国产CPU：谁来取代英特尔.doc

国产CPU：谁来取代英特尔.doc 国产CPU:谁来取代英特尔 国内的几支CPU研发力量，最终谁能担大任，需拭目以待。 一直以来，由于技术落后、成本高昂、软件兼容性较差等因素，国产CPU的市场竞争力低下，只能在实验室和特定领域少量应用，无法在商业市场同进口处理器正面抗衡。 随着技术进步、IT产业变革及国际形势的变化，如今以国产CPU取代进口产品已经不是一个遥远的梦想。在政府机关、国企单位等关键领域，换用国产CPU也成为一项需要尽早完成的任务。 那么，这项任务该如何执行，由谁来肩负取代进口处理器的使命，成了摆在决策机关面前的一项现实问题。 为什么要改用国产处理器 国内的几支CPU研发力量各自选择的指令体系都有自己的优点和问题，选择其中的哪一支都会有对应的成本和风险。 如果CPU产业不存在“软件兼容”这个问题，中国或许早就有能力在关键领域大规模应用国产处理器了。遗憾的是，CPU的设计直接决定了其能够运行哪些应用程序，这成了摆在国产CPU面前最大的障碍。 从上世纪90年代开始，微软和英特尔分别以Windows系统和奔腾处理器横扫个人电脑市场，并确立了x86体系的垄断地位。 x86是一种计算机底层指令，其专利主要掌握在英特尔公司手中。个人电脑上使用的Windows系统和奔腾、酷睿等处理器以及成千上万的应 用软件，都是在这一规范基础上设计的，因此即便是2005年生产的电脑也可以运行新一代的Windows 10系统和相应的软件，反之亦然。 其它厂商想要设计制造兼容x86指令规范的CPU，就要得到英特尔公司的授权，但是英特尔出于自身利益的考虑，极少同意这样的授权请求。 这样一来，新晋CPU研发企业要开发CPU就只能使用不同于x86的指令规范，开发出的产品也就无法运行基于x86规范设计的操作系统和应用软件。由于x86在个人电脑领域的垄断地位，其它企业也就很难与英特尔公司正面较量。 IT产业的变革速度超过了大多数人的想象。虽然x86体系在PC产业一直保持着垄断，但到了最近几年，这一状态有了松动的迹象。这也为中国自主CPU的大规模应用创造了条件: 首先，为非x86体系的CPU开发操作系统和应用程序变得不像从前那么困难，只要有足够的需求、资金支持，在一个新的体系上建立一套软件生态环境，是可以做到的; 其次，英特尔CPU的性能增长速度在最近几年大大放缓，给了后起之秀追赶的机会。即便国产CPU在性能、功耗等指标上达不到英特尔高端产品的水平，依旧可以满足一般用户的需求; 最重要的一点是，政府、国企、军队等关键领域迫切需要用国产芯片取代进口产品，消除信息安全隐患，并预防可能的贸易封锁。 近年来，美国多次对国内敏感单位、国营企业签发出口禁令，更加剧了相关行业、单位对过度依赖进口CPU的忧虑。长远来看，重要部门、企业在CPU、操作系统等IT产品使用方面实现国产化，是无可争议的目标。 国产CPU的体系之争 虽然重要领域换用国产处理器已经是一项亟待完成的任务，但是在具体的实现方式上，中国如今面临着“选择困难症”的尴尬。 综合下来，现阶段国内CPU研发单位选择的指令体系存在MIPS、Alpha、ARM、x86四种。为其中一种体系开发的操作系统、应用软件无法直接运行在其它体系上，这就成了国内需求方面临的最大困境。 那么，国产CPU的几大备选体系各有什么特点和优劣呢,我们一一来看。 Alpha:申威芯片选择的Alpha的优势是，其指令体系的相关专利大都过了保护期，可自由使用。但问题在于，当前软件行业对Alpha体系支持薄弱，如果选择这一体系，就需要在软件生态方面投入大量资源，并需要较长时间来完善。 MIPS:大名鼎鼎的龙芯选择的是MIPS指令体系，并在此基础上进行了扩展，发展出了自己的一套标准，完全掌握了指令体系的修改权利，未来根据国内需要进行相应的改进无需再向国外企业寻求授权，因而在自主性方面拥有最佳条件。 不过，龙芯同申威一样面临着软件生态支持薄弱的困境，因此虽然多年来龙芯一直以主流PC市场为目标，但实际成果不如人意。如果决策部门最终选定龙芯体系，也需要付出很大的代价来建设软件生态。 ARM:国防科大和华为都选择了在智能手机、平板设备中广泛应用的ARM体系来开发CPU。原因是ARM体系的软件生态已经相当成熟，未来的发展基本不需要国家的支持。 从全球市场的大趋势来看，ARM体系也是最有希望和x86体系直接竞争的一方。当然，选择ARM体系的问题在于，国内机构和单位需要每隔五年向ARM公司购买一次授权，灵活程度上无法与Alpha、MIPS相比。 x86:兆芯和中科曙光分别与台湾VIA、美国AMD合作，推出合作开发的CPU产品。他们的方案的自主程度远不如以上三种，长远来看也难以避免被“卡脖子”的风险。 但合作开发意味着国内单位可以直接获得CPU的原始代码并检查其中是否存在后门，因此能满足关键部门基本的信息安全需求。 与此同时，x86体系几乎没有软件兼容方面的问题，可谓“拿来就用”。 中国该如何选择 显然，国内的几支CPU研发力量各自选择的指令体系都有自己的优点和问题，选择其中的哪一支都会有对应的成本和风险。 如果需求方面临的形势不是那么迫切，那么国家大可多等几年，待各家研发的产品足够成熟后再作出最终的决定。只是现实情况可能不允许长时间的等待，短期内中国就需要为进口芯片确定一个国产替代方案，并在此基础上投入大量资源进行相关的软件生态体系的建设。 综合来看，ARM体系是几种方案中的一个较为折衷的选择，既满足了自主研发的相关要求，又有着成熟的软件配套资源，很容易发展出一套软硬件生态满足政府、国企等单位的办公PC、服务器等需求。 当然，前提是国内各单位和企业使用ARM指令授权开发真正自主的CPU核心，而不是直接买ARM的CPU核心来制造芯片，那样和直接进口并没太大区别。 如果选择龙芯或申威的自主方案，国家需要迅速确定方向并尽快开始配套软件生态体系的建设，并大大增加对研发单位的投入，前期付出的代价会比较高昂，但长远来看，这种选择能够彻底摆脱对国外厂商的依赖。 至于兆芯和曙光的合作开发方案，很适合应付眼下的急迫需要，但并不是彻底治本的选择。 无论中国选择哪种体系来取代进口CPU，最终都会对全球IT产业格局乃至国际形势带来深远的影响。今天的国产CPU产业已经走到了十字路口，未来将由谁来主导大局、完成在重要领域取代进口处理器的重任，让我们拭目以待。