国产CPU争议为何那么大?
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2021-11-04 08:42
CPU是否自主安全并不是一道的判断题,而是一道复杂的分析题。推动国产CPU发展,既要考虑现实的生态环境,又要坚持自主研发。
出品:自主可控新鲜事
来源:科工力量
以下为视频内容转文字:
01 迷雾
1984年在洛杉矶奥运会上,许海峰凭借着首枪60发、566环的成绩,实现了中国金牌零的突破。消息传到国内举国欢腾,可是一条来自法新社的报道却没有引起过多的关注,内容写到:“全世界报道奥运会的7000名记者中,只有中国人在用手写他们的稿件。”
02 CPU尖刺扎心
现代信息社会中,计算机已经成为日常生活的必备品,金融、能源、电信、交通都离不开计算机的支持。但过去很长的一段时间,国内计算机市场几乎被外资垄断,即便是国产品牌,也是几乎依托国外的软硬件。安全问题如同扎在心头的尖刺,制约着中国计算机产业的发展。
2018年,一篇业内人士的文章引起轰动,文章题为《中国这一关键领域依赖国外技术授权 如鲠在喉》。内容提到,在国家大力扶持集成电路产业的背景下,国内芯片设计企业不断增加,这些企业都认为自己的技术路线是自主可控的。文章甚至点名天津飞腾信息技术公司,认为他购买ARM公司的产品,打上自主的标签。而这家公司背后的大股东正是担负网络安全重任的国家队——中国电子信息产业集团。
03 巨头垄断核心技术
中美贸易战打响后,缺“芯”少“魂”问题从幕后被搬到了台前,在缺“芯”问题中,CPU的研发成了最关键的门槛。在以手机为代表的电子产品中,芯片的种类很多,负责不同的功能。包括信号转换、电源管理,但最核心的是中央处理器芯片,也就是CPU。它是计算系统的核心,所有软件层的操作都是转化成最底层的CPU指令。
对于CPU而言,有两个关键要素:架构与指令集。架构可以理解为CPU的具体物理设计,如同建造一座大楼,首先需要一张图纸决定外形结构、楼层数量。指令集更像大楼的功能说明,比如具备中央空调、电子门禁,为用户提供温控、安全等服务。在现实情况下,架构和指令集常捆绑使用。在X86、ARM成为主流之前,计算机领域存在多种指令集架构,包括IBM公司的powerPC、 DEC公司的Alpha、Sun公司的SPARC。
指令集架构出现之初扮演的角色只是硬件的附带品,但是随着大规模商业化应用,它的标准协议高度复杂化,逐渐演化成单独的生意,芯片产业链分化出指令集架构提供商、芯片设计制造商。英特尔通过横向整合与微软结盟,将X86推向PC服务器领域,建立起牢固的生态。ARM公司与谷歌深度合作,借助安卓系统将ARM架构推向移动终端,占领手机、平板、车载市场。
04 什么叫国产CPU
国内CPU企业因为起步时间晚,在安全自主问题上往往陷入被动。2020年8月,国内一家名为国金证券的公司发布研究报告题为《国产CPU全对比》,内容提到,国内CPU企业大多选择购买国外的架构授权,根据自主性排名大体可分为三类:第一类是龙芯、申威;第二类是飞腾,鲲鹏;第三类是兆芯、海光。不过该报告提出了一个争议性观点,他认为像龙芯这样的企业,虽然买断了MIPS指令及架构的永久专利授权,但是这种架构属于小众,应用生态缺乏。该报告更看重飞腾的前景,因为他获得ARM v8永久指令,其授权还能利用已有的成熟生态。但批评人士认为,飞腾的授权模式并非长久之计,他们提出质疑:即使获得ARM v8永久授权,但是该指令其架构如果升级到v9、v10版本,国内厂商该何去何从?
来源:网络
在别人的地基上盖房子自主性无从谈起。针对这个观点飞腾公司的高管曾给出回应:“没有买过ARM公司的任何CPU产品,飞腾尝试过很多种架构,最后选择了世界主流技术标准,现在讲自主安全最重要的是每一行代码要自己写,跟选择什么架构没有关系。”
CPU是否自主安全并不是一道的判断题,而是一道复杂的分析题,在保密等级严格的军事、航天领域,国产CPU采购往往倾向龙芯、申威。这两家公司在买断冷门技术架构的基础上,发展出自己的指令,中;申威研制的“申威26010处理器”将神威太湖之光超级计算机推向了世界榜首。不过在党政机构的招标文件中,入围的CPU不仅有龙芯、申威、飞腾、鲲鹏,甚至还包括海光、兆芯,如果将指令集架构的主导权定义为CPU国产化的唯一标准,那么海光进入招标的资格更加令人质疑。
专业股权查询机构给出信息,美国AMD公司与海光信息技术公司成立合资企业,名为成都海光微电子技术有限公司。AMD是控股股东,合资企业企业获得X86的内核授权,研发CPU。与飞腾CPU的指令集架构授权相比,内核授权无法了解基本的物理设计,只能借助成熟的方案模型组合成完整的CPU。
自主创新是最终目的,但在实现目标的道路上需要客观看待问题。2013年新华社曾刊发一篇有关“天河二号”超级计算机的报道,有记者提问:天河二号除了飞腾1500还使用了一些进口CPU,为什么不全部国产化?天河二号工程副总指挥李楠给出的回答是:“如果全部采用飞腾1500做一台专用机器一点问题也没有,但是有一个条件:软件必须兼容。现在市场上大量软件是英特尔的CPU,这些软件拿到国产机器上运行可能出现困难,这时候就需要平衡现实需求。
05 CPU不是原子弹
“推动国产CPU发展,既要考虑现实的生态环境,又要坚持自主研发。将时间拉回20年前,国内曾启动“909”工程,这是当时中国电子工业有史以来最大的国家项目。上海华虹与日本电气合作投资百亿,在上海浦东建设一条8英寸晶圆生产线,生产0.5微米制成芯片,瞄准世界先进水平。根据测算,项目成功后可以将中国与世界先进半导体的差距从8年缩短到2年。日方还承诺工厂满产运行后会完全退出日常管理,结果系数差距没有缩短,反而拉大了。
时任电子工业部部长胡启立曾参与“909”工程,他在后来的回忆中感慨到:“集成电路虽然也是战略性产业,但与两弹一星事业还是存在本质差别。前者作为产业需要商业化经营与运作,要面向广泛的市场需求和客户,要形成相当大的产业规模,并取得良好的经济效益。后者是国家的战略力量,是非卖品,可以不受价值产业发展规律的约束。如果按照攻克原子弹的办法来推动集成电路产业,也许会有实验室技术、军用技术,但不可能在世界半导体市场上立足。因为世界上没有任何一个国家能够不断的向半导体产业投入巨资,而不指望效益。”
时任电子工业部部长胡启立 来源:科工力量
单纯的技术引进和闭门造车都不合适,现实和未来需要理性平衡。以核电为例,上世纪建成的秦山核电站,大亚湾核电站,很多核心设备都源自进口,中方只是扮演施工队的角色,但是在此基础上,国内研发出自己的第三代核电,华龙一号并借助商业化向海外推广。
06 两条腿走路
从目前国内集成电路发展的大格局来看,高层建构考虑的是“两条腿走路”的模式。一方面支持以龙芯、申威为代表的自主指令集架构,另一方面给予飞腾、鲲鹏市场空间,发展技术。但对企业来说,引进的前提是消化吸收,否则只会陷入“引进一代、落后一代、反复引进”的怪圈。
如果没抓住自主创新的空间,在可预期的未来,可能面临消失离场的宿命!
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