對照龍芯困境 談日本CPU的發(fā)展道路

說到日本的CPU，很多人會問，日本有CPU嗎？確實,我們日常接觸的計算機基本都是wintel，CPU基本都是美國公司的。其實日本有很多種CPU，在中國也被廣泛應用，只是我們很難看到它，被嵌入了，不象有個什么“Intelinside”的牌子。當然，在中國嵌入式開發(fā)領域，日本CPU的應用也比較少，低端的多為51、PIC、AVR系列，高端的則是ARM一統(tǒng)天下，總之是八國聯(lián)軍。我想大概是因為日本CPU的相關支持工具和文檔資料大多用日文寫的，一般中國人看不懂。相比之下，歐美的CPU就比較好接受?？雌饋恚珻PU東西，自己的文化弱了，推廣起來也比較困難。不過，在日本，日本CPU絕對是主流，從低端到高端。從我使用的情況看，比歐美系的CPU好用，功能全面集成度高。日本的CPU大概叫關起門來自己爽。

談CPU先要談與CPU直接相關的基礎產業(yè)——半導體。日本的半導體產業(yè)起步不算早。直到70年代初，日本半導體需要量的7-8成還需要依靠進口。當時中國正處于文化大革命，經濟崩潰，知識分子被關牛棚，工農兵大學生和外行領導內行導致科研機構一片混亂。即使這樣，日本當年還需要從中國進口半導體制造設備。 

這時候，日本的電電公社，現(xiàn)在NTT的前身，相當于中國電信，發(fā)揮了很大作用。電電公社堅決采購國產電話交換機，并堅持使用國產的半導體，組織協(xié)調日本的半導體企業(yè)協(xié)作攻關。反面則是電電公社搞壟斷，高昂的電話初裝費和軟預算赤字財政。1976年，日本政府成立半導體的國家實驗室，國家的力量進行攻關。國家戰(zhàn)略的結果，使日本半導體生產技術達到了世界領先水平。 

國家扶持和計劃，使日本半導體產業(yè)與美國有很大的不同。最大的特點是大而全，小而全，自產自銷。在初期，半導體的生產幾乎100%在本企業(yè)或本集團內消費了。即使現(xiàn)在，也有很大比例是在本企業(yè)本集團內消費。這與美國半導體企業(yè)基本外銷很不相同。比如，日立生產的半導體，很大比例在日立集團內部消費了，如日立的家電、精機、重機、工廠等等。而Intel的半導體則很少自己用，絕大多數(shù)都賣給其它用戶。原因是日本半導體的起點低，性能質量價格面并沒有優(yōu)勢，只能自產自銷，大而全小而全，發(fā)展半導體是作為國家及本企業(yè)集團的戰(zhàn)略，而不是一時的經濟效益。要經濟效益還不如直接買美國的。 

日本的這種做法，引起美國的不滿，認為這是計劃經濟違反了市場經濟規(guī)律云云。日本人也頗不滿，自己的電電公社雖然搞軟預算赤字財政，畢竟還是企業(yè)。而美國的國防部則完全是軟預算，完全不講經濟效益。就中國是市場經濟的信徒，在日本半導體突飛猛進的時候，中國迎來了改革開放的春風，引進市場機制的葵花寶典，半導體產業(yè)就揮刀自宮了。同時自宮的產業(yè)還有很多。自宮的結果，使中國這近30年取得了世人矚目的經濟成就。欲練神功需要揮刀自宮，這是顛撲不破的真理。 

國家戰(zhàn)略和計劃的引領下，日本半導體生產工藝突飛猛進，但需要高超設計技巧的CPU卻沒有很大突破。中國經歷了10年文革的摧殘，1977年研制成功了專用的彈載16位CPU。美國的CPU在1970年代末期形成了Intel的86系和Motorola的68系CPU。兩強爭霸，都想擴大市場占有率樹立事實上的標準，但又受限于產能不足。于是找到日本廠家，日本廠家以許可證方式生產與美國兼容的CPU，作為第二供貨方，這是日本CPU的起步。

日立承接的是Motorola的MC680X和MC68000，日立生產的MC68就叫HD68。NEC則承接Intel的86，形成V20、V30系的CPU。日本沒有與國際接軌，融入國際社會的心思，喜歡自定標準，自搞一套。當80年代初IBMPC風靡全球時，日本自搞了一個PC98。手機也是自成系統(tǒng)。這以中國不同，在中國與國際接軌是政治正確，雄心壯志早被閹了，想自立體系想都不敢想。當然，PC98最終沒有抵抗住IBMPC，在幾年前還是最終放棄了，但畢竟日本曾經奮斗過，很多事也是謀事在人成事在天，但奮斗的心不能死。 

1984年，作為日本國策的TRON項目開始實施。TRON項目是集計算機OS和CPU設計一體的大型計劃。涵蓋的目標非常廣泛，從實時控制到桌面系統(tǒng)，從工廠自動化到商業(yè)應用，無所不包。目的要建立日本獨立的計算機軟硬件體系。即阻止外國系統(tǒng)對日本的滲透，又想在世界中樹立日本的標準。 

1984年也是中國關鍵的一年。是年年底，通過了城市改革的決議，拉開了城市改革的序幕。這一年還是“鬼門關”，無論項目是否成功，這一年都必須下馬停止。時隔20年后，許多項目才重新開始，或者再也沒有可能開始了。這一年大概可以稱為中國的“自宮年”。中國需要集中精力發(fā)展經濟，改善生活。我們的目的是喝水，再也不能干挖井的蠢事了，這些“奇技淫巧”還是算了吧。 

作為TRON項目的結果。1987年，日立發(fā)布了H8/H16/H32三款CPU，分別是8位/16位/32位。其時日本產品在歐美市場上咄咄逼人，即便作為86和68系CPU的第二供貨商，也有喧賓奪主侵奪美國原廠商市場份額的勢頭。這些引發(fā)了日美貿易摩擦，美國政府向日本政府施加壓力，小胳膊畢竟沒有扭過大腿。TRON計劃被大幅度縮小，只限定在實時嵌入式領域。Intel和Motorola分別向NEC和日立提起訴訟，禁止它們再生產銷售與86和68系兼容的芯片。這些訴訟最后都在庭外和解了，作為和解的結果，H16由于酷似Motorola的68被放棄了，H32由于TRON項目縮小也被放棄了。H8雖然也大量承襲了68的設計，但總算被保留了下來。 

日本歷史上有過多次失敗，但雄心壯志從來就沒有熄滅過。雖然有時必須認命，被外力宮去大半，但雄心不死，還有重生的機會。中國則精神上萎靡了，不用別人動手，就自宮了。即便有人勸說中國能行，但始終堅挺不起來。 

日立的H8雖然是8位的CISC設計，隨著時代發(fā)展，逐步擴展到16位和32位。并在此基礎上發(fā)展了RISC型的SuperH系列SH1/SH2/SH3/SH4。SH1/SH2定位于實時控制領域，SH3/SH4則定位于信息處理。NEC則發(fā)展了自己獨自的78和V850系列。 

這些CPU都定位于嵌入式領域，避免與美國直接沖突。嵌入式領域市場龐大并被細分，手機、游戲機、汽車、各種家用電器、各種生產裝置……，這些領域都是日本的強勢領域。這些東西和我們日常生活密切相關，但我們往往覺察不到它們里面計算機的存在。在嵌入式領域對CPU的性能要求并不很高，很難出現(xiàn)贏家通吃的局面。日本CPU的最高主頻目前還沒有超過1GHz，NEC的V850的一款CPU號稱是世界上主頻最低的32位RISCCPU，只有20MHz，但卻有著極低的功耗。

嵌入式領域性能不是主要因素，有自己的特色就可以在市場中找到定位點。 
嵌入式應用需要豐富的接口，光CPU遠遠不夠。日本的CPU一大特點是集成了豐富的接口，A/D、D/A、PWM、定時器/技數(shù)器、各種通信協(xié)議、圖象聲音的編解碼器、Flash、SRAM甚至還集成了大容量的DRAM。包含接口的不同，形成一個完整的系列，根據(jù)具體應用的需要選擇具體的CPU型號。往往一個單片就可以構造一個完整的應用系統(tǒng)。 

軟件系統(tǒng)雖然TRON被大幅度縮小，成了uITRON，TRON前面的uI分別代表微型和工業(yè)的意思。小有小的好處，正好適應這種資源嚴重受限的嵌入式應用環(huán)境。WindowsCE和Linux則龐大笨重，于是uITRON占了日本近一半的市場份額。uITRON只是一個標準，并不是具體實現(xiàn)，具體的軟件有好幾種，其中也有免費開源的uITRON。當然這些日本CPU也能運行WindowsCE和Linux。據(jù)說SH3是世界上第一種運行WindowsCE的CPU。 

軟件和硬件系統(tǒng)的結合，使日本的CPU在日本市場上成為主導，外國CPU占的市場份額很小。這與中國不同，中國則是被八國聯(lián)軍占領了。日本的出版教育界也功不可沒。有名的CQ出版社出版的電子雜志詳細介紹這些本國CPU用法和特點，還免費贈送這些CPU的實驗板。還免費提供這些CPU的軟核，在FPGA中實現(xiàn)自己的系統(tǒng)，用于研究和教學。學生時代的教育就使用本國的CPU，工作后自然而然就使用本國的CPU。中國的教育原來是Z80，后來是8051，于是學生畢業(yè)后就用這些外國CPU。 

國家戰(zhàn)略、科研、教育、產業(yè)相結合，使日本CPU產業(yè)從無到有，由弱到強，獨樹一幟。中國這四個方面相互脫節(jié)，國家戰(zhàn)略是建立市場經濟體制，不惜摧毀自己獨立的科研和產業(yè)體系?？蒲忻媸菃未颡毝?，在整個國家當作點綴存在。教育是面向世界，為留學和外企培養(yǎng)人才。產業(yè)則基本被賣掉了，外資企業(yè)挑大梁。這樣的環(huán)境中，發(fā)展自己的CPU產業(yè)何等艱難。聰明如陳進的，一開始就認為事不可為，打磨芯片交差，科研經費落袋。方舟則是在中途醒悟，還是搞房地產來錢快。就剩下愚公龍芯繼續(xù)奮斗，但不知道紅旗能打多久。