“龍芯”即將IPO，國產(chǎn)CPU沉浮二十年

不久前，中國證監會(huì )北京監管局官網(wǎng)披露，龍芯中科技術(shù)股份有限公司（下稱(chēng)“龍芯”）擬于科創(chuàng )板上市。 龍芯是國內最早開(kāi)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(chǎng)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“自主vs引進(jìn)”的搖擺中艱苦起步，為了突破英特爾的專(zhuān)利高墻，六代國產(chǎn)CPU用了三種不同的路線(xiàn)實(shí)現曲折前進(jìn)。英特爾X86架構已經(jīng)建立了專(zhuān)利、生態(tài)、知識產(chǎn)權的壁壘，這意味著(zhù)國產(chǎn)CPU廠(chǎng)商需要一一突圍。

　　經(jīng)過(guò)20年的沉浮，國產(chǎn)CPU雖然在某些專(zhuān)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(chǎng)還難得一見(jiàn)。在龍芯IPO之后，這也是國產(chǎn)CPU接下來(lái)能否真正實(shí)現國產(chǎn)化替代的決定性挑戰。

　　國產(chǎn)CPU在不自信中起步

　　時(shí)間回到2002年8月10日凌晨6點(diǎn)08分。

　　當“l(fā)og in”的字樣如約出現在搭載著(zhù)“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(gè)文件。他寫(xiě)道，這一片芯片結束了中國的無(wú)“芯”歷史。

　　“龍芯”，這個(gè)名字看上去就很?chē)谊牭男酒?，其?shí)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(lái)自國家“863計劃”、“核高基專(zhuān)項”，比不了英特爾每年動(dòng)輒上億美元的研發(fā)支出。

　　2001年，龍芯的一切都很寒酸。彼時(shí)，胡偉武接下了中科院計算機所的這一課題，拿到了100萬(wàn)元的啟動(dòng)資金。一間不到60平方米的實(shí)驗室里，研究員們是東拼西湊來(lái)的，其中有70幾歲、上世紀就開(kāi)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)，因為但凡出現一點(diǎn)疏漏，就會(huì )讓原本緊巴巴的經(jīng)費更捉襟見(jiàn)肘。為了更大程度縮短研發(fā)周期，研究員們自發(fā)拉長(cháng)了工作時(shí)間，累了就看“毛選”。胡偉武后來(lái)在一次采訪(fǎng)中回憶，有時(shí)候清晨六點(diǎn)推開(kāi)實(shí)驗室的門(mén)，還能發(fā)現握著(zhù)鼠標睡著(zhù)的研究員們。

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

　　“龍芯1號”并不是國內成功做出來(lái)的第一片電腦芯片。曾參與國內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(kāi)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——當時(shí)的北京市政府拋棄微軟，送上了幾萬(wàn)臺的電腦訂單。但由于操作系統和常見(jiàn)軟件不兼容，實(shí)用性很差，方舟科技最后淡出了政府采購。再加上，當時(shí)方舟的老板只顧大興土木，研發(fā)中斷。

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

　　在國內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。方舟科技之后，國內三大CPU廠(chǎng)商（龍芯、飛騰、申威）前仆后繼頂著(zhù)輿論壓力起步。

　　“十五”計劃初期，國內主流的觀(guān)點(diǎn)是應該研制專(zhuān)用的嵌入式處理器為主而不是專(zhuān)攻通用CPU；但當通用CPU慢慢出成果起步，行業(yè)的疑慮又變成了，國內研制通用CPU的能力夠不夠；成品造出來(lái)之后，質(zhì)疑又變成了這些自主產(chǎn)品能不能賣(mài)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(lái)。2006年，美國半導體設計公司MIPS稱(chēng)龍芯的指令集中95%與MIPS相似。隨后，轟動(dòng)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(lái)。

　　3年后，龍芯和MIPS才談判成功，拿到了MIPS32、MIPS64的結構授權，但彼時(shí)龍芯遭受的口誅筆伐并沒(méi)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(lái)承受?chē)鈮艛嘈虲PU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，又幫我們培養了一批人才”。到了2010年左右，這批企業(yè)又改變說(shuō)法，曾尋求通過(guò)授權或合資的方式與龍芯合作，表示愿意“把源代碼、設計流程開(kāi)放”。

　　芯片在內的高科技領(lǐng)域，國外對國內公司自研CPU的應對套路是：在國內自研能力尚淺時(shí)實(shí)行禁運；一旦有技術(shù)突破的苗頭，就會(huì )通過(guò)降價(jià)等商業(yè)手段防止自研。

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

　　架構路線(xiàn)的代價(jià)

　　2005年，龍芯在人民大會(huì )堂舉辦“龍芯2號”首次產(chǎn)品發(fā)布會(huì )。這是當時(shí)國產(chǎn)首款64位高性能通用CPU。發(fā)布會(huì )過(guò)后，不少廠(chǎng)商打電話(huà)到胡偉武辦公室，詢(xún)問(wèn)在哪里才能買(mǎi)到龍芯的芯片。

　　這一問(wèn)題難以回答——在更早的時(shí)候，龍芯曾經(jīng)嘗試過(guò)走市場(chǎng)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(xiāo)量不佳在中關(guān)村電腦城很快銷(xiāo)聲匿跡。

　　這是龍芯架構路線(xiàn)選擇的代價(jià)。一顆CPU的性能、功耗和安全性，很大程度取決于微結構，這是對CPU運算進(jìn)行優(yōu)化指導的硬程序，也是橫在國內芯片行業(yè)的一座大山。

　　在充分市場(chǎng)競爭之下，復雜指令集的英特爾X86架構是目前主流的架構，但由于專(zhuān)利壁壘高筑，英特爾特許經(jīng)營(yíng)模式下存在卡脖子的可能。

　　國產(chǎn)CPU靠精簡(jiǎn)指令集試圖繞路突圍。

　　龍芯、飛騰和申威，這三個(gè)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架構，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(zhù)國產(chǎn)CPU需要在操作系統、外圍生態(tài)建設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(chǎng)化的淺嘗輒止都是前車(chē)之鑒。

　　國內主要CPU廠(chǎng)商架構&技術(shù)對比

　　有國產(chǎn)CPU廠(chǎng)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，前者是靠臺灣威盛電子（VIA），后者則是通過(guò)AMD。走捷徑引進(jìn)技術(shù)后的兆芯與海光短期內得以快速量產(chǎn)出貨。

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

　　ARM架構是國產(chǎn)CPU崛起當中的轉機。由于聚焦低功耗設計+指令集可以買(mǎi)斷，最近幾年國產(chǎn)CPU紛紛放棄英特爾等架構，轉投ARM架構做自主研發(fā)，包括2011年飛騰就放下SPARC架構重新選擇了ARM架構，推出了第一臺以ARM架構為基礎的64位計算機，還有2019年華為鯤鵬發(fā)布的ARM架構服務(wù)器CPU。

　　但不管是自研還是迂回引進(jìn)，還是依托ARM打擊英特爾，六大國產(chǎn)CPU廠(chǎng)商的架構路線(xiàn)都是在當下環(huán)境下做出的突圍嘗試，根本目的是為了讓CPU更安全、實(shí)現國產(chǎn)化替代。這兩者其實(shí)從本質(zhì)上很難兼得。安全意味著(zhù)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(chǎng)認可

　　龍芯在內的國產(chǎn)CPU的發(fā)展過(guò)程，彎路比直路更多。隨著(zhù)“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(chǎng)商們被一一推上了市場(chǎng)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向公司管理機制。這次轉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(gè)微結構的更新，微架構自研有了成效，但和國外公司產(chǎn)品的主頻、制程工藝差距還沒(méi)有抹平。

　　胡偉武在一次采訪(fǎng)中提到，當時(shí)龍芯公司過(guò)度追求多核/浮點(diǎn)峰值性能的單一指標，然而設計流程從“作坊式”到“工業(yè)化”的轉換青黃不接，導致龍芯3B1000等芯片出現嚴重流片失誤，“連操作系統都啟動(dòng)不了”。

　　市場(chǎng)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(lái)，由于黨政軍及重點(diǎn)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(chǎng)的規模大得多，采用ARM架構/英特爾X86的飛騰、鯤鵬、海光、申威、兆芯，也在黨政軍基礎上逐漸擴展商用場(chǎng)景。

　　21世紀以來(lái)，前十年是國產(chǎn)CPU基礎技術(shù)儲備階段，后十年則到了市場(chǎng)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。數據顯示，龍芯在2019年出貨量是50萬(wàn)片，飛騰預計2020年底出貨100萬(wàn)片，海光超過(guò)了30萬(wàn)片。

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

　　上市后的龍芯面臨的威脅是，在政府采購和行業(yè)市場(chǎng)，將面臨來(lái)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(chǎng)，需要進(jìn)一步擴展品類(lèi)的龍芯也將正面迎戰早已壟斷PC、服務(wù)器CPU市場(chǎng)的的Intel、AMD。

　　無(wú)論是輿論困境、架構路線(xiàn)的代價(jià)還是市場(chǎng)化轉型的壓力，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(wèn)胡偉武的終極夢(mèng)想是什么，他的回答毫不猶豫：“建立中國的Wintel聯(lián)盟”。20年過(guò)去了，這一夢(mèng)想還沒(méi)實(shí)現。

　　而隨著(zhù)龍芯在科創(chuàng )板的IPO，國產(chǎn)CPU的追趕慢慢有了結果。但只有當龍芯在內的玩家真正有能力闖入消費級市場(chǎng)之時(shí)，國產(chǎn)CPU才算是真正崛起。