國產(chǎn) CPU 性能最全盤點(diǎn) 宜良性競爭優(yōu)勝劣汰

　　近年來，中國政府大力發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，國產(chǎn) CPU 如同雨后春筍般成長起來。國產(chǎn) CPU 性能到底怎么樣，和英特爾的差距到底在哪里？筆者接下來對(duì)國產(chǎn) CPU 做一個(gè)比較全面客觀的盤點(diǎn)。

　　X86 陣營：瀾起、海光、兆芯2016 年起，瀾起科技與 Intel、清華大學(xué)合作，開發(fā)出津逮 CPU。津逮 CPU 其實(shí)就是在 Intel CPU 上加一個(gè)所謂的安全模塊，是 CPU+ASIC。由于本身用的就是英特爾的 X86 CPU，因而在性能上是可以媲美英特爾的 CPU。問題就在于，增加一個(gè) ASIC會(huì)導(dǎo)致額外封裝成本，以及 ASIC 本身也有成本，因而能不能把成本控制下來是關(guān)鍵。

　　另外，能否保證 100%安全可控，這也是需要時(shí)間檢驗(yàn)的問題。

　　海光是 AMD 和曙光成立的合資公司。在銳龍問世前，AMD 在商業(yè)上被英特爾壓著打，因而向中國大陸拋出橄欖枝，成立合資公司，并將 Zen 的源代碼和設(shè)計(jì)文檔等技術(shù)資料授予合資公司。就性能來說，Zen 屬于國際一流水平，具有市場競爭力，這一點(diǎn)從 AMD 股價(jià)在過去幾年上漲 800%就能體現(xiàn)出來。據(jù)說海光已經(jīng)在進(jìn)行產(chǎn)品的迭代創(chuàng)新，如果能夠把技術(shù)消化吸收，并把成本控制下來，在商業(yè)市場和英特爾搶飯碗，那是挺好的。

　　兆芯是上海國資與中國臺(tái)灣 VIA 成立的合資公司。在十二五期間，合資公司承接了核高基 01 專項(xiàng)，獲得了海量資金扶持。兆芯通過引進(jìn) VIA 的技術(shù)，做了數(shù)代改進(jìn)，最新的 KX6000，性能達(dá)到老一代 AMD 處理器的水平，如果能夠把成本降下來，那么在上網(wǎng)本、瘦客戶端等平臺(tái)上還是有一定潛力的。誠然，兆芯 CPU 性能提升比較明顯，但和瀾起津逮 CPU 和海光 CPU 在性能上還是有不小差距。

　　ARM 陣營：ARM mini China、華為、飛騰、華芯通隨著中國掀起芯片熱，ARM 也來大陸開設(shè)合資公司。一些網(wǎng)友把中方占股 ARM miniChina 51%的股份視為中國可以通過這種方式不再懼怕國外制裁。數(shù)月前，ARM 決定制裁華為，ARM mini China 與 ARM 保持一致步調(diào)共同制裁華為，這足以說明，ARM mini China 對(duì)于中國實(shí)現(xiàn) CPU 自主可控沒有任何關(guān)系。

　　多年前，ARM 服務(wù)器 CPU 被諸多行業(yè)人士看好，并認(rèn)為有希望取代 X86，或侵蝕部 分 X86 服務(wù)器 CPU 市場。于是，AMD、高通、博通等一大批知名國外公司相繼參與， 華為和飛騰也加入這波浪潮。

　　華為的ARM服務(wù)器CPU獲得了核高基等國家資源的扶持。其ARM服務(wù)器有Hi1610、Hi1612、Hi1616、Hi1620。Hi1616 就是鯤鵬 916，Hi1620 就是鯤鵬 920，華為宣傳鯤鵬 920 性能超出業(yè)界標(biāo)桿 25%，同時(shí)，能效比優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿 30%。就芯片設(shè)計(jì)本身來說，Hi1610、Hi1612 是買 A57 做集成，Hi1616 是買 A72 做集成。Hi1620雖然華為官方宣傳自主，但根據(jù)技術(shù)發(fā)展一般規(guī)律來看，應(yīng)該是站在巨人肩膀上的產(chǎn)物。

　　飛騰的 ARM 服務(wù)器和華為的發(fā)展模式類似。飛騰已經(jīng)研發(fā)了 FT1500A、FT2000、FT2000plus 等幾款芯片，其中，F(xiàn)T2000plus 雖然在單核性能上與英特爾差距較大，但在多核上飛騰對(duì)標(biāo)英特爾 E5 處理器。

　　華芯通是貴州政府與高通成立的合資公司。高通將向合資公司提供其服務(wù)器芯片專有技術(shù)，支持新公司在未來的發(fā)展。根據(jù)公開消息，華芯通首期注冊資本 18.5 億元，貴州方面占股 55%，高通方面占股 45%。雖然這項(xiàng)合資一度被非?？春茫?2019年 4 月底，華芯通宣布關(guān)門。

　　ARM 服務(wù)器 CPU 有三個(gè)問題，一是性能，二是生態(tài)，三是價(jià)格。

　　就性能來說，雖然華為和飛騰紛紛用 PPT 對(duì)標(biāo)，甚至“吊打”英特爾，但其實(shí)是用 48核、64 核對(duì)戰(zhàn)英特爾 14 核、28 核。國產(chǎn) ARM CPU 在單核性能上與英特爾還是有不小差距的，因而只能用堆核心數(shù)來對(duì)比多核性能。然而，CPU 最關(guān)鍵的恰恰是單核性能，實(shí)踐證明，強(qiáng)勁的單核性能+超線程才是最優(yōu)解。單核性能上不去，盲目堆核心數(shù)是邪路。

　　就生態(tài)來說，雖然早在 4、5 年前業(yè)界就盛傳 ARM 在服務(wù)器上的生態(tài)會(huì)很豐富，但時(shí)至今日，當(dāng)年夸下的?？谝廊恢皇?PPT。X86 在 PC 和服務(wù)器上的優(yōu)勢異常穩(wěn)固。

　　就價(jià)格來說，芯片的價(jià)格與產(chǎn)量息息相關(guān)，在這方面，英特爾相對(duì)于國產(chǎn) ARM CPU有明顯優(yōu)勢。加上國產(chǎn) ARM 服務(wù)器 CPU 普遍采用堆核心數(shù)量的做法，這又進(jìn)一步加大了芯片的成本，因而這些國產(chǎn) ARM 服務(wù)器 CPU 反而比英特爾賣的更貴。

　　高通、AMD 等國外巨頭之所以放棄 ARM 服務(wù)器 CPU，華芯通之所以關(guān)門，根源就在于純商業(yè)模式下，ARM 服務(wù)器 CPU 走不通。正是因此，華為和飛騰都往央采和安全可控市場沖。

　　MIPS/SW64:龍芯、申威龍芯成立于 2001 年。在“十五”期間龍芯獲得國家較大扶持，在“十一五”期間，政策上加大了對(duì)芯片項(xiàng)目的審核力度，國家對(duì)芯片項(xiàng)目的撥款變得“非常謹(jǐn)慎”，這使國家資金遲遲沒有到位，是李國杰院士用計(jì)算所的經(jīng)費(fèi)支持龍芯研發(fā)。在“十二五”之后，龍芯只能自己賺錢和依靠投資人的投資養(yǎng)活自己。在過去 18 年的時(shí)間里，國家只給了龍芯 5 億多的經(jīng)費(fèi)。正因?yàn)槟抑行邼?，使龍芯在“斷奶后”，芯片的制造工藝上普遍落后于同時(shí)期其他國產(chǎn) CPU。

　　就 CPU 最關(guān)鍵的單核性能來說，龍芯依靠自己的芯片設(shè)計(jì)能力，在制造工藝落后 1-2代的情況下，單核性能進(jìn)步迅速，達(dá)到 20 分。誠然，龍芯這幾年進(jìn)步很快，但 CPU性能和生態(tài)與英特爾還是有很大差距。

　　SW 由相關(guān)單位設(shè)計(jì)，在超算上取得成功后，SW 開始把服務(wù)器作為發(fā)力的方向，2019年會(huì)有 SW3231 問世，2020 年 SW3232 會(huì)問世。就單核性能來說，SW3232 的預(yù)定目標(biāo)是 25 分左右，如果能夠達(dá)到預(yù)期性能，且能夠解決軟件生態(tài)的問題，在一定范圍內(nèi)小規(guī)模推廣是可以期待的。

　　RISC-V近年來，輿論上和行業(yè)里部分人認(rèn)為 RISC-V 已經(jīng)過度炒作，這種炒作和幾年前高調(diào)炒作 ARM 進(jìn)軍服務(wù)器 CPU，ARM 前景無限非常類似。

　　可以說，在純商業(yè)模式下完全依賴“看不見的手”進(jìn)行調(diào)控，想要擠掉英特爾、ARM在各自強(qiáng)勢領(lǐng)域的市場份額，是不可能完成的任務(wù)。只有通過“看得見的手”進(jìn)行調(diào)控，后來者才能有一個(gè)茁壯成長的機(jī)會(huì)。

　　因此，對(duì)于 RISC-V 而言，單純依靠市場的力量，能夠做的是在嵌入式方面有所作為，比如在物聯(lián)網(wǎng)的大潮下，做一些嵌入式應(yīng)用，無法在 PC 和服務(wù)器這類對(duì)性能要求較高的市場有所作為。因?yàn)樵谶@些方面依靠市場力量搞 RISC-V，就如同在 PC 和服務(wù)器推 ARM，在移動(dòng)端推 X86 一樣悲劇。

　　國產(chǎn) CPU 宜良性競爭國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件最理想的狀態(tài)，是國內(nèi)所有 CPU 公司圍繞一套指令集設(shè)計(jì) CPU，軟件廠商圍繞這套指令集建生態(tài)。比較現(xiàn)實(shí)的做法是通過市場競爭優(yōu)勝劣汰，前提是必須有良好的規(guī)則，否則只能是“劣幣驅(qū)逐良幣”。

　　首先，不宜搞拉偏架式幫扶補(bǔ)貼。近年來，國家對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持力度很大。

　　誠然，國家對(duì)于落后產(chǎn)業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼幫助產(chǎn)業(yè)發(fā)展是理所當(dāng)然的，但補(bǔ)貼也要講究方式方法，政府資金可以“扶一程”、“送一程”，之后就應(yīng)該讓企業(yè)到市場中去自謀生路了。

　　應(yīng)用是國產(chǎn) CPU 成長的階梯，國家應(yīng)當(dāng)從應(yīng)用上動(dòng)腦筋，幫助國產(chǎn) CPU 用起來。

　　其次，對(duì)于自主可控不能雙重標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)引進(jìn)也是掌握先進(jìn)技術(shù)的有效方式，技術(shù)消化吸收是需要一定能力水平和時(shí)間。對(duì)于技術(shù)引進(jìn)，真正關(guān)鍵的在于能力。海光、華為、兆芯都在吸收消化引進(jìn)的技術(shù)，都是拿到了真東西。海光是完整 CPU 內(nèi)核及源代碼，兆芯從 VIA 獲得了源碼，華為也由 ARM 公司授權(quán)獲得技術(shù)，關(guān)鍵是要形成自己的設(shè)計(jì)能力，開發(fā)出自己的獨(dú)立產(chǎn)品和 IP。

　　這里在對(duì) X86 和 ARM 授權(quán)多說幾句。網(wǎng)上總有不明真相的群眾認(rèn)為 X86 授權(quán)有問題，而 ARM 授權(quán)卻米有。但實(shí)際上，X86 和 ARM 授權(quán)都是存在瑕疵的，也都有回旋的余地。

　　就海光來說，英特爾和 AMD 之間的 X86 交叉授權(quán)背景復(fù)雜，交叉技術(shù)授權(quán)符合美國法律法規(guī)，如果英特爾拿這個(gè)去制約 AMD 的生意，就會(huì)受到美國國內(nèi)的反壟斷制裁，這對(duì)英特爾更嚴(yán)重更致命，以至于網(wǎng)友調(diào)侃，“農(nóng)企要掛了，英特爾又得去送錢”。

　　像當(dāng)下這種敏感時(shí)期，中美也是斗而不破的，即便華為被列入“實(shí)體名單”，即便 ARM宣布遵守川普禁令，但還是有回旋余地——川普并沒有一上來就全面封殺，而是給了90 天寬限期，而寬限期還未結(jié)束，在 G20 碰面之后，川普明顯就松口了?？梢哉f，川普的目的“以戰(zhàn)促和”。

　　真正碰到中美撕破臉了，一切中國使用的由美國控制的專利技術(shù)，軟件、硬件全都無法幸免，中國商業(yè)社會(huì)有可能會(huì)癱瘓。

　　因此，X86 和 ARM 都存在瑕疵，也都有回旋的余地。一些 ARM 支持者以 X86 授權(quán)攻擊 X86 CPU，卻對(duì) ARM 授權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)視而不見，這是值得商榷的。

　　最后，安全市場和商業(yè)市場應(yīng)當(dāng)齊頭并進(jìn)。中國還做不到使用國產(chǎn) EDA、原材料、設(shè)備、工藝完成國產(chǎn) CPU 的設(shè)計(jì)、制造、封裝，因而自主可控是相對(duì)概念。就安全市場來說，應(yīng)當(dāng)作為中國自己 IT 技術(shù)體系的孵化地。

　　就商業(yè)市場來說，還是應(yīng)當(dāng)讓商業(yè)法則發(fā)揮作用，政府應(yīng)當(dāng)作為規(guī)則的維護(hù)者，不應(yīng)當(dāng)過度干涉商業(yè)市場。筆者認(rèn)為，就商業(yè)市場以及對(duì) X86 生態(tài)和性能有要求的特殊市場，海光目前性能表現(xiàn)不錯(cuò)，且技術(shù)上存在消化吸收的較高可能性。問題在于成本控制水平，價(jià)格有沒有競爭力。就建立中國版 Wintel 來說，龍芯和申威可以期待，但短期在商業(yè)市場缺乏競爭力，需要二十年磨一劍打持久戰(zhàn)。