在「十二五」科技創新成就展上, 華爲展出了其第一臺ARM平臺服務器「 泰山」,並在展板上寫明該服務器「配備自主研發的Hi1612 ARM架構64位處理器,除存儲單元外均有完整知識產權……」
 
一時間國內媒體爭相以「華爲自主架構芯片泰山發佈」或「華爲推出自主架構服務器CPU」等爲標題報道。然而峯迴路轉,在6月7日,華爲公司出面闢謠,表示「泰山」並不是採用自主研發的微結構,而是ARM Cortex A57,並指出「泰山」爲核高基1號專項項目,是用來作互聯網冷卻儲存的生態系統驗證,而非推廣的CPU和量產型號。
 
 
媒體之因此報道有誤,一方面在於部分媒體未經充分的信息覈實;另外一方面,華爲將一款購買ARM公版架構的產品表述爲「配備自主研發的Hi1612 ARM架構64位處理器,除存儲單元外均有完整知識產權」,也不許確,使媒體將這款32核A57芯片與華爲自主設計的芯片相混淆。
 
那麼,爲什麼一款購買ARM公版架構的產品可以成爲「自主研發」,可以成爲「除存儲單元外均有完整知識產權」,甚至成爲核高基1號專項項目?這就要從國內就自主研發的標準和話語權之爭提及了。
 
自主可控標準之爭
近年來,國家對集成電路產業發展高度重視,在龍芯、申威、飛騰等老牌設計單位取得累累碩果的同時,又成立了擁有1200億元人民幣的集成電路大基金扶持產業發展,前後與IBM、VIA、高通、AMD合資/合做成立兆芯、宏芯、華芯通等公司,並大力扶持展訊、海思、聯芯等ARM陣營IC設計公司茁壯成長。
 
不過,在國內IC設計公司茁壯成長的大環境下,也存在一些隱憂——一些IC設計公司嚴重依賴國外技術,近乎於成爲境外公司的馬甲;一些公司不具有造血能力,基本依賴政府經費生存;國內IC設計公司分屬X8六、ARM、MIPS、Alhpa、POWER陣營,各搞一套軟件生態和產業聯盟,致使資源浪費、重複建設。並且更加難以想象的是,各家公司(即使是那些馬甲公司)都認爲本身符合「自主可控」、「安全可信」、「自主知識產權」的標準。
 
具體來講,某些公司將VIA、IBM的技術穿個馬甲,就認爲是「自主知識產權」,並申請核高基項目,從政府拿經費;再好比說展訊的所謂「自主可控、安全可信」的芯片「椒圖」,實際上是購買ARM IP核受權的產物,其CPU部分爲8核ARM Cortex A53。因爲芯片的安全性、性能、功耗很大程度上都取決於微結構的性能,若是沒法開發出比ARM還要好的產品,用實踐證實本身的設計能力,那麼購買ARM的微結構可否和「自主可控」、「安全可信」劃等號是要打一個問號的。
 
 
而本次華爲的作法和展訊相似,一樣是購買ARM的Cortex A57作集成,而後宣傳「自主研發」和「除存儲單元外均有完整知識產權」,本質上也是將買IP作集成認定爲「自主研發」,其產品也被界定爲「除存儲單元外均有完整知識產權」。
 
這些形形色色的「自主可控」、「自主知識產權」的認定標準,表面上看是話語權之爭,其實質都是利益之爭——正是由於將購買VIA的技術穿馬甲認定爲「自主可控」,兆芯才能得到核高基1號專項重點扶持,2015年又從政府得到海量資金,還在國家重點系統和工程中推廣應用——根據科技部官網的文章《核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品科技重大專項交流材料》顯示:採用ZX-C的聯想II代整機應客戶要求於2015年末正式交付5800套產品,並將在軍隊和政府保密系統中進行上千套規模的試點應用。
 
正是將購買ARM的微結構作集成認定爲「自主可控」,展訊才能將「椒圖」打上「自主可控」、「安全可信」的標籤,進而得到國家扶持——採用「椒圖」的所謂「安全手機」訂價4000元左右,並與央企單位達成供貨意向,並且後續還將面向國家衆多涉及安全的行業領域、政企市場全面推廣。而華爲本次關於「泰山」展板的描述亦是如此,筆者猜想,華爲此舉,一方面是多是宣傳文稿忙中出錯,畢竟在發佈的公告上,華爲已經聲明是A57;另外一方面也多是爲了獲取國家和政府的支持。
 
中國芯三條發展路線
因爲自主技術越多,那麼與現有的技術體系(Wintel、AA)兼容性就越差,市場化難度就越大;反之,購買/使用國外技術越多,和現有的技術體系兼容性就越好,市場化也就越容易。筆者根據自主可控程度高低和市場化運營的難易,將國內IC設計公司劃分爲3條涇渭分明的技術路線:
 
獨立自主路線的龍芯、申威。
因爲技術獨立自主,和國外主導的技術體系不兼容,必須另起爐竈——必須自主擴展指令集,好比龍芯的loongISA;自主設計微結構,好比龍芯的GS464E;自主開發編譯器,好比龍芯的LCC和申威的SWCC;自主開發操做系統,好比龍芯的loongnix和申威的睿思操做系統;
 
自主構建產業聯盟和軟件生態……這是一項很是龐大而複雜的工做,資金需求量大、研發週期長、技術門檻高,所以市場化難度很是大。
 
半自主模式的飛騰。
飛騰購買了ARM指令集受權,表面上看起來和自主路線的龍芯購買MIPS永久受權差很少,但從發展權和利潤上看,仍是有不小的區別,並且這個區別還至關的關鍵——除了要向ARM繳納鉅額專利費以外,在發展上受制於人。下圖爲龍芯3A2000和飛騰1500A在自主可控方面的對比。
 
 
飛騰只能是ARM賣什麼,你用什麼,在生態上也只能跟隨ARM。即使飛騰設計了本身的微結構,也不能像龍芯那樣對外受權。
 
在安全上,若微結構自主設計,則能保障產品安全可控,好比飛騰自主研發的64核ARM V8指令集的服務器芯片「火星」。但若是像飛騰1500A那樣購買ARM Cortex A57,則和海思麒麟、展訊同樣依賴境外技術。所以,筆者將飛騰的模式稱爲半自主。
 
依賴於境外技術的兆芯、宏芯、海思麒麟、展訊。
兆芯的ZX-A就是VIA NANO的馬甲;宏芯的CP1就是IBM Power8的馬甲;海思麒麟和展訊在技術上也是高度依賴ARM……單單就CPU而言,本質上是IBM、ARM、VIA公司在華代理人。所以,很難和「自主可控、安全可信」劃等號。
 
上述公司最大的優點也是在技術上能夠依賴境外公司,以海思麒麟、展訊爲例,能夠購買ARM的指令集受權;或購買ARM Cortex A53/A57/A72等微結構,依賴於國外開源GCC編譯器;依賴於安卓操做系統及其軟件生態……海思麒麟、展訊依附於「ARM+安卓」技術體系,就沒必要像龍芯、申威那樣事事皆需自主研發,能夠大幅技術門檻低,市場化難度也低,能賺快錢。
 
誠然,華爲自主微結構也正在研發中,不過在尚未產品或者公佈模擬器測試成績前,海思麒麟依然歸屬於依賴境外技術這一檔。
 
ARM技術路線很難符合自主可控標準
筆者認爲,真正的自主可控和自主知識產權,必須可以作到信息安全不受制於人,產業發展不受制於人。所以,採用國外技術穿馬甲的作法,沒法真正作到信息安全不受制於人,顯然是不符合自主可控要求的。
 
而購買ARM的IP核作集成的的模式可否符合自主可控的標準呢?表面上看,CPU或SOC是自主研發的,但由於微結構(CPU核)是從ARM手裏購買的,不被國內企業掌握,所以在安全和後門問題上,必然得不到根本保障——微結構決定了CPU的性能、功耗、安全性等要素,而平常咱們所說的雙核、四核、八核CPU芯片,實際上是將二、四、8個微結構(CPU核)的接口互聯並集成到一片硅片上。
 
正所以,因爲都是購買ARM設計的微結構,因此基於ARM結構的國產芯片的性能、功耗、安全性都由ARM決定,中國ARM陣營IC設計公司在性能、功耗、安全性根本不具有話語權,可以作主的,僅僅是把這些ARM微結構組合成雙核、四核、仍是八核的CPU芯片,以及在後端設計方面,在ARM留有的冗餘範圍內,將主頻定得高一點仍是低一點。
 
另外,即使是受權等級更高的指令集受權,ARM也是給出了不少限制,國內IC設計公司是很難憑藉有限的受權走出本身的路,並最終單飛——華爲、飛騰能購買ARM指令集受權,但買到的僅僅是ARM64位指令受權,並無買到ARM32位指令集受權。因爲ARM 32位指令系統的CPU芯片在移動互聯網世界佔據了90%以上的市場份額,以及ARM32位和64位指令集不兼容(MIPS32/64是能兼容的),ARM向飛騰、華爲推銷64位指令受權,本質上是找代理人跑馬圈地,推廣ARM 64位指令集,擴大市場份額,防止重蹈Intel當年IA-64指令的覆轍。
 
並且華爲和飛騰購買的指令集的使用範圍也是有限制的,只能用於服務器領域,由於ARM推銷ARM64指令的時候,本來的意圖就是讓華爲、飛騰在中國大陸幫助ARM開拓服務器市場,自帶乾糧、自擔風險爲ARM打江山、搶地盤。更要命的是,ARM的指令集受權很是昂貴,每5年的受權根據不一樣的受權等級,費用高昂——偏偏是如此高昂的受權費導致U.C. Berkeley等幾個大學推出RISC-V指令集,Google、惠普、Oracle、西部數據等公司成立RISC-V基金會的緣由(RISC-V指令集是一個沒有專利問題和沒有歷史包袱的全新指令集,而且以BSD許可證發佈。任何公司均可以在本身的產品中無償使用,而修改也無需再開源)。
 
另外,ARM嚴格禁止修改、擴展指令集,即使飛騰冒着侵犯知識產權去修改,也是沒法獲得AA體系中軟件商的支持,等因而指令集無效擴展。這使飛騰不具有ARM指令集擴展的權力,致使在利潤上受制於人——購買ARM指令集受權不只價格昂貴,並且受權期限僅僅5年,還被限定使用範圍,最關鍵的是「買無止境」——指令集到期接着買,指令集更新還得買……
 
說了這麼多,那麼國產ARM芯片究竟是否屬於自主知識產權呢?若是真如華爲、展訊等公司宣傳的——國產ARM芯片擁有自主知識產權,但這就會帶來一個悖論:既然是自主知識產權,那又何須每一年向ARM繳納鉅額專利費呢?既然是自主知識產權,爲什麼不能自由選擇發展方向,自主修改指令集,自主開發用於手機、PC、超算的微結構?既然是自主知識產權,爲什麼不能像龍芯那樣對外受權IP呢……
 
結語
中國CPU發展示狀是各種馬甲CPU公司既能得到國外技術支持,又能得到政府鉅額經費,而國外公司根本不會傳授真本事,結果形成了其在技術上沒能造成本身的能力,在商業上發展不順,只能依靠政府輸血過活。
 
ARM陣營IC設計公司則在ARM的庇護下,在商業上實現了盈利,但卻因ARM而興旺,一旦ARM給點顏色,好比收緊技術受權,極可能就會被重創——軟弱性和妥協性自誕生之日起一脈相承,沒法實現信息安全和產業發展不受制於人的宏偉目標。
 
而龍芯、申威則獨立自主、自力更生,以將Wintel完全趕出中國爲目標,所以最爲革命,也是實現信息安全和產業發展不受制於人的惟一人選,但國家的扶持卻最爲有限。例如,逼迫龍芯只能去商業市場謀生存,並最終實現自收自支,自負盈虧。