20CN网络安全小组论坛 - 菜鸟乐园 - 自主产权CPU成关注焦点嵌入式CPU将成突破口（转）

论坛: 菜鸟乐园标题: 自主产权CPU成关注焦点嵌入式CPU将成突破口（转）

作者: xiaoxingchi [xiaoxingchi]

论坛用户

自主产权CPU成关注焦点嵌入式CPU将成突破口

石器时代、铜器时代、铁器时代、蒸气机时代、电器时代，人类一步步向前发展，以其影响最深的工具作为时代的标志。自1958年德州仪器(TI)和仙童(Fairchild)分别以光蚀刻技术于硅基底做出集成电路以来，不断发展的半导体推动人类社会迈入了信息时代。如今，从IC卡到PC、从手机到通信卫星，半导体芯片作为现代工业社会发展的基础，无处不在地深刻影响着我们生活的方方面面，也可以说，这是一个半导体时代。微处理器，即CPU，被广泛应用于各个领域，深刻地改变了人们的生活方式。

　　对CPU有不同的分类方法，本文不予细致讨论。但大致由通用CPU (包括PC类CPU和高端服务器CPU)，和嵌入式/专用CPU组成。

　　PC类CPU是应用于PC领域的x86架构CPU及其x86架构兼容的CPU。Intel、AMD和威盛(VIA)等公司拥有该类CPU的核心技术。高端的CPU是应用于服务器、超级计算机中的高性能CPU，诸如基于RISC技术的HP (Compaq)’s　Alpha、Sun Microsystem’s UltraSparc和IBM的CPU。如同使用多个廉价低档硬盘来构造高可靠高性能硬盘组一样(RAID)，最近有这样的趋势，使用多个较为廉价的PC类CPU来构造高性能服务器。我们称这一类PC/服务器CPU为通用CPU。

　　另一大类CPU是嵌入式/专用CPU。它们广泛应用于各种信息设备，如信息家电、手机、PDA、平板电脑等产品中的CPU。这些信息设备并不要求CPU有很强的处理功能或很高的时钟速度，但却特别强调CPU的低功耗、低电压、低散热、芯片的小面积、和低价格特性。该类CPU包括x86架构的威盛VIA C3，x86架构兼容的Transmeta公司Crusoe，和其它非x86架构的ARM (如用于PALM PDA)、MIPS等公司的嵌入式CPU。

　　近年来在我国，发展有自主知识产权的CPU已成为了人们关注的焦点。CPU在各行各业有着广大的发展空间。选择CPU全方位的自我发展路线存在着很高的进入壁垒，现在盲目地从零做起或从很低级做起来进入我个人认为在现在阶段是不合时宜的。

　　一、开发通用CPU的技术基础障碍和困难

　　在IC设计人才，设计经验/环境上，我国因在IC设计环境、设计工具、设计人才和芯片制造工艺等方面还远远落后于世界先进水平，而CPU是属于IC设计的最高端产品。设计出如此高性能高端的CPU仍需要相当的各类资源(设计人才和设计经验首当)和相当长的时间。大家公认，中国的CPU方面的技术与国外的差距有一二十年。而在同时，我们在许多低端IC产品上还大量依赖进口。在最缺乏的IC设计人才资源上，我国现在只有区区3千到4千人左右(包括中外资企业，包括缺少设计经验的初级人员)。单INTEL就有数千名很有经验的高级IC设计工程师。显而易见，我们现在设计人才和设计经验还不具备与世界CPU顶尖企业挑战的能力。我们应当利用这个有限的瓶颈资源去大力发展中低端IC产品以获取最大的回报，并以此建立IC产业基础，为今后的发展打下良好的基础。提供全方位的支持来大办IC设计人才的教育和培训是保持高速发展的最重要的一环。

　　在IC制作工艺水平上，如今的各类CPU已发展到了0.13微米制程，12”晶圆，集成度超过4500万颗晶体管。我国现在还处于0.25- 0.35微米制程，6-8”晶圆水平上。由于外国的出口限制等，我国还仍有相当困难获得像高速高精度光刻机等高端设备。在3-5年内，我们还无法达到IC制作工艺水平的世界先进水平。这也决定了，就是我们设计出了有我们自主知识产权并且达到世界先进水平的CPU，我们也无法制作出达到世界先进水平的CPU。然而设计和制作是相辅相成的。同时，Intel的芯片生产能力和革新速度也是全球所有IC生产厂商们所难以媲美的。

　　在对应的OS上，开发自主CPU并非是单一的CPU IC开发主流的OS必须支持和跟进，其OS核心必须开放。INTEL每一步的发展都和MICROSOFT的支持和跟进互连互动。遗憾的是，我们不存在这样的主流OS商，也不可能指望MICROSOFT来支持和跟进。这样，我们需要捆绑在似乎是唯一的LINUX选择上。LINUX近年来并没有如初期想象的那样夺取更大的MICROSOFT OS市场份额。

　　在高端服务器CPU上，INTEL Itanium使用开放的体系，比起基于RISC服务器来，从操作系统到应用软件都更能得到丰富的支持，且扩充性、操作性也相对更好，对一般企业来说更具实用性。服务器的大厂商HP/Compaq、IBM都纷纷跳上了Itanium快车，许多厂商也都会逐渐把处理器领域让给Intel，然后专注于自己的核心技术领域诸如核心的软硬件系统架构与解决方案。在高端服务器CPU领域，将可能再次体现“一两家独大”的游戏规则。在这个众多大厂商都无力招架、纷纷退出的时候，高端服务器CPU就更不是我们需要发展的了。

　　二、开发CPU的知识产权障碍和困难

　　我个人认为，知识产权障碍和困难是一个更严重的障碍和困难。世界上有许多著名大公司诸如IBM，MOTOROLA，HP等都有能力设计一流的x86架构CPU及其x86架构兼容的CPU确(IBM，MOTOROLA本身已有它们自己的一流的非x86架构CPU)。有这么大的全球市场，有技术设计能力，有CPU研发经验，又有庞大的全球的营销网络，为什么它们不去发展x86架构CPU?显然，这不是技术能力问题。是知识产权障碍和困难和市场垄断问题。

　　纵观INTEL等的发展史，其侵权官司不断。毫无疑问，知识产权是需要得到尊重和保护。INTEL等老牌CPU厂家，由于早期的市场进入和主导，申请和获得了不少专利。正如倪光南院士在“NC和自主知识产权CPU”(2002-6-4，中国高新技术产业导报)文中所说，“想绕过INTEL的专利非常难的”。更重要的是，其垄断了的市场使其获得了普遍推行的非标准化的厂方标准。一般的大中型公司都无法承受败诉的后果，起步的或小公司更无从谈起。而INTEL有一支极为庞大的非常有经验的专职律师队伍，极其深厚的钱口袋，广泛的专利持有，在其设有大工厂的州市控告侵权，使其占有非常有利的地位。打官司所用的天文数字的律师费用使得许多大中型公司，不管是否有理，都无法承受(中小企业绝对免谈)。类似案例泛泛可见，像诸如MICROSOFT VS AOL/NETSCAPE等。

　　三、开发CPU的INTEL/AMD市场垄断的障碍和困难

　　我个人认为，这是一个最严重的障碍和困难。INTEL和AMD已形成对x86架构CPU市场垄断。高新科技产品在市场上严格奉行着“先入为主”、“一两家独大”的游戏规则。争夺市场必须抢占先机，并且在经过激烈地竞争后，最终将仅有最大一两家公司分享整个市场的绝大部分。如微软的DOS操作系统就是通过在早期捆绑IBM计算机出售，而迅速占领了市场，建立了不可撼动的地位。而在PC类CPU领域中，Intel和AMD就分享了几乎所有的市场，就连通过两次购并在1999年进入CPU市场，在业界排行第三的威盛，也仅能分到小于2%的全球市场份额。品排的认知度和用户的可接受性是对任何一个新产品的挑战。在全球经济全球化的过程中，认为光中国的CPU市场就足够大的想法(以消化我们自己的CPU)，或以行政干预的手段(相信是有悖于WTO条款的)是非常的幼稚。

　　打破CPU垄断的难度有多大可从OS的LINUX VS MICROSOFT看出。LINUX有全球的支持(VS单一国家的小部分用户支持)。全球开发LINUX没有像在中国开发通用CPU的技术基础障碍和困难。全球开发LINUX没有像开发CPU的知识产权障碍和困难。但是在10余年之后，在许多雄厚的商界的支持下，甚至政府部门的行政干预下，LINUX仍然有待脱颖而出。可见打破垄断之艰难。

　　四、联合威盛，快速的共同发展我们自己的嵌入式“中国芯/CPU”

　　信息时代中，人们需要无处不在的连接和无处不能的资讯获取能力，对于信息设备的需求远远超过了对PC的需求。我国目前PC年增长率只有30%左右，而网民的年增长率却达到了200%左右。网络第一次给予了大多数人能够在同一时间获得同样的信息的可能，消弭了人们在信息获取上速度的不平等。为进一步提高信息化程度，跨越随之而来的“数字鸿沟”，市场迫切需求多方位、低廉的信息设备，现在手机、PDA、机顶盒，NC(网络计算机)等产品有着广阔的市场，作为这些信息设备核心的嵌入式CPU，在如今显得弥足重要。

　　嵌入式CPU领域的现状与其它领域的“独大”局面不同，相对来说它呈现的是一个百家争鸣的景象。因为信息设备的种类繁多，且每类中的产品也是层出不穷，该类市场现在仍处于迅速扩张的初期阶段，无法象PC和服务器领域一样形成大公司垄断的局面。嵌入式CPU的软件现阶段也没有被少数公司所垄断的，操作系统方面，我们可以选择内核开放的Linux。在这个仍处于混战状态的嵌入式CPU领域中，历史第一次给予了我们发展建立自己的标准、建立核心优势、实现跳跃式发展的极好机遇。在IT业中，没有什么比“标准”和“芯片”这两个词更有含金量的了。如PC领域中，Intel和微软就掌握了整个产业链80%的红利。在信息设备领域中，我们拥有世界上最有潜力的消费群市场，如在2001年，我国已超过了美国，成长为全球最大的手机市场。我们还有庞大的IT生产基地。我们完全可以结合自己的市场优势，发展有自主知识产权的嵌入式CPU，并利用在国内的渠道优势，用市场推动标准的建立，跳跃性地进入到这个高回报率的领域中来。

　　一般来说，发展高科技产品可以走自主开发或合作开发两条路线。一切从零开始的自主开发，普遍认为是不太现实的，市场也不会等待，并且有悖于“创新”和“速度”高科技产品占领市场不二的法宝，要希望在嵌入式CPU这样的新兴领域中建立自己的标准，就必须选择一条快速发展的道路。另一条路线就是选择一个在技术上已处于优势的合作伙伴共同开发，这样可以利用现成的技术，快速地提升自己的技术水平和尽早地研制出自己的产品，这不失为一条适合我国发展自主知识产权CPU的道路。有前车之鉴，我们国家的大部分的新兴产业都是这样发展起来的。如果没有引入外国的技术，很难想象我们今日的汽车工业，化学工业，IT产业，等。

　　选择合适的合作伙伴是成功的关键。在嵌入式CPU领域中，掌握嵌入式CPU核心技术的公司有Transmeta、威盛(VIA)、ARM和MIPS等。其中ARM、MIPS的CPU采用全新的架构，与这类的公司合作，意味着软件系统也将受其专利技术的限制。而威盛、Transmeta的CPU采用的是x86或兼容的架构，可以很方便地利用现成流行的操作系统和应用软件，在技术少了一道发展的屏障。

　　同为x86或兼容的CPU架构，威盛、Transmeta的CPU却要比Intel、AMD等公司的CPU更小巧、更低能耗、更低散热，更低电压、这是因为在CPU设计思想上秉承了两种不同的路线。

　　Intel等厂商的设计路线，是将CPU设计朝着译码/执行电路密集化、复杂化的方式迈进，每颗CPU电路设计上，尽可能挤下更多的晶体管，来设计更多的译码/执行管线，并且去实现一些来自于微处理器理论级的复杂技术，像是SuperScalar超纯量架构非循序/非顺序执行(Out of order Execution)、缓存器动态命名等技术等，不但增加日后除错的困难度与耗电量，晶体管数量成倍增长，而总执行效能增效甚微或无。

　　从市场的发展趋势看，现在应是改变一味强调CPU不断升级的时候了，各种BENCHMARK也指出，瓶颈问题不再是CPU的绝对时钟速度，而是内外部连接。提高一倍的时钟速度可能才提高10%几的总的执行效能。威盛提出的“Total Connectivity”是对这个问题的全面解决方案。信息时代强调的是全方位的连接和应用，如何设计CPU使其能更好地应用于各种信息设备中，这才是CPU发展的方向。顺应信息时代市场需要大量小巧、轻便的信息设备的趋势，威盛、Transmeta的设计路线则是致力于打破以往的『越来越复杂』电路设计的概念，秉持着一个『小巧、简单』的原则，整个CPU的设计也走向环保、低耗电与效能/晶体管的平衡性去努力。在同样时效的产品中，因晶体管数少，所以芯片面积小，耗电量、表面散热量也小。以同时钟速度600MHz的VIA C3与Celeron相比，C3在1.5V模式操作下耗电量才4.46瓦，比Celeron的5.8瓦耗电量低了23%，就连700MHz时钟速度VIA C3 1.5V(Samuel2)的5.11瓦耗电量，都比Celeron的600MHz还低，由此可以见到这个全新制程、新核心VIA C3的节电能力了。

　　发展自主知识产权的CPU还应考虑到本国制造业的发展现状，现在我国仍无0.18微米制程的芯片生产线，而嵌入式CPU的精简化设计，使其可以在较低的制程上制造出符合市场的小面积芯片，这将全面带动我国半导体产业的全面发展。

　　在众多拥有嵌入式或通用CPU技术的公司中，除中国人拥有的威盛外全都是非“中国芯/CPU”的国外公司。在与国外公司合作开发CPU上会面临着种种限制，和最终的关键技术很可能不会向我们开放，此外还必须消除横亘在合作者之间的技术壁垒和政治壁垒。在全方位的考量中，威盛可以是一个能很好地解决这两道屏障的合作伙伴。作为一个中国人的企业，威盛在业界取得了骄人的业绩，2001年芯片设计业中全球排名第四，众多的自主知识产权和授权(包括CPU和其他领域)，使威盛能够敢于向Intel说“不”，Intel对威盛的诉讼使屡诉屡败，而威盛却能越战越勇。技术壁垒在威盛面前是几乎不存在的。威盛在多个国家包括美国(加州，德克州)，德国，英国，等建立了研究中心，大陆地区的研究中心(建于北京、上海、杭州，苏州，和深圳)则是威盛的今后战略重点。威盛在若干关键领域上在全球处于领导地位，包括全球市场的芯片组(CHIPSET)的领袖地位，在全球市场前几名的C3 CPU和图形芯片。因本地化的优势，共同的中国文化传统，威盛的在若干关键领域上的全球领导地位，和威盛的基于中国的长远战略定位，合作将会更加的充分和快捷。政府大力投入产出支持，选择威盛作为合作伙伴，将能够更快、更强地跨入到嵌入式CPU的领域，打造我国自主知识产权的“中国芯”而迅速地获取一片市场。

　　五、重视IC教育和培训，全面发展IC产业

　　孤掌难鸣，单独发展CPU或嵌入式CPU不足以也不可能带动整个产业。我们现在还应当把重头和精力放在我们有能力研发的中低端IC产品上。以充分利用我们现阶段的有限的资源。

　　为保证产业的持续高速发展，国家应使用各种手段大力鼓励不同途径的IC教育和培训，尤其是鼓励工业界和学校联合运作教育和培训项目。要打破条条框框，不管是“黑白猫还是黑猫”，不管是官办、民办、大学办、企业办、国内资金办、外资办，只要能培养出合格的急需的IC设计人才就是“好猫”。威盛电子有巨大的诚意愿意在这个领域做出认真的实质性投入，急国家和企业所需，来培养有用的国家和企业急需人才。国家的政策性支持至关重要。
(eNet硅谷动力孙伟博士 )

地主发表时间: 12/05 02:46

论坛: 菜鸟乐园