國(guó)產(chǎn)CPU的發(fā)展之路，從來(lái)不是一帆風(fēng)順的，其中有坦途、有歧路；有來(lái)自內(nèi)外部的挑戰(zhàn)、有時(shí)代造就的發(fā)展機(jī)遇。而對(duì)于以中科海光等“六君子”為代表的的國(guó)產(chǎn)CPU而言，如何抓住機(jī)遇，以最小的成本走上良性發(fā)展坦途，可能是更重要的。
我們先來(lái)看看中科海光是如何抓住了難得的歷史機(jī)遇，邁進(jìn)了高端CPU的大門。
技術(shù)豪賭下的雙贏
2016年，AMD以2.93億美元，將ZEN架構(gòu)永久授權(quán)給了中科海光。
彼時(shí)的AMD已經(jīng)被Intel逼入墻角。由于AMD的推土機(jī)架構(gòu)已經(jīng)過(guò)時(shí)，在近十年與Intel的對(duì)抗中完全處于下風(fēng)，服務(wù)器市場(chǎng)已經(jīng)幾無(wú)份額，在PC市場(chǎng)份額也只有不到兩成。AMD已經(jīng)連續(xù)六季度虧損，股價(jià)一度跌至2美元。
ZEN架構(gòu)研發(fā)是AMD最后的希望，是AMD逆襲之戰(zhàn)的一場(chǎng)豪賭。后續(xù)的事實(shí)證明，AMD賭贏了，ZEN比上代推土機(jī)架構(gòu)性能提升52%，并且還憑借ZEN2侵蝕了Intel相當(dāng)一部分的市場(chǎng)份額，AMD打了一場(chǎng)漂亮的翻身仗。
但這一仗并不輕松。在當(dāng)時(shí)AMD財(cái)務(wù)狀況堪憂，ZEN架構(gòu)的研發(fā)已經(jīng)讓AMD瀕于崩潰邊緣，急需一筆資金來(lái)續(xù)命。否則，ZEN架構(gòu)作為當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的x86架構(gòu)之一，是絕對(duì)的“非賣品”，絕無(wú)對(duì)外授權(quán)的可能。而中科海光抓住了難得的機(jī)遇，以2.93億美元獲得了ZEN架構(gòu)。
這是一場(chǎng)雙贏的合作。對(duì)AMD而言，這筆授權(quán)費(fèi)讓AMD堅(jiān)持到了ZEN架構(gòu)的初代銳龍、宵龍量產(chǎn)上市。而對(duì)中科海光而言，永久獲得ZEN架構(gòu)指令集授權(quán)，這意味著國(guó)內(nèi)CPU企業(yè)第一次見(jiàn)到了沒(méi)有代差、領(lǐng)先的x86架構(gòu)設(shè)計(jì)全貌，這提升了中國(guó)企業(yè)對(duì)高端CPU架構(gòu)設(shè)計(jì)的思考維度。
這就相當(dāng)于，以前我們知道有一處寶藏，也知道這個(gè)寶藏的大致位置，但不知道怎樣過(guò)去。而獲得ZEN架構(gòu)授權(quán)，則讓我們不但知道了寶藏的確切地點(diǎn)，還知道了走哪條路，需要做哪些準(zhǔn)備，連挖寶藏的要用什么工具也一清二楚。從此，國(guó)產(chǎn)CPU企業(yè)在對(duì)處理器設(shè)計(jì)的認(rèn)知上，站在了世界級(jí)的高度。中科海光借著這一歷史機(jī)遇，在與AMD簽訂交叉許可授權(quán)后，正式進(jìn)入x86處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
交叉授權(quán)模式，打開x86的大門
因交叉授權(quán)模式，中科海光還擁有在ZEN架構(gòu)上自研進(jìn)階的權(quán)利。x86架構(gòu)已經(jīng)構(gòu)建的完整生態(tài)，開始對(duì)中科海光敞開大門。
由于CPU技術(shù)極其復(fù)雜，哪怕Intel作為x86指令集的創(chuàng)造者和所有者，也沒(méi)有全部x86架構(gòu)相關(guān)的專利。為了促進(jìn)x86陣營(yíng)的生態(tài)開放與技術(shù)發(fā)展，早期Intel與AMD在專利技術(shù)合作上達(dá)成平衡，基于授權(quán)可以相互使用對(duì)方的專利。且在對(duì)方已授權(quán)的專利基礎(chǔ)上，研發(fā)出新的專利成果，也不會(huì)造成侵權(quán)。
因此，中科海光可以基于ZEN自由開發(fā)x86架構(gòu)的處理器，并不會(huì)受到專利限制。
如果把x86指令集與架構(gòu)設(shè)計(jì)，看作一份造房子的設(shè)計(jì)圖紙，那么Intel是最初畫圖紙（發(fā)明x86指令集）的人，AMD是在Intel基礎(chǔ)上豐富繪制（延伸出新的x86架構(gòu)）的人。而中科海光獲得交叉授權(quán)后，也有了使用這張圖紙?jiān)旆孔�，并且可以繼續(xù)繪制擴(kuò)展自己的圖紙。而且中科海光造出來(lái)的房子可以上市銷售，且專利屬于自己，確保了安全可控。
規(guī)避x86指令集的知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛，與獲得ZEN架構(gòu)有同等重要的意義。如果說(shuō)ZEN架構(gòu)是拿到了找寶藏的攻略地圖，解決專利問(wèn)題就代表著中科海光擁有了從寶藏中分走一份的權(quán)力。
x86生態(tài)是真正的寶藏。無(wú)論在服務(wù)器市場(chǎng)還是PC市場(chǎng)，x86處理器是絕對(duì)的主流。Counterpoint Research的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2022年全球服務(wù)器市場(chǎng)上，x86指令集仍然是服務(wù)器CPU市場(chǎng)的主導(dǎo)，占到了91%左右。而根據(jù)IDC 數(shù)據(jù)，2021 年，國(guó)內(nèi)x86服務(wù)器出貨量為 382.0 萬(wàn)臺(tái)，在國(guó)內(nèi)服務(wù)器市場(chǎng)中的占比高達(dá) 97.7%。
這不僅僅代表著近乎壟斷的市場(chǎng)地位，更關(guān)鍵的是圍繞x86架構(gòu)已經(jīng)建立起規(guī)模龐大的軟硬件生態(tài)。這也是ARM架構(gòu)難以撼動(dòng)x86市場(chǎng)地位的關(guān)鍵原因。盡管ARM在移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)上擁有領(lǐng)先地位，但在服務(wù)器市場(chǎng)上，由于配套生態(tài)的短板、應(yīng)用開發(fā)的難度，盡管國(guó)內(nèi)外多個(gè)大廠都投入了重金和大量人才研發(fā)推廣，而ARM的市場(chǎng)份額始終不足5%，還面臨著Risc-V這一新生兒的覬覦。
而由于采用了x86指令集，中科海光的CPU可以使用WinTel生態(tài)，兼容度更高，這能極大地降低了國(guó)產(chǎn)化替代過(guò)程中的遷移成本，并獲得了廣泛的軟硬件生態(tài)支持，從而打開規(guī)模龐大的市場(chǎng)空間。據(jù)中科海光招股書披露，目前中科海光已推出3代產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等重要行業(yè)。2019-2021 年，海光營(yíng)業(yè)收入年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 146.9%，研發(fā)投入從 8.65 億元增長(zhǎng)到 15.85 億元，漲幅達(dá)到 83.3%。顯然，基于x86的生態(tài)基礎(chǔ)，中科海光正在形成技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)回報(bào)相互促進(jìn)的“滾雪球”效應(yīng)。
消化技術(shù)才是真正抓住了歷史機(jī)遇
獲得ZEN架構(gòu)是一次難得的機(jī)遇，但也容易陷入“造不如買”的陷阱。而事實(shí)證明，中科海光似乎從沒(méi)打算將自主可控的命脈交給他人。
2019年AMD宣布不會(huì)向中科海光授權(quán)更先進(jìn)的ZEN2架構(gòu)。但從目前海光后續(xù)的研發(fā)計(jì)劃和量產(chǎn)產(chǎn)品來(lái)看，基本沒(méi)有影響。我們也推測(cè)，中科海光原本也無(wú)繼續(xù)購(gòu)買的打算，原因在于其研發(fā)實(shí)力可以支撐產(chǎn)品自主迭代。
中科海光以三年三款產(chǎn)品迭代，證明自己已經(jīng)走上了自研之路。
據(jù)評(píng)測(cè)對(duì)比，海光三號(hào)在性能上比海光二號(hào)提升了40%左右，接近于ZEN3產(chǎn)品水平。并且，中科海光與AMD的技術(shù)路線也出現(xiàn)了分歧。后續(xù)ZEN 架構(gòu)主要通過(guò)采用更先進(jìn)的芯片工藝和提升單核性能，使 AMD在消費(fèi)級(jí)個(gè)人電腦市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而以服務(wù)器為核心市場(chǎng)的海光處理器，在海光二號(hào)之后選擇的迭代路線則是通過(guò)對(duì)微架構(gòu)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新和芯片架構(gòu)升級(jí)，提升單核與多核性能并重。因此行業(yè)普遍認(rèn)為，中科海光已經(jīng)吃透了x86技術(shù)，知其然也知其所以然，并能在此基礎(chǔ)上，基于自己的市場(chǎng)策略開發(fā)更有優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。
這種進(jìn)步靠的不是AMD的授權(quán)，而是實(shí)打?qū)嵉母哳~研發(fā)投入。據(jù)了解，2019年度至2021年度，中科海光累計(jì)研發(fā)投入為35.39億元，占營(yíng)業(yè)收入比例高達(dá)到95.35%。而研發(fā)投入帶來(lái)了性能領(lǐng)先的產(chǎn)品，產(chǎn)品領(lǐng)先性能帶來(lái)高營(yíng)收，高營(yíng)收促進(jìn)高研發(fā)投入保障產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。我們可以認(rèn)為，中科海光已經(jīng)形成了可持續(xù)發(fā)展的飛輪。
另外，由于中科海光拿到了ZEN架構(gòu)永久授權(quán)，這保障了海光可以在x86指令集產(chǎn)品上自由設(shè)計(jì)和迭代，再加上大量的資源投入和研發(fā)攻堅(jiān)，建立起了基于自身實(shí)力的良性循環(huán)。這條路似曾相識(shí)，龍芯、申威、飛騰等國(guó)產(chǎn)芯片，早期也都是購(gòu)買國(guó)外授權(quán)版本后，先吸收、再創(chuàng)新、后替代，逐步走上了完全自主的路線。這個(gè)模式，在我國(guó)的高鐵、大飛機(jī)等核心裝備上也得到了大量的復(fù)制和驗(yàn)證，足以說(shuō)明這條路的可行性。面對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的個(gè)別質(zhì)疑聲音，中科海光大可不必理會(huì)，朝著前方努力奔赴才是正道。
雖然國(guó)產(chǎn)CPU產(chǎn)業(yè)還不夠強(qiáng)大，但中科海光的出現(xiàn)，為這個(gè)原本閉塞的小圈子帶來(lái)了一池活水，不僅達(dá)到了世界主流水平，也讓我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的自主化之路有了更大的騰挪空間，同時(shí)也為中國(guó)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)積累了更多先進(jìn)的人才和經(jīng)驗(yàn)。中科海光的這些寶貴財(cái)富，無(wú)疑將帶來(lái)加速效應(yīng)，積極推動(dòng)國(guó)產(chǎn)CPU產(chǎn)業(yè)成功突圍。
