“龍芯”即將IPO，國產(chǎn)CPU沉浮二十年

不久前，中國證監(jiān)會北京監(jiān)管局官網(wǎng)披露，龍芯中科技術(shù)股份有限公司（下稱“龍芯”）擬于科創(chuàng)板上市。 龍芯是國內(nèi)最早開始研發(fā)國產(chǎn)CPU的公司之一，這也是目前六大國產(chǎn)CPU廠商（天津飛騰、華為鯤鵬、兆芯集成、申威科技及海光信息）中首家科創(chuàng)板上市的公司。

　　龍芯20年的發(fā)展歷程并不平坦。國產(chǎn)CPU最初在國內(nèi)“自主vs引進”的搖擺中艱苦起步，為了突破英特爾的專利高墻，六代國產(chǎn)CPU用了三種不同的路線實現(xiàn)曲折前進。英特爾X86架構(gòu)已經(jīng)建立了專利、生態(tài)、知識產(chǎn)權(quán)的壁壘，這意味著國產(chǎn)CPU廠商需要一一突圍。

　　經(jīng)過20年的沉浮，國產(chǎn)CPU雖然在某些專用的領(lǐng)域已經(jīng)到了初步的產(chǎn)品上量階段，尷尬的是在商用市場還難得一見。在龍芯IPO之后，這也是國產(chǎn)CPU接下來能否真正實現(xiàn)國產(chǎn)化替代的決定性挑戰(zhàn)。

　　國產(chǎn)CPU在不自信中起步

　　時間回到2002年8月10日凌晨6點08分。

　　當(dāng)“l(fā)og in”的字樣如約出現(xiàn)在搭載著“龍芯1號”的計算機屏幕上，龍芯的創(chuàng)始人胡偉武用英文編輯了第一個文件。他寫道，這一片芯片結(jié)束了中國的無“芯”歷史。

　　“龍芯”，這個名字看上去就很國家隊的芯片公司，其實并不像外界想象一樣拿到大額的投入。成立至今20年，龍芯項目組總共只獲得5億元的項目經(jīng)費，資金主要來自國家“863計劃”、“核高基專項”，比不了英特爾每年動輒上億美元的研發(fā)支出。

　　2001年，龍芯的一切都很寒酸。彼時，胡偉武接下了中科院計算機所的這一課題，拿到了100萬元的啟動資金。一間不到60平方米的實驗室里，研究員們是東拼西湊來的，其中有70幾歲、上世紀就開始研究芯片的老人，也有剛剛畢業(yè)的年輕學(xué)生。

　　所有人都繃緊了神經(jīng)，因為但凡出現(xiàn)一點疏漏，就會讓原本緊巴巴的經(jīng)費更捉襟見肘。為了更大程度縮短研發(fā)周期，研究員們自發(fā)拉長了工作時間，累了就看“毛選”。胡偉武后來在一次采訪中回憶，有時候清晨六點推開實驗室的門，還能發(fā)現(xiàn)握著鼠標(biāo)睡著的研究員們。

　　條件艱苦尚且可以克服，2000年開始，自主CPU的起步承受了來自國內(nèi)外的很多輿論壓力。

　　“龍芯1號”并不是國內(nèi)成功做出來的第一片電腦芯片。曾參與國內(nèi)第一臺大型計算機研制的明星科學(xué)家倪光南在“倪柳之爭”中敗退，離開聯(lián)想后，1999年加入了方舟科技。

　　隨后，第一款搭載國產(chǎn)CPU“方舟1號”的NC（互聯(lián)網(wǎng)計算機）推出，很快得到各方支持——當(dāng)時的北京市政府拋棄微軟，送上了幾萬臺的電腦訂單。但由于操作系統(tǒng)和常見軟件不兼容，實用性很差，方舟科技最后淡出了政府采購。再加上，當(dāng)時方舟的老板只顧大興土木，研發(fā)中斷。

　　當(dāng)時，倪光南的方舟科技、柳傳志的聯(lián)想，兩幅光景對比鮮明，也印證了當(dāng)時對芯片自主研發(fā)的普遍共識：“技工貿(mào)”不如“貿(mào)工技”，芯片“造不如買，買不如租”。

　　在國內(nèi)計算機元老們的奔走呼吁下，國產(chǎn)CPU的自研之路才得以延續(xù)。方舟科技之后，國內(nèi)三大CPU廠商（龍芯、飛騰、申威）前仆后繼頂著輿論壓力起步。

　　“十五”計劃初期，國內(nèi)主流的觀點是應(yīng)該研制專用的嵌入式處理器為主而不是專攻通用CPU；但當(dāng)通用CPU慢慢出成果起步，行業(yè)的疑慮又變成了，國內(nèi)研制通用CPU的能力夠不夠；成品造出來之后，質(zhì)疑又變成了這些自主產(chǎn)品能不能賣出去。胡偉武曾表示，這也是龍芯在創(chuàng)立前十年所面臨的輿論困境。

　　但更多陰影撲面而來。2006年，美國半導(dǎo)體設(shè)計公司MIPS稱龍芯的指令集中95%與MIPS相似。隨后，轟動全國的漢芯造假事件被曝光。同為中國芯的龍芯夾裹其中，“龍芯、漢芯涼了中國心”等質(zhì)疑鋪天蓋地而來。

　　3年后，龍芯和MIPS才談判成功，拿到了MIPS32、MIPS64的結(jié)構(gòu)授權(quán)，但彼時龍芯遭受的口誅筆伐并沒有緩解——“漢芯第二”、“偽自主”的質(zhì)疑劈頭蓋臉。

　　對外，國產(chǎn)CPU的發(fā)展一直以來承受國外壟斷型CPU企業(yè)的壓力。

　　胡偉武曾經(jīng)提到，在世紀初曾有主要國外CPU企業(yè)笑道，“中國人自主研發(fā)CPU是好事，又幫我們培養(yǎng)了一批人才”。到了2010年左右，這批企業(yè)又改變說法，曾尋求通過授權(quán)或合資的方式與龍芯合作，表示愿意“把源代碼、設(shè)計流程開放”。

　　芯片在內(nèi)的高科技領(lǐng)域，國外對國內(nèi)公司自研CPU的應(yīng)對套路是：在國內(nèi)自研能力尚淺時實行禁運；一旦有技術(shù)突破的苗頭，就會通過降價等商業(yè)手段防止自研。

　　在國內(nèi)輿論的不自信，國外政治和商業(yè)的壓力之中，龍芯在內(nèi)的國產(chǎn)CPU廠商在跌跌撞撞中艱難起步。

　　架構(gòu)路線的代價

　　2005年，龍芯在人民大會堂舉辦“龍芯2號”首次產(chǎn)品發(fā)布會。這是當(dāng)時國產(chǎn)首款64位高性能通用CPU。發(fā)布會過后，不少廠商打電話到胡偉武辦公室，詢問在哪里才能買到龍芯的芯片。

　　這一問題難以回答——在更早的時候，龍芯曾經(jīng)嘗試過走市場化的路子。但推出的C端的產(chǎn)品“逸瓏”筆記本、“福瓏”迷你電腦，因為銷量不佳在中關(guān)村電腦城很快銷聲匿跡。

　　這是龍芯架構(gòu)路線選擇的代價。一顆CPU的性能、功耗和安全性，很大程度取決于微結(jié)構(gòu)，這是對CPU運算進行優(yōu)化指導(dǎo)的硬程序，也是橫在國內(nèi)芯片行業(yè)的一座大山。

　　在充分市場競爭之下，復(fù)雜指令集的英特爾X86架構(gòu)是目前主流的架構(gòu)，但由于專利壁壘高筑，英特爾特許經(jīng)營模式下存在卡脖子的可能。

　　國產(chǎn)CPU靠精簡指令集試圖繞路突圍。

　　龍芯、飛騰和申威，這三個更早成立的CPU項目分別選擇了MIPS、SPARC、Alpha這些主流以外的基礎(chǔ)架構(gòu)，在這之上增加自研指令。雖然安全和可控有了保證，也是最困難的道路，意味著國產(chǎn)CPU需要在操作系統(tǒng)、外圍生態(tài)建設(shè)上需要付出更多力氣——此前的“方舟1號”的失敗、2010年以前龍芯市場化的淺嘗輒止都是前車之鑒。

　　國內(nèi)主要CPU廠商架構(gòu)&技術(shù)對比

　　有國產(chǎn)CPU廠商抄了近道。上海兆芯和天津海光砸了20億借助第三方拿下了英特爾X86架構(gòu)，前者是靠臺灣威盛電子（VIA），后者則是通過AMD。走捷徑引進技術(shù)后的兆芯與海光短期內(nèi)得以快速量產(chǎn)出貨。

　　不過，因為英特爾和威盛電子之間合作的限制，上海兆芯在專利上有缺陷；海光去年則因為上了禁令名單，不再被授權(quán)最新架構(gòu)。

　　ARM架構(gòu)是國產(chǎn)CPU崛起當(dāng)中的轉(zhuǎn)機。由于聚焦低功耗設(shè)計+指令集可以買斷，最近幾年國產(chǎn)CPU紛紛放棄英特爾等架構(gòu)，轉(zhuǎn)投ARM架構(gòu)做自主研發(fā)，包括2011年飛騰就放下SPARC架構(gòu)重新選擇了ARM架構(gòu)，推出了第一臺以ARM架構(gòu)為基礎(chǔ)的64位計算機，還有2019年華為鯤鵬發(fā)布的ARM架構(gòu)服務(wù)器CPU。

　　但不管是自研還是迂回引進，還是依托ARM打擊英特爾，六大國產(chǎn)CPU廠商的架構(gòu)路線都是在當(dāng)下環(huán)境下做出的突圍嘗試，根本目的是為了讓CPU更安全、實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。這兩者其實從本質(zhì)上很難兼得。安全意味著指令集層面完全可控，但目前壟斷地位的X86卻商業(yè)化最成功的。

　　還需得到商用市場認可

　　龍芯在內(nèi)的國產(chǎn)CPU的發(fā)展過程，彎路比直路更多。隨著“十一五”計劃的收尾，補貼的資金收緊，龍芯同期的幾大國產(chǎn)CPU廠商們被一一推上了市場化的道路。

　　2010年，龍芯成立“龍芯中科”，從課題組管理機制慢慢轉(zhuǎn)向公司管理機制。這次轉(zhuǎn)型讓龍芯一度資金鏈斷裂。盡管龍芯目前保持每2.33年維持一個微結(jié)構(gòu)的更新，微架構(gòu)自研有了成效，但和國外公司產(chǎn)品的主頻、制程工藝差距還沒有抹平。

　　胡偉武在一次采訪中提到，當(dāng)時龍芯公司過度追求多核/浮點峰值性能的單一指標(biāo)，然而設(shè)計流程從“作坊式”到“工業(yè)化”的轉(zhuǎn)換青黃不接，導(dǎo)致龍芯3B1000等芯片出現(xiàn)嚴重流片失誤，“連操作系統(tǒng)都啟動不了”。

　　市場化之后，國產(chǎn)CPU公司需要拿到更多的訂單才能活下去。一直以來，由于黨政軍及重點行業(yè)對安全性和定制化要求更高，產(chǎn)業(yè)鏈更短，國產(chǎn)CPU在這些領(lǐng)域已經(jīng)成功切入。但消費級市場的規(guī)模大得多，采用ARM架構(gòu)/英特爾X86的飛騰、鯤鵬、海光、申威、兆芯，也在黨政軍基礎(chǔ)上逐漸擴展商用場景。

　　21世紀以來，前十年是國產(chǎn)CPU基礎(chǔ)技術(shù)儲備階段，后十年則到了市場化的階段，需要正刀正槍出產(chǎn)品。

　　利好消息是，國產(chǎn)CPU的出貨量正在緩慢提升。數(shù)據(jù)顯示，龍芯在2019年出貨量是50萬片，飛騰預(yù)計2020年底出貨100萬片，海光超過了30萬片。

　　龍芯切入的是Wintel生態(tài)的薄弱環(huán)節(jié)——終端和工控領(lǐng)域，因為研發(fā)起步的時間最早，龍芯吃下了黨政市場的七成份額。但尷尬的是，這一“中國芯”在市場上卻難得一見。

　　上市后的龍芯面臨的威脅是，在政府采購和行業(yè)市場，將面臨來自飛騰、鯤鵬等一系列ARM生態(tài)強勢對手的競爭。在消費市場，需要進一步擴展品類的龍芯也將正面迎戰(zhàn)早已壟斷PC、服務(wù)器CPU市場的的Intel、AMD。

　　無論是輿論困境、架構(gòu)路線的代價還是市場化轉(zhuǎn)型的壓力，龍芯的磕磕絆絆也是國產(chǎn)CPU二十年沉浮的縮影。

　　20年前，如果有人問胡偉武的終極夢想是什么，他的回答毫不猶豫：“建立中國的Wintel聯(lián)盟”。20年過去了，這一夢想還沒實現(xiàn)。

　　而隨著龍芯在科創(chuàng)板的IPO，國產(chǎn)CPU的追趕慢慢有了結(jié)果。但只有當(dāng)龍芯在內(nèi)的玩家真正有能力闖入消費級市場之時，國產(chǎn)CPU才算是真正崛起。