漫画 | 20多年了,为什么国产CPU还是不行?

芯片之家 2021-04-07

故事得从IBM发明PC兼容机开始。


当年, IT巨佬IBM选中了一个名叫Intel 的小公司来提供PC芯片, 但是提出了一个额外的要求



机缘巧合之下, Intel 找到了AMD



Intel , AMD 趁着PC的东风很快就发展起来了,他们和微软一起,在x86指令级上建立了庞大的生态。


进入21世纪,痛感缺芯的中国IT业决定行动起来,设计制造自己的CPU。


但是环顾四周,x86已经完成垄断,留给中国队的空间不多了。


谁都不愿意跳到没有编译器,没有操作系统,没有软件的生态系统大坑中。


ARM当时还不流行,于是大家都把目光投向了精简指令集。


选择MIPS指令集的是中科院计算所的龙芯, 选择Alpha的则是江南计算所的申威



龙芯是个通用CPU,可以用于服务器,台式机,嵌入式等领域,还发展了用于航天的抗辐照处理器,进入了北斗卫星。


申威处理器则被用到了超级计算机和军事领域。



但是无论是龙芯还是申威, 普通消费者几乎用不到,因为除了性能之外,他们还是掉进了生态系统的坑中。


申威早期主要用于超级计算机,对软件移植的要求略低。


龙芯想用于服务器和台式机,这就要命了。为了兼容x86生态,龙芯甚至发展了二进制翻译指令集,企图用二进制翻译的方法运行Windows以及Linux上的X86程序。


为了让MIPS的生态更加可用,龙芯公司花了大力气来培养生态


1998年,拥有Alpha指令集的DEC被康柏收购, 作为Intel的大客户,康柏对Alpha不怎么感冒,反而倾向于使用HP和Intel合作的Itanium, 后来干脆把Alpha的知识产权,卖给了Intel 。 



MIPS指令集的命运也好不到那里去, 不断地在各个公司之间倒卖,专利一大部分被ARM买走,其他的被拆分得七零八落。


即使如此,以美国的不要脸程度,还是有可能取消指令集授权。


最后龙芯和神威不得不走上最难走的路:发展了自己的指令集。



龙芯和申威代表了国产CPU的一大门派:指令集授权+自研指令集


接下来,一个重量级的选手上场了。


华为获得了ARM 的指令集架构授权来开发自己的CPU。


在ARM基础上做出了一系列著名的芯片:



华为在手机和服务器领域,可以和高通及Intel掰手腕。


在5G领域,则是全球领先。


在过去两年,强大的华为遭受到了美国的蛮横打击,现在没有人敢制造华为设计的芯片。



华为在ARM生态下并不孤单,还有另外一位重量级选手前来陪伴


飞腾的ARM芯片和龙芯一样,覆盖了服务器,桌面,嵌入式这三个领域。


随着ARM移动端的繁荣,支持ARM相关生态的底层系统和上层应用也逐渐增加,三大 Linux 发行版(Ubuntu、Suse 和 Redhat)都已经直接有支持ARM Server 的版本。


在云端市场,随着人工智能计算的发展,逐渐由原先的X86架构一统天下,转向了异构计算,ARM服务器端芯片出现了机遇。


华为和飞腾组成了国产CPU的第二大门派:ARM指令集授权



x86架构由Intel掌控,相继授权给AMD和Cyrix,Cyrix又被中国台湾的威盛收购。


x86这些年的发展基本上是这样的:



最终的结果是:


诉讼,和解,诉讼,和解,这样的场景反复上演,老大Intel 对老二和老三持续不断打压。


2010年,FTC以反垄断的名义对Intel做出了一系列处罚,其中一条就是解除了x86授权不得合资的限制。


于是,到了2013年4月,在x86市场占有率几乎变成零的威盛公司和上海市国资委合资成立了兆芯,将CPU、GPU、芯片组等技术以及研发都转移到了这家企业。


兆芯继承了威盛x86处理器的授权,并迅速推出了KX-6000等处理器



兆芯的最大优势是:可以直接利用大部分x86生态下的软件体系,不愁没有软件。


但悲催的是:Intel对威盛的x86授权到2018年到期,2018之后新的指令没法使用了。


类似的故事还要在海光上演。


2016年,迫于英特尔的激烈竞争,AMD现金流压力大,急需输血的AMD向天津海光信息抛来了橄榄枝。



复杂的两层股权架构,解决了授权转让和国家扶持的问题。


然后通过繁琐的11个流程,才能产出AMD Zen 1 架构的海光CPU。


海光CPU主要优势是高性能, 主要用在服务器上。


然而 2019 年,美国商务部将海光加入了实体清单。 


AMD无法继续向合资企业授予新一代Zen架构, 海光只能在Zen 1上进行设计和改进。


兆芯和海光代表了国产CPU的第三大门派:合资+x86授权,可以利用现成的软件生态系统

后记:各位看完这个漫画,应该能感受到国产CPU发展之艰难了,要么被美帝卡脖子,要么掉进生态系统的坑中。这也是没办法的事情,IT业起源于美国,除了ARM之外,其他指令集都是美国人提出来的,美国的公司早已建立了宽阔的护城河:生态系统。 

虽然艰难,但中国CPU绝对不会就此止步,开源的RISC-V也许就是一个突破点,让我们拭目以待吧!


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