153-0773-3338
下面我們不妨從根源出發(fā)，來比較分析一下，看看哪條路線最適合、有利于中國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
幾十年來，ARM公司一直是芯片架構(gòu)開發(fā)的領(lǐng)軍者，專注于ARM指令集架構(gòu)和處理器內(nèi)核設(shè)計(jì)。這家成立于1990年，總部位于英國(guó)劍橋的企業(yè)在2016年9月被日本電信巨頭軟銀(Softbank)收購。ARM的商業(yè)模式很獨(dú)特，它自身不向市場(chǎng)出售成品芯片，而是將其研發(fā)的指令集架構(gòu)和處理器IP內(nèi)核技術(shù)授權(quán)給芯片設(shè)計(jì)公司使用，并收取一次性的許可費(fèi)和按芯片銷售量計(jì)算的版稅。2021年，全球范圍內(nèi)使用ARM技術(shù)的芯片出貨量已高達(dá)292億顆，公司營(yíng)收27億美元。
ARM的授權(quán)許可主要有兩種：架構(gòu)許可協(xié)議（Architecture License Agreement，ALA）和技術(shù)許可協(xié)議（Technology License Agreement，TLA）。其中ALA允許客戶基于ARM的指令集架構(gòu)來自行定制設(shè)計(jì)處理器IP核，比如蘋果的芯片；TLA允許客戶直接購買ARM設(shè)計(jì)好的IP核來用，并可在上面做少量修改，如高通的驍龍系列芯片。相比較，TLA收費(fèi)要比ALA高。
目前，已有超過100家公司與ARM簽訂了許可協(xié)議，包括高通、三星、蘋果、華為、飛騰、聯(lián)發(fā)科等。
ARM的這一商業(yè)模式可以幫助眾多芯片設(shè)計(jì)公司降低技術(shù)門檻，縮短研發(fā)周期,快速上市高性能CPU，并共享ARM的生態(tài)。比如2019年華為推出的麒麟990系列手機(jī)芯片就是基于ARM 在2018年發(fā)布的Cortex-A76核，前后相差僅一年左右的時(shí)間。而如果要從零自己開始迭代開發(fā)一款A(yù)76級(jí)別的CPU核，預(yù)計(jì)要8-10年時(shí)間。
因此，對(duì)于國(guó)內(nèi)做ARM芯片的企業(yè)而言，只要能夠買到ARM最新的IP核，再把后端設(shè)計(jì)委托給臺(tái)灣世芯這類企業(yè)，然后找臺(tái)積電等晶圓廠代工，就能在技術(shù)儲(chǔ)備不足的情況下，短平快地開發(fā)出一款A(yù)RM CPU。據(jù)媒體報(bào)道，臺(tái)灣世芯公司就曾為飛騰PC與服務(wù)器CPU產(chǎn)品提供ASIC設(shè)計(jì)服務(wù)，2020年飛騰為世芯貢獻(xiàn)了約39%的營(yíng)業(yè)收入。
目前，在國(guó)內(nèi)的PC和服務(wù)器領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)ARM CPU主要有三類玩家：自產(chǎn)自用型、政策紅利型和純商業(yè)型。
第一類以阿里倚天710為代表，與國(guó)外蘋果、亞馬遜、谷歌等企業(yè)的做法類似，自研ARM芯片主要是為了滿足自身業(yè)務(wù)需求，不直接對(duì)外公開銷售。
第二類是政策紅利型，以華為、飛騰為代表，通過將ARM芯片包裝成自主CPU并設(shè)法拿到信創(chuàng)牌照，以黨政國(guó)企事業(yè)單位為主打市場(chǎng)。
第三類是純商業(yè)型的IC設(shè)計(jì)公司，如成立于2021年的初創(chuàng)企業(yè)啟靈芯，試圖在商用市場(chǎng)上用ARM CPU來替代x86芯片。
對(duì)于上述后兩類國(guó)產(chǎn)ARM芯片而言，近兩年的發(fā)展正陷入越來越大的困境。一方面在商用市場(chǎng)上，過去十年來，ARM服務(wù)器CPU一直不慍不火，曾一度染指這一品類的AMD、高通等大廠都已相繼退出，凱為/美滿電子在堅(jiān)持了一陣后也開始裁員，國(guó)內(nèi)的華芯通更是直接關(guān)門大吉，就在今年8月，成立不到一年的初創(chuàng)企業(yè)啟靈芯也宣告停止運(yùn)營(yíng)。
另一方面，在政策引導(dǎo)性比較強(qiáng)的信創(chuàng)市場(chǎng)，業(yè)界對(duì)于華為、飛騰等國(guó)產(chǎn)ARM芯片的自主性的質(zhì)疑也越來越大。特別是受美國(guó)禁令影響導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)遲遲拿不到AMR最新架構(gòu)授權(quán)，俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)后英國(guó)直接制裁俄羅斯ARM芯片企業(yè)，ARM公司起訴高通侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)等一系列事件的發(fā)生，使得華為等國(guó)產(chǎn)ARM芯片能否實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，能否持續(xù)發(fā)展下去，都成了一個(gè)又一個(gè)的大問號(hào)。
（一）中國(guó)芯片企業(yè)至今沒拿到Armv9的最新許可
這樣一款如此重要的里程碑式架構(gòu)技術(shù)，由于受美國(guó)禁令的影響，國(guó)內(nèi)ARM芯片公司能否順利買到、何時(shí)能買到、以多大代價(jià)買到Armv9架構(gòu)授權(quán)，卻仍是未知數(shù)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，Armv9已發(fā)布一年多時(shí)間，至今還沒有一家中國(guó)企業(yè)拿到授權(quán)許可。
設(shè)想一下，如果華為等遲遲不能獲取Armv9授權(quán)，只能在Armv8這樣一個(gè)十年前的老舊版本上做芯片，勢(shì)必會(huì)影響國(guó)產(chǎn)ARM芯片的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，前期的巨大投資成本也無法通過產(chǎn)品迭代升級(jí)來分?jǐn)偂＞退闳A為有能力Armv8上自行實(shí)現(xiàn)一些Armv9的新指令或功能，如果沒有事先得到ARM的同意，也勢(shì)必會(huì)造成侵權(quán)。
退一萬步講，即便華為這次僥幸花費(fèi)巨資買到了Armv9授權(quán)，可又如何保證在日趨復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)下，未來能一直買到v10、v11、v12…的授權(quán)。從這個(gè)意義上講，在信創(chuàng)領(lǐng)域，華為等ARM芯片所標(biāo)榜的“自主性”已很難站住腳，“核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的”已經(jīng)成為廣泛共識(shí)。
（二）英國(guó)制裁俄羅斯ARM芯片企業(yè)的警示
今年5月，由于俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)，英國(guó)政府禁止俄羅斯企業(yè)獲取ARM架構(gòu)授權(quán)，將俄兩大處理器開發(fā)商貝加爾電子（Baikal Electronics）和MCST列入制裁名單，除凍結(jié)其資產(chǎn)外，還禁止ARM公司對(duì)俄羅斯提供技術(shù)服務(wù)。其中，貝加爾電子之前是基于MIPS指令集進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，近幾年來已全面轉(zhuǎn)向ARM架構(gòu)。
ARM斷供已直接導(dǎo)致該公司正在開發(fā)的Baikal-M2、Baikal-L、Baikal-S2系列處理器被迫中止。俄羅斯媒體評(píng)論說，該公司將不得不更換新的處理器架構(gòu)或者轉(zhuǎn)向RISC-V等開源架構(gòu)，而這預(yù)計(jì)需要至少兩到三年的時(shí)間，以及高達(dá)10億盧布的研發(fā)支出。
作為一家總部在英國(guó)的日本財(cái)團(tuán)控股企業(yè)，ARM公司不得不聽令于英國(guó)政府，對(duì)俄羅斯芯片企業(yè)進(jìn)行斷供，這不能不讓中國(guó)人警醒——特別是考慮到當(dāng)前我國(guó)諸多關(guān)系國(guó)計(jì)民生的核心場(chǎng)景都已經(jīng)大量安裝使用了華為鯤鵬等國(guó)產(chǎn)ARM芯片。
（三）ARM公司對(duì)許可授予和終止有非常大的自由裁量權(quán)
如果說英國(guó)制裁俄企是基于國(guó)際地緣政治，那么ARM起訴高通則是因?yàn)槌嗦懵愕纳虡I(yè)利益。
2019年9月，ARM公司曾向芯片設(shè)計(jì)公司Nuvia授予了ALA和TLA許可。2021年1月，高通宣布以14億美元收購Nuvia，這意味著收購?fù)瓿珊蟾咄▽⒏鶕?jù)ALA許可為Nuvia開發(fā)的CPU向ARM支付版稅，而不是按照TLA支付較高的費(fèi)用，這引起了ARM的極大不滿。
2022年2月，ARM致函Nuvia和高通，宣布終止對(duì)Nuvia的授權(quán)許可。8月底，ARM以高通違約導(dǎo)致ARM遭受無法彌補(bǔ)的巨大損失為由，在美國(guó)特拉華州的地區(qū)法院提起訴訟，主張Nuvia在芯片設(shè)計(jì)中使用ARM的專利設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)在未經(jīng)許可的情況下不得轉(zhuǎn)讓給高通使用。
為了獲得ARM的同意，高通必須：(I) 將Nuvia的許可證中高得多的專利費(fèi)并入高通現(xiàn)有的許可證中；(ii) 限制高通員工參與高通定制 CPU 設(shè)計(jì)的能力，因此任何有權(quán)訪問ARM機(jī)密信息的個(gè)人至少要等三年才能參與高通的“任何架構(gòu) CPU 設(shè)計(jì)”；(iii)討論并決定與該 CPU 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)讓相關(guān)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)讓費(fèi)；(iv)為實(shí)施知識(shí)產(chǎn)權(quán)和軟件工具簽訂單獨(dú)的許可證，這將包括另一筆未披露的“設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)讓費(fèi)”。
根據(jù)高通公開的訴訟材料，高通從2025年起將無法繼續(xù)提供ARM架構(gòu)的芯片，因?yàn)槠銩RM許可證協(xié)議將在2024年終止。上述例子表明，ARM對(duì)授權(quán)的授予和終止有著非常大的自由裁量權(quán)，對(duì)于NUVIA這樣的小公司，ARM可以單方面直接終止與其許可，對(duì)于高通這樣的大企業(yè)，ARM也能在授權(quán)到期后以直接斷供進(jìn)行相要挾，以獲取更大的商業(yè)利益。
誰敢保證，華為、飛騰等 國(guó)產(chǎn)ARM芯片企業(yè)在與ARM公司打交道過程中，日后不會(huì)面臨與高通類似的“陷阱”或糾紛？
（四）ARM的新規(guī)則將剝奪芯片企業(yè)自主發(fā)展權(quán)
據(jù)SemiAnalysis報(bào)道，高通最新的訴訟文件還顯示，ARM可能會(huì)改變其授權(quán)模式，更改IP條款，2024年后基于ARM公版CPU的SoC，不可以使用外部GPU、NPU或ISP。換言之，從2025年開始，如果還想使用ARM公版CPU的話，那就必須搭配使用ARM的公版GPU、NPU以及ISP。
這一做法對(duì)于各大使用ARM公版CPU的設(shè)計(jì)公司來說，無疑是一個(gè)巨大打擊，它將嚴(yán)重扼殺IC公司的自主設(shè)計(jì)能力，使這些公司自主開發(fā)的GPU、NPU、ISP等模塊失去搭載平臺(tái)而被市場(chǎng)淘汰。消息一出，立馬引發(fā)軒然大波，其中以高通、三星、聯(lián)發(fā)科反應(yīng)尤甚。
（五）ARM不允許芯片廠商私自擴(kuò)展指令集
歷史上，MIPS生態(tài)的衰亡，有一個(gè)很重要的原因是生態(tài)割裂——不同的CPU、不同的主板，操作系統(tǒng)和軟件都可能不通用，導(dǎo)致每家公司要做自己的生態(tài)積累，無法形成合力。
為了避免重蹈MIPS的覆轍，ARM在向其他公司授權(quán)指令集架構(gòu)和IP時(shí)，不允許其它公司修改和擴(kuò)展其指令集，以確保應(yīng)用軟件的統(tǒng)一兼容性，僅有部分嵌入式CPU的IP允許通過掛載dsp等形式擴(kuò)展功能。因此，這一舉措使得華為等國(guó)內(nèi)ARM廠商無法主動(dòng)基于ARM擴(kuò)展自己的指令，并形成獨(dú)立自主的軟件生態(tài)體系。
（六）ARM能對(duì)整機(jī)廠商進(jìn)行“長(zhǎng)臂管轄”
根據(jù)高通對(duì)ARM的反訴材料，ARM還在試圖繞過高通，對(duì)采用高通芯片的OEM整機(jī)廠商進(jìn)行施壓，相關(guān)舉措包括：要求OEM廠商接受ARM的新直接許可，并根據(jù)產(chǎn)品銷售情況支付專利費(fèi)，否則從2025年開始無法獲得ARM兼容的芯片。
這一點(diǎn)對(duì)中國(guó)ARM CPU和整機(jī)企業(yè)的警示在于：ARM不僅可以終止芯片架構(gòu)或IP授權(quán)，也可以改變其商業(yè)模式，即繞過芯片廠商直接施壓終端廠商，脅迫終端廠商不得使用特定品牌的ARM CPU。
可見，盡管華為、飛騰已經(jīng)將ARM芯片包裝成自研國(guó)產(chǎn)芯片打入信創(chuàng)市場(chǎng)，但最近這兩年的一系列事實(shí)情況證明，基于ARM授權(quán)模式來發(fā)展國(guó)產(chǎn)芯片，必定會(huì)受制于人，根本無法實(shí)現(xiàn)自主可控。國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)ARM技術(shù)發(fā)展和商業(yè)模式不可能有話語權(quán)，無法掌握底層的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，只能被動(dòng)地跟隨，只知道今天能做，卻不知道明天還能不能做。
走ARM路線，不可能幫助中國(guó)構(gòu)建起自主可控的信息技術(shù)體系，在復(fù)雜多變的國(guó)際形勢(shì)下，還會(huì)帶來巨大的產(chǎn)業(yè)安全隱患，包括：被隨意中止授權(quán)，被斷供新版本架構(gòu)或IP，被禁止擴(kuò)展自定義指令集或陷入法律訴訟，終端設(shè)備廠商被斷供打壓等等。
國(guó)產(chǎn)ARM芯片陷入的尷尬困境使得國(guó)內(nèi)一些有識(shí)之士開始尋找新的出路。譬如在倪光南院士呼吁下，國(guó)內(nèi)企業(yè)開始聚焦開源指令集RISC-V。在阿里、中科院計(jì)算所等機(jī)構(gòu)的努力之下，我們?cè)赗ISC-V架構(gòu)芯片領(lǐng)域已取得了進(jìn)展并且掌握了理事會(huì)的話語權(quán)。
但是，目前RISC-V雖然概念火熱，但商業(yè)模式還尚未清晰，在PC和服務(wù)器CPU領(lǐng)域離真正的產(chǎn)業(yè)落地應(yīng)用還較遠(yuǎn)。更重要的是，無論如何，RISC-V只是一個(gè)依靠開源合約約束的指令集，在美政國(guó)政府的法令面前極度脆弱。一旦美國(guó)政府發(fā)難，很難說能否獨(dú)善其身。
與ARM授權(quán)模式和RISC-V開源模式都不同，龍芯選擇了一條徹底的完全自主的新路，即從自主指令集做起，逐步構(gòu)建起完全獨(dú)立自主的信息技術(shù)體系。
其實(shí)在2021年之前，龍芯也和其他CPU一樣，兼容國(guó)外的指令集架構(gòu)，即基于MIPS架構(gòu)設(shè)計(jì)CPU，后來又以MIPS為基礎(chǔ)擴(kuò)展出了LoongISA架構(gòu)。
但到2019年，胡偉武意識(shí)到這終究不是長(zhǎng)久之計(jì)，在其領(lǐng)導(dǎo)下，龍芯毅然決然地拋棄了MIPS架構(gòu)，開始設(shè)計(jì)完全自主的新指令集。2021年4月，龍芯正式發(fā)布自主指令系統(tǒng)架構(gòu)LoongArch，中文稱“龍架構(gòu)”。
在龍芯中科董事長(zhǎng)胡偉武看來，不論是x86、ARM、RISC-V，還是龍芯此前采用的MISP，都是外國(guó)的指令集架構(gòu)，特別是在美國(guó)對(duì)華貿(mào)易戰(zhàn)、科技戰(zhàn)背景之下，都存在著不可控的風(fēng)險(xiǎn)。尤其是對(duì)于自主可控要求更高的信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)來說，如果采用基于國(guó)外指令集架構(gòu)的CPU，將難以改變核心技術(shù)受制于人的局面。
他曾談到，“指令系統(tǒng)、基礎(chǔ)工業(yè)(工藝材料和設(shè)備)是信息產(chǎn)業(yè)的兩個(gè)最重要基石。基于國(guó)外指令系統(tǒng)的信息產(chǎn)業(yè)支撐不了中華民族偉大復(fù)興。我們中國(guó)人也可以用國(guó)外的指令系統(tǒng)做產(chǎn)品，但是我們不能指望用國(guó)外的指令系統(tǒng)來做自己的生態(tài)。做跟班是可以的，想超越是不行的。我們需要克服奴才心態(tài)，做自己的指令系統(tǒng)。”
就在11月16日的信息技術(shù)自主創(chuàng)新高峰論壇上，胡偉武發(fā)表《龍架構(gòu)軟件生態(tài)建設(shè)》主題演講。他談到，今天龍芯CPU已經(jīng)成為了自主性最強(qiáng)的國(guó)產(chǎn)芯片，而且經(jīng)過20多年的自主研發(fā)，也已經(jīng)完成CPU性能上的“補(bǔ)課”，龍芯3A5000在相同工藝下已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單核性能最高。
在接下來的2-3年里，龍芯要把自主研發(fā)的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為性價(jià)比和軟件生態(tài)優(yōu)勢(shì)，在開放市場(chǎng)上與ARM、X86芯片展開性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)，目標(biāo)是在2025年基本建成LoongArch軟件生態(tài)體系。