華為“泰山”服務(wù)器真是用自主芯片嗎？

　　在“十二五”科技創(chuàng )新成就展上，華為展出了其第一臺ARM平臺服務(wù)器“泰山”，并在展板上寫(xiě)明該服務(wù)器“配備自主研發(fā)的Hi1612 ARM架構64位處理器，除存儲單元外均有完整知識產(chǎn)權……”

　　一時(shí)間國內媒體爭相以“華為自主架構芯片泰山發(fā)布”或“華為推出自主架構服務(wù)器CPU”等為標題報道。然而峰回路轉，在6月7日，華為公司出面辟謠，表示“泰山”并非采用自主研發(fā)的微結構，而是ARM Cortex A57，并指出“泰山”為核高基1號專(zhuān)項項目，是用來(lái)做互聯(lián)網(wǎng)冷卻儲存的生態(tài)系統驗證，而非推廣的CPU和量產(chǎn)型號。

　　媒體之所以報道有誤，一方面在于部分媒體未經(jīng)充分的信息核實(shí);另一方面，華為將一款購買(mǎi)ARM公版架構的產(chǎn)品表述為“配備自主研發(fā)的Hi1612 ARM架構64位處理器，除存儲單元外均有完整知識產(chǎn)權”，也不準確，使媒體將這款32核A57芯片與華為自主設計的芯片相混淆。

　　那么，為何一款購買(mǎi)ARM公版架構的產(chǎn)品能夠成為“自主研發(fā)”，能夠成為“除存儲單元外均有完整知識產(chǎn)權”，甚至成為核高基1號專(zhuān)項項目?這就要從國內就自主研發(fā)的標準和話(huà)語(yǔ)權之爭說(shuō)起了。

　　自主可控標準之爭

　　近年來(lái)，國家對集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度重視，在龍芯、申威、飛騰等老牌設計單位取得累累碩果的同時(shí)，又成立了擁有1200億元人民幣的集成電路大基金扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，先后與IBM、VIA、高通、AMD合資/合作成立兆芯、宏芯、華芯通等公司，并大力扶持展訊、海思、聯(lián)芯等ARM陣營(yíng)IC設計公司茁壯成長(cháng)。

　　不過(guò)，在國內IC設計公司茁壯成長(cháng)的大環(huán)境下，也存在一些隱憂(yōu)——一些IC設計公司嚴重依賴(lài)國外技術(shù)，近乎于成為境外公司的馬甲;一些公司不具備造血能力，基本依賴(lài)政府經(jīng)費生存;國內IC設計公司分屬X86、ARM、MIPS、Alhpa、POWER陣營(yíng)，各搞一套軟件生態(tài)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，導致資源浪費、重復建設。而且更加不可思議的是，各家公司(即便是那些馬甲公司)都認為自己符合“自主可控”、“安全可信”、“自主知識產(chǎn)權”的標準。

　　具體來(lái)說(shuō)，某些公司將VIA、IBM的技術(shù)穿個(gè)馬甲，就認為是“自主知識產(chǎn)權”，并申請核高基項目，從政府拿經(jīng)費;再比如說(shuō)展訊的所謂“自主可控、安全可信”的芯片“椒圖”，其實(shí)是購買(mǎi)ARM IP核授權的產(chǎn)物，其CPU部分為8核ARM Cortex A53。由于芯片的安全性、性能、功耗很大程度上都取決于微結構的性能，如果無(wú)法開(kāi)發(fā)出比ARM還要好的產(chǎn)品，用實(shí)踐證明自己的設計能力，那么購買(mǎi)ARM的微結構能否和“自主可控”、“安全可信”劃等號是要打一個(gè)問(wèn)號的。

　　而本次華為的做法和展訊類(lèi)似，同樣是購買(mǎi)ARM的Cortex A57做集成，然后宣傳“自主研發(fā)”和“除存儲單元外均有完整知識產(chǎn)權”，本質(zhì)上也是將買(mǎi)IP做集成認定為“自主研發(fā)”，其產(chǎn)品也被界定為“除存儲單元外均有完整知識產(chǎn)權”。

　　這些形形色色的“自主可控”、“自主知識產(chǎn)權”的認定標準，表面上看是話(huà)語(yǔ)權之爭，其實(shí)質(zhì)都是利益之爭——正是因為將購買(mǎi)VIA的技術(shù)穿馬甲認定為“自主可控”，兆芯才能獲得核高基1號專(zhuān)項重點(diǎn)扶持，2015年又從政府獲得海量資金，還在國家重點(diǎn)系統和工程中推廣應用——根據科技部官網(wǎng)的文章《核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chǎn)品科技重大專(zhuān)項交流材料》顯示：采用ZX-C的聯(lián)想II代整機應客戶(hù)要求于2015年底正式交付5800套產(chǎn)品，并將在軍隊和政府保密系統中進(jìn)行上千套規模的試點(diǎn)應用。

　　正是將購買(mǎi)ARM的微結構做集成認定為“自主可控”，展訊才能將“椒圖”打上“自主可控”、“安全可信”的標簽，進(jìn)而獲得國家扶持——采用“椒圖”的所謂“安全手機”定價(jià)4000元左右，并與央企單位達成供貨意向，而且后續還將面向國家眾多涉及安全的行業(yè)領(lǐng)域、政企市場(chǎng)全面推廣。而華為本次關(guān)于“泰山”展板的描述亦是如此，筆者猜測，華為此舉，一方面是可能是宣傳文稿忙中出錯，畢竟在發(fā)布的公告上，華為已經(jīng)聲明是A57;另一方面也可能是為了獲取國家和政府的支持。

　　中國芯三條發(fā)展路線(xiàn)

　　由于自主技術(shù)越多，那么與現有的技術(shù)體系(Wintel、AA)兼容性就越差，市場(chǎng)化難度就越大;反之，購買(mǎi)/使用國外技術(shù)越多，和現有的技術(shù)體系兼容性就越好，市場(chǎng)化也就越容易。筆者根據自主可控程度高低和市場(chǎng)化運營(yíng)的難易，將國內IC設計公司劃分為3條涇渭分明的技術(shù)路線(xiàn)：

　　獨立自主路線(xiàn)的龍芯、申威。

　　由于技術(shù)獨立自主，和國外主導的技術(shù)體系不兼容，必須另起爐灶——必須自主擴展指令集，比如龍芯的loongISA;自主設計微結構，比如龍芯的GS464E;自主開(kāi)發(fā)編譯器，比如龍芯的LCC和申威的SWCC;自主開(kāi)發(fā)操作系統，比如龍芯的loongnix和申威的睿思操作系統;

　　自主構建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和軟件生態(tài)……這是一項非常龐大而復雜的工作，資金需求量大、研發(fā)周期長(cháng)、技術(shù)門(mén)檻高，因此市場(chǎng)化難度非常大。

　　半自主模式的飛騰。

　　飛騰購買(mǎi)了ARM指令集授權，表面上看起來(lái)和自主路線(xiàn)的龍芯購買(mǎi)MIPS永久授權差不多，但從發(fā)展權和利潤上看，還是有不小的區別，而且這個(gè)區別還相當的關(guān)鍵——除了要向ARM繳納巨額專(zhuān)利費之外，在發(fā)展上受制于人。下圖為龍芯3A2000和飛騰1500A在自主可控方面的對比。

　　飛騰只能是ARM賣(mài)什么，你用什么，在生態(tài)上也只能跟隨ARM。即便飛騰設計了自己的微結構，也不能像龍芯那樣對外授權。

　　在安全上，若微結構自主設計，則能保障產(chǎn)品安全可控，比如飛騰自主研發(fā)的64核ARM V8指令集的服務(wù)器芯片“火星”。但如果像飛騰1500A那樣購買(mǎi)ARM Cortex A57，則和海思麒麟、展訊一樣依賴(lài)境外技術(shù)。因此，筆者將飛騰的模式稱(chēng)為半自主。

　　依賴(lài)于境外技術(shù)的兆芯、宏芯、海思麒麟、展訊。

　　兆芯的ZX-A就是VIA NANO的馬甲;宏芯的CP1就是IBM Power8的馬甲;海思麒麟和展訊在技術(shù)上也是高度依賴(lài)ARM……單單就CPU而言，本質(zhì)上是IBM、ARM、VIA公司在華代理人。因此，很難和“自主可控、安全可信”劃等號。

　　上述公司最大的優(yōu)勢也是在技術(shù)上可以依賴(lài)境外公司，以海思麒麟、展訊為例，可以購買(mǎi)ARM的指令集授權;或購買(mǎi)ARM Cortex A53/A57/A72等微結構，依賴(lài)于國外開(kāi)源GCC編譯器;依賴(lài)于安卓操作系統及其軟件生態(tài)……海思麒麟、展訊依附于“ARM+安卓”技術(shù)體系，就不必像龍芯、申威那樣事事皆需自主研發(fā)，可以大幅技術(shù)門(mén)檻低，市場(chǎng)化難度也低，能賺快錢(qián)。

　　誠然，華為自主微結構也正在研發(fā)中，不過(guò)在還沒(méi)有產(chǎn)品或者公布模擬器測試成績(jì)前，海思麒麟依然歸屬于依賴(lài)境外技術(shù)這一檔。

　　ARM技術(shù)路線(xiàn)很難符合自主可控標準

　　而購買(mǎi)ARM的IP核做集成的的模式能否符合自主可控的標準呢?表面上看，CPU或SOC是自主研發(fā)的，但因為微結構(CPU核)是從ARM手里購買(mǎi)的，不被國內企業(yè)掌握，因此在安全和后門(mén)問(wèn)題上，必然得不到根本保障——微結構決定了CPU的性能、功耗、安全性等要素，而日常我們所說(shuō)的雙核、四核、八核CPU芯片，其實(shí)是將2、4、8個(gè)微結構(CPU核)的接口互聯(lián)并集成到一片硅片上。

　　正因此，由于都是購買(mǎi)ARM設計的微結構，所以基于A(yíng)RM結構的國產(chǎn)芯片的性能、功耗、安全性都由ARM決定，中國ARM陣營(yíng)IC設計公司在性能、功耗、安全性根本不具備話(huà)語(yǔ)權，能夠做主的，僅僅是把這些ARM微結構組合成雙核、四核、還是八核的CPU芯片，以及在后端設計方面，在A(yíng)RM留有的冗余范圍內，將主頻定得高一點(diǎn)還是低一點(diǎn)。

　　另外，即便是授權等級更高的指令集授權，ARM也是給出了很多限制，國內IC設計公司是很難憑借有限的授權走出自己的路，并最終單飛——華為、飛騰能購買(mǎi)ARM指令集授權，但買(mǎi)到的僅僅是ARM64位指令授權，并沒(méi)有買(mǎi)到ARM32位指令集授權。由于A(yíng)RM 32位指令系統的CPU芯片在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)世界占據了90%以上的市場(chǎng)份額，以及ARM32位和64位指令集不兼容(MIPS32/64是能兼容的)，ARM向飛騰、華為推銷(xiāo)64位指令授權，本質(zhì)上是找代理人跑馬圈地，推廣ARM 64位指令集，擴大市場(chǎng)份額，防止重蹈Intel當年IA-64指令的覆轍。

　　而且華為和飛騰購買(mǎi)的指令集的使用范圍也是有限制的，只能用于服務(wù)器領(lǐng)域，因為ARM推銷(xiāo)ARM64指令的時(shí)候，原本的意圖就是讓華為、飛騰在中國大陸幫助ARM開(kāi)拓服務(wù)器市場(chǎng)，自帶干糧、自擔風(fēng)險為ARM打江山、搶地盤(pán)。更要命的是，ARM的指令集授權非常昂貴，每5年的授權根據不同的授權等級，費用高昂——恰恰是如此高昂的授權費致使U.C. Berkeley等幾個(gè)大學(xué)推出RISC-V指令集，Google、惠普、Oracle、西部數據等公司成立RISC-V基金會(huì )的原因(RISC-V指令集是一個(gè)沒(méi)有專(zhuān)利問(wèn)題和沒(méi)有歷史包袱的全新指令集，并且以BSD許可證發(fā)布。任何公司都可以在自己的產(chǎn)品中免費使用，而修改也無(wú)需再開(kāi)源)。

　　另外，ARM嚴格禁止修改、擴展指令集，即便飛騰冒著(zhù)侵犯知識產(chǎn)權去修改，也是無(wú)法得到AA體系中軟件商的支持，等于是指令集無(wú)效擴展。這使飛騰不具備ARM指令集擴展的權力，導致在利潤上受制于人——購買(mǎi)ARM指令集授權不僅價(jià)格昂貴，而且授權期限僅僅5年，還被限定使用范圍，最關(guān)鍵的是“買(mǎi)無(wú)止境”——指令集到期接著(zhù)買(mǎi)，指令集更新還得買(mǎi)……

　　說(shuō)了這么多，那么國產(chǎn)ARM芯片到底是否屬于自主知識產(chǎn)權呢?如果真如華為、展訊等公司宣傳的——國產(chǎn)ARM芯片擁有自主知識產(chǎn)權，但這就會(huì )帶來(lái)一個(gè)悖論：既然是自主知識產(chǎn)權，那又何必每年向ARM繳納巨額專(zhuān)利費呢?既然是自主知識產(chǎn)權，為何不能自由選擇發(fā)展方向，自主修改指令集，自主開(kāi)發(fā)用于手機、PC、超算的微結構?既然是自主知識產(chǎn)權，為何不能像龍芯那樣對外授權IP呢……

　　結語(yǔ)

　　中國CPU發(fā)展現狀是各類(lèi)馬甲CPU公司既能獲得國外技術(shù)支持，又能獲得政府巨額經(jīng)費，而國外公司根本不會(huì )傳授真本事，結果造成了其在技術(shù)上沒(méi)能形成自己的能力，在商業(yè)上發(fā)展不順，只能依靠政府輸血過(guò)活。

　　ARM陣營(yíng)IC設計公司則在A(yíng)RM的庇護下，在商業(yè)上實(shí)現了盈利，但卻因ARM而興旺，一旦ARM給點(diǎn)顏色，比如收緊技術(shù)授權，很可能就會(huì )被重創(chuàng )——軟弱性和妥協(xié)性自誕生之日起一脈相承，無(wú)法實(shí)現信息安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不受制于人的宏偉目標。

　　而龍芯、申威則獨立自主、自力更生，以將Wintel徹底趕出中國為目標，因此最為革命，也是實(shí)現信息安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不受制于人的唯一人選，但國家的扶持卻最為有限。例如，逼迫龍芯只能去商業(yè)市場(chǎng)謀生存，并最終實(shí)現自收自支，自負盈虧。