20多年了,为啥国产CPU还是不行?
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。
,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。
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。
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:
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。
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。
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!