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龍芯別無選擇,只能買美國公司的專利授權。

CPU又稱中央處理器,作為計算機系統的計算和控制核心,是半導體行業中技術最密集、最具戰略價值的產品,是壹個國家科技實力的象征。

目前CPU的市場基本被美國兩家大公司壟斷,大哥英特爾,小弟AMD,幾乎占據了99%的市場份額。

目前Intel和AMD已經用X86指令集和微軟* * *,建立了壹個龐大的生態系統,並不對外開放。這樣壹來,中國隊自己做CPU的空間就不大了。

01 CPU定義

CPU是半導體行業中人們經常接觸到的壹種芯片,最常見的應用是在電腦中,其中比較著名的有Intel的i9-11980HK和AMD的R7-5800X。

根據CPU的類型,可以分為服務器CPU、家用電腦CPU、嵌入式設備CPU和手機CPU。服務器CPU需要更好的性能、穩定性和安全性,要求服務器開始運行365天,連續工作。壹臺服務器可以安裝多個CPU。而家用電腦的CPU性能要求比較低,容量小,不需要連續工作,壹臺電腦只能裝壹個CPU;嵌入式設備和手機對CPU的性能要求較低。

根據CPU指令集的架構,CPU可以分為RISC和CISC。

CISC是壹臺具有復雜指令系統的計算機。顧名思義,CISC更加復雜,擁有豐富的指令系統,特定的指令完成相應的功能,可以處理特殊的任務。

RISC和精簡指令集計算機以經常使用的指令為中心,通過組合指令來完成不常用的功能,從而達到簡單高效的特點。壹個RISC不能處理特殊的任務。總的來說就是常用功能的簡化和不常用功能的復雜化。

其中CISC代表X86指令集,RISC代表ARM,MIPS,RISC-V,Alpha,SPARS,除了這兩個,還有我國自主研發的DEC和LoongArch指令集。

02六個國產CPU

首先,我們來了解壹下什麽是CPU的生態環境。CPU的生態環境就是壹個CPU推出後,系統和軟件對它的支持和優化程度。比如國內的CPU龍芯,沒有很好的生態,自主研發的MIPS和LoongArch都不能支持Windows系統。

很難獨立建立生態環境,生態不建立,軟件商店就沒有軟件(比如QQ停在Linux),這也是國產CPU發展的最大瓶頸之壹。

目前國內有六大CPU設計廠商。分別是華為、騰飛、趙信、神威、龍芯、廣海(均不在列),以不同的方式參與CPU的設計。

CPU國產替代的故事還得從英特爾說起。

英特爾利用PC的快速發展,建立了X86架構,確定了壹套通用的計算機指令,與微軟壹起在X86指令集上建立了壹個龐大的生態。

目前X86指令集沒有對外授權,只有Intel和AMD掌握,X86在PC和服務器領域是最好的。其他指令集的生態環境遠不如X86,留給中國團隊的發展空間有限。

中國CPU分三路。

壹個是以龍芯、神威為代表:自研指令集。

龍芯最初采用MIPS精簡指令集做通用CPU,主要產品是自主可控的消費類如服務器、臺式機、嵌入式系統、航天器等領域。

神威最初采用的是Alpha精簡指令集,主要用於超級計算機和軍事領域。

龍芯和神威因為生態原因很難發展,尤其是龍芯。想要進入服務器和桌面市場,必須要有良好的生態。

因為MIPS的解體,龍拱開始研發自己的指令集,完全由龍拱自主研發,兼容MIPS生態。它也開始嘗試使用二進制翻譯來兼容ARM和X86處理器。龍拱的目標是2025年消除指令集之間的壁壘,徹底解決兼容性問題。

因為收購了Alpha,神威開始研發自己的指令集——SW64,是從Alpha改進而來的。神威制造的神威太湖之光超級計算機采用了SW64指令集,號稱“國之重器”,在國際上有壹定地位,多項指標世界第壹。

第二條路線以華為和騰飛為代表:ARM指令集授權。

除了巴龍,華為芯片的“四大天王”麒麟、鯤鵬、巴龍、盛騰忠都是在ARM指令集授權下開發的。這其中最著名的就是“麒麟”,曾經在手機領域獨占鰲頭,直到海外因為害怕華為的崛起而開始制裁華為,也因此“麒麟”暫時不見蹤影。

騰飛也是國內采用ARM架構的CPU廠商之壹,技術不遜於高通。目前公司被美國列入黑名單,芯片制造工藝也卡住了,有可能成為第二個華為。

除了華為和Fit,國內也有很多廠商做基於ARM架構的芯片,比如貴州華芯通、展訊通信等。

第三條路線以Megacore和廣海為代表:合資獲得X86授權。

兆芯X86架構的授權來自於威盛以65,438+0,654,38+0.8億美元的價格向兆芯出售了部分與X86處理器技術和數據相關的知識產權。Megacore基於X86生態和技術,性能普遍高於龍芯,但還是比不過Intel。

廣海的X86架構授權是通過與AMD合資的方式擁有AMD的授權IP,但並不是完全的技術轉讓,而是閹割後的殘缺版,所以性能不如AMD銳龍和高通驍龍。

03 RISC-V

RISC-V是近年來流行的新指令集。它是壹個開源指令集,免費向用戶開放。也正是這個特點,讓它被很多專家認為是中國處理器行業的壹個機會,也可能是最後壹個機會。

目前CPU的全球市場格局是以X86架構壟斷PC和服務器行業。ARM架構壟斷了移動設備行業,這兩家公司幾乎覆蓋了所有的CPU市場需求。

X86架構屬於“Wintel”(英特爾+微軟)。它是壹個封閉的指令集,沒有對外授權。簡單來說就是沒人想用,但是我自己會用。ARM架構屬於可許可指令集+可許可設計。簡單來說,妳需要我的同意和收費。如果要根據它來設計,就得征得我的同意,再收費。

正因為如此,RISC-V作為壹個開放指令集,得到了中國團隊的大力支持,被視為生命線。

RISC-V有那麽好嗎?我們主要要看兩個方面:壹個是它的生態好不好,生態是決定指令集發展空間的最大因素;另壹個就是是否完全免費,以後會不會再卡脖子。

壹、RISC-V的生態是怎樣的?

RISC-V具有高性能、低功耗、小面積、易擴展等技術特點。最重要的是其開源免費的獨特屬性,帶來眾多合作夥伴,逐漸擴大影響力。

從2015,RISC-V基金會成立,25個成員,到現在300多家單位加入,包括阿裏、谷歌、華為、英偉達、高通、中科院、麻省理工等等。

日前,有知情人士表示,英特爾將以20億美元收購RISC-V領域的重量級公司SiFive,這也表明了英特爾的態度。

雖然Intel在基於X86架構的PC和服務器領域所向披靡,但移動設備壹直是他的心病,ARM在移動設備領域無法抗衡,RISC-V的出現給了機會。

但是ARM的壟斷地位依然難以撼動。RISC-V未來可能會聯手X86對抗ARM,但更有可能進入嵌入式設備市場,成為物聯網領域的“壹哥”。

壹般來說,PC、服務器、移動設備都很難被RISC-V介入,相反,壹些嵌入式設備,比如空調、冰箱、掃地機器人、電動車等,開發環境更好。

第二,RISC-V是否壹直免費。

RISC-V起源於2010,由加州大學伯克利分校的壹個研究小組開發。當時他們之所以建立新的指令集,是因為市場上現有的指令集相當復雜,成本和門檻太高。

“開源架構RISC-V將永遠免費,成為人類的財產。相比X86和ARM架構的高門檻,開源架構RISC-V將帶來芯片設計的革命”——RISC-V架構開發者之壹Krste Asanovic博士。

這是RISC-V架構開發者的原話,說明指令集是完全開源和免費的,他們至今履行的很好,甚至把基金會總部搬出了美國,搬到了瑞士(永久中立國),以防止美國當地政策的限制。

雖然RISC-V在性能上做得不錯,但畢竟還是有隱患。

實現RISC-V指令級架構的處理器核有多種不同的微架構實現方式,微架構的實際模式分為開放、授權和封閉等不同類型。

雖然基於RISC-V開發CPU不需要支付授權費,但是如果直接用RISC-V內核設計,也需要支付授權費。壹般來說,妳使用它是不需要向我收費的,但是妳要經過我的同意來設計,甚至是收費的(目前我們是免費的,但是以後我有權利收壹些錢)。

綜上所述,目前全球指令集以X86、ARM、RISC-V為主,RISC-V作為新時代的引領潮流者,得到了各大廠商的認可,有發展空間,但不足以撼動另外兩個指令集的地位。但可以預期的是,RISC-V長大後,可能還會卡在中國CPU的發展上。我們需要保持隱患意識,跟著外國人的步伐發展。

縱觀國內在計算機CPU領域的廠商,龍芯專註於自研,開發屬於中國的指令集,目前可以滿足壹些黨政領域和保密工作的需要,但進入家用計算機領域仍需改善CPU的生態和性能;在服務器CPU上,神威在超算上小有成就;華為最近也傳出已經完成40nm美化工作線,明年將突破20nm工作線,麒麟可能回歸;萊辛科技、平頭哥等壹些未上市公司也在嘗試RISC-V領域。

種種跡象都在證明,雖然我們慢了30年起步,國產CPU也壹直在突破,但是路漫漫其修遠兮,曙光終會到來。

全文通過各種資料考證,如有專業領域的錯誤,希望能拋磚引玉,共同探討。

芯片產業鏈圖(綠色背景已寫)

今天後臺回復“鐵桿幹貨”,主編送妳壹個金融知識包。

(特別說明:文中數據和資料來源於公司財報、券商研究報告、行業報告、企業官網、百度百科等公開資料。本報告力求在內容和觀點上客觀公正,但不保證其準確性、完整性和及時性。本文中的信息或觀點不構成任何投資建議。投資者應當對任何獨立的投資行為負責,本人不對因使用本文內容而造成的任何直接或間接損失負責。)

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