 863 計(jì)劃、核心電子零件專項(xiàng)中累計(jì)獲得項(xiàng)目經(jīng)費(fèi) 5 億人民幣。龍芯中科公司成立后，獲得北京市政府 2 億人民幣的股權(quán)投資。2010 年后未獲得國(guó)家專案資金扶持。
飛騰、申威因是軍方專案，并沒有資料。
在中國(guó)的國(guó)情下，獲得國(guó)家補(bǔ)助并不依靠各家的技術(shù)水準(zhǔn)、技術(shù)成果、技術(shù)路線（技術(shù)水準(zhǔn)最好，也是技術(shù)成果最豐富的龍芯、申威、飛騰，顯然不如兆芯、展訊受國(guó)家重視），而是取決于各家單位的公關(guān)能力和國(guó)際巨頭的在華影響力。
六、結(jié)語(yǔ)
五大陣營(yíng)互相傾軋，一方面是重復(fù)建設(shè)、資源浪費(fèi)，同時(shí)也帶來了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。