近年來(lái)，在國(guó)家大力扶持集成電路產(chǎn)業(yè)的背景下，國(guó)內(nèi)從事高性能CPU設(shè)計(jì)的單位或公司數(shù)量不斷壯大。但美中不足的是，幾乎所有單位都認(rèn)為自己的產(chǎn)品和技術(shù)路線符合自主可控標(biāo)準(zhǔn)。

 

    比如飛騰在和中國(guó)電子合作后，將購(gòu)買(mǎi)自ARM的Cortex A57產(chǎn)品打上自主可控標(biāo)簽進(jìn)軍信息安全市場(chǎng);展訊把購(gòu)買(mǎi)自ARM的Cortex A53和Mali的T720MP2集成得到的椒圖芯片打上了自主可控、安全可信的標(biāo)簽，搭載椒圖芯片的“安全手機(jī)”與央企單位達(dá)成供貨意向，后續(xù)還將面向國(guó)家眾多涉及安全的行業(yè)領(lǐng)域、政企市場(chǎng)全面推廣。
 

    而這些芯片技術(shù)架構(gòu)的來(lái)源，都是ARM。

 

    ARM是誰(shuí)?ARM是英國(guó)的芯片知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)提供商。全世界超過(guò)95%的智能手機(jī)和平板電腦，都采用ARM的芯片技術(shù)結(jié)構(gòu)。

 

    雖然國(guó)內(nèi)一些芯片公司，以自主可控旗號(hào)獲得國(guó)家項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)，并打進(jìn)黨政軍市場(chǎng)，但實(shí)際上這些基于ARM技術(shù)授權(quán)的自主可控芯片，距離真正的自主可控，仍有差距。

 

    檢驗(yàn)是否自主可控，有一條基本的標(biāo)準(zhǔn)——信息安全不受制于人，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不受制于人。這就必須做到知識(shí)產(chǎn)權(quán)自主可控、能力水平自主可控、發(fā)展自主可控、供應(yīng)鏈自主可控、具備“國(guó)產(chǎn)”資質(zhì)、利潤(rùn)不受制于人。

 

    而這6個(gè)方面，恰恰是ARM陣營(yíng)IC(集成電路)設(shè)計(jì)公司需要奮力彌補(bǔ)的。

 

    1.知識(shí)產(chǎn)權(quán)受制于人

 

    國(guó)內(nèi)ARM陣營(yíng)的IC設(shè)計(jì)公司購(gòu)買(mǎi)的IP核授權(quán)并非永久性授權(quán)，其授權(quán)具有諸多限制性和期限性。

 

    目前，ARM在國(guó)內(nèi)不開(kāi)放ARM 32位的指令集授權(quán)(事實(shí)上，基于ARM 32位指令系統(tǒng)的CPU芯片在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)世界占據(jù)了90%以上的份額，因此ARM 為了獲得更多利益，也不會(huì)將32位指令集授權(quán)客戶了)。

 

    而在服務(wù)器領(lǐng)域，由于迫切需要攻打競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手英特爾的地盤(pán)，ARM目前對(duì)國(guó)內(nèi)少數(shù)廠商開(kāi)放了64位ARM V8服務(wù)器授權(quán)，且存在有效期。

 

    可以想象，未來(lái)ARM一旦在服務(wù)器市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，對(duì)國(guó)內(nèi)廠商的服務(wù)器授權(quán)態(tài)度恐怕也將是另一番情景。

 

    知識(shí)產(chǎn)權(quán)受制于人隱含著巨大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)——英特爾于2006年取消對(duì)威盛VIA的前端總線授權(quán)，就對(duì)威盛公司造成了幾乎毀滅性的打擊;而最近制裁中興的事件中，一旦制裁被認(rèn)真執(zhí)行，美國(guó)和美國(guó)控制的ARM企業(yè)不再授權(quán)(ARM雖然是英國(guó)公司，但主要的研發(fā)中心在美國(guó))，那就會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)ARM陣營(yíng)的IC設(shè)計(jì)公司造成巨大的沖擊。

 

    2.能力水平受制于人

 

    CPU和操作系統(tǒng)一樣，都是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，即便獲得國(guó)外公司提供的全部源代碼，但如果沒(méi)有設(shè)計(jì)文檔和吸收消化能力，也是很難吃透的。

 

    如同操作系統(tǒng)一樣，微軟早就號(hào)稱(chēng)把所有Windows源代碼交給了中國(guó)政府審查備案，但即便如此，中國(guó)還尚未掌握對(duì)Windows全部代碼的解讀吸收能力，更何況ARM。

 

    熟悉IC設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)者應(yīng)該都知道，一個(gè)IP設(shè)計(jì)公司在對(duì)第三方提供其設(shè)計(jì)好的IP時(shí)，即便是較開(kāi)放的軟核授權(quán)，也不會(huì)做到所有代碼可讀可修改，而是包裝了好多模塊，其中有些可以配置、有些可以修改，而在大部分模塊內(nèi)部都不可能進(jìn)行隨意修改。

 

    除非能夠完全不依賴(lài)于ARM提供的公版核心，從零開(kāi)始就自己設(shè)計(jì)研發(fā)，這方面比如國(guó)內(nèi)幾家老牌CPU廠商龍芯、申威等，從頭開(kāi)始就采用自主開(kāi)發(fā)微結(jié)構(gòu)的做法，雖然在性能和兼容性方面走了一些彎路，但不存在能力水平不可控的問(wèn)題。

 

    如果長(zhǎng)期購(gòu)買(mǎi)ARM IP核授權(quán)，而不自主設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)，就會(huì)導(dǎo)致缺乏工程實(shí)踐能力。畢竟實(shí)踐出真知，沒(méi)有獨(dú)立完成微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，必然導(dǎo)致不具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)微結(jié)構(gòu)的能力，。

 

    而這也是中國(guó)近年來(lái)ARM芯片的年出貨量超過(guò)10億片，但沒(méi)有一片芯片的微結(jié)構(gòu)是國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)的根源!

 

    3.安全受制于人

 

    由于ARM微結(jié)構(gòu)不被國(guó)內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)(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(gòu)買(mǎi)ARM設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)，所以基于ARM結(jié)構(gòu)的國(guó)產(chǎn)芯片的性能、功耗、安全性都由ARM決定，中國(guó)ARM陣營(yíng)IC設(shè)計(jì)公司在性能、功耗、安全性根本不具備話語(yǔ)權(quán)，能夠做主的，僅僅是把這些ARM微結(jié)構(gòu)組合成雙核、四核、還是八核的CPU芯片，以及在后端設(shè)計(jì)方面，在ARM留有的冗余范圍內(nèi)，將主頻定得高一點(diǎn)還是第一點(diǎn)。

 

    4.發(fā)展權(quán)受制于人

 

    指令集是存在于CPU內(nèi)的程序，它用一些代碼表達(dá)讀、寫(xiě)等操作，讓計(jì)算機(jī)做各種運(yùn)算的一套命令標(biāo)準(zhǔn)，是芯片的重要組成部分。

 

    在技術(shù)上，重新設(shè)計(jì)一套指令集的難度近乎于零。美國(guó)也一度禁止將單獨(dú)的指令集申請(qǐng)為專(zhuān)利，只有當(dāng)指令集與實(shí)現(xiàn)方法相結(jié)合的時(shí)候才被允許申請(qǐng)專(zhuān)利。

 

    但是指令集對(duì)IC設(shè)計(jì)的影響是不可忽視的。比如，當(dāng)年ARM“半殘疾式”的指令集就根本不可能設(shè)計(jì)出高性能芯片，隨著近年來(lái)ARM更新指令集，以及購(gòu)買(mǎi)了MIPS 498條指令集授權(quán)后，才使其能在高性能芯片領(lǐng)域一展拳腳。

 

    單純的指令集本身價(jià)值非常有限，真正有價(jià)值的是圍繞指令集構(gòu)建的軟件生態(tài)、指令集的實(shí)現(xiàn)方法和自由擴(kuò)展指令集的權(quán)力。

 

    舉例來(lái)說(shuō)，華為購(gòu)買(mǎi)ARM指令集授權(quán)，但是不具備自主擴(kuò)展指令集的權(quán)力，只能局限在ARM所構(gòu)建的生態(tài)以及游戲規(guī)則里生存。

 

    這種做法的好處是，能夠獲得ARM產(chǎn)業(yè)生態(tài)長(zhǎng)期的支持，但問(wèn)題也很明顯，無(wú)法進(jìn)行更大程度的自主生態(tài)的建設(shè)。

 

    與之形成鮮明對(duì)比的是中國(guó)的龍芯。龍芯在獲得了MIPS公司的永久授權(quán)后開(kāi)始自主擴(kuò)展指令集——loongISA有1907條，源自MIPS的有527條，其余指令都是龍芯自主擴(kuò)展的。

 

    由于自建生態(tài)，龍芯在軟件層面就需要自行投入更多的力量進(jìn)行優(yōu)化支持。但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，好處很明顯——能夠真正引領(lǐng)自身產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展，甚至主導(dǎo)開(kāi)源社區(qū)的發(fā)展權(quán)。

 

    而購(gòu)買(mǎi)ARM指令集授權(quán)只能是ARM賣(mài)什么，你用什么。

 

    5.利潤(rùn)受制于人

  

    由于在ARM體系中，“每個(gè)環(huán)節(jié)做什么”、“有多少利潤(rùn)”在AA(ARM芯片+安卓系統(tǒng))體系中已經(jīng)形成潛規(guī)則，國(guó)內(nèi)ARM陣營(yíng)廠商基本淪為AA體系的“馬仔”。

 

    如果是購(gòu)買(mǎi)ARM指令集授權(quán)，不僅價(jià)格成本昂貴，而且授權(quán)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”——指令集到期接著買(mǎi)，指令集更新還得買(mǎi);每次以什么價(jià)格授權(quán)，ARM說(shuō)了算;如果是購(gòu)買(mǎi)IP核授權(quán)，除了一筆不菲的授權(quán)費(fèi)外，每生產(chǎn)一片芯片還需繳納專(zhuān)利費(fèi)。

 

    這也是為什么中國(guó)ARM芯片年出貨量超過(guò)10億片，但產(chǎn)業(yè)依舊不賺錢(qián)的原因。

 

    反觀在ARM陣營(yíng)里真正混得好的，諸如高通、蘋(píng)果、三星、華為等公司，很多都不是或不完全依賴(lài)于在市場(chǎng)上直接出售芯片賺錢(qián)。

 

    高通在2014年憑借專(zhuān)利業(yè)務(wù)獲得利潤(rùn)66億美元，芯片業(yè)務(wù)賺取利潤(rùn)38億美元，近60%營(yíng)業(yè)利益來(lái)自于技術(shù)授權(quán)費(fèi)，總利潤(rùn)將近一半源自中國(guó)市場(chǎng)。

 

    高通芯片業(yè)務(wù)38億美元的利潤(rùn)更多的是依賴(lài)于市場(chǎng)份額巨大的因素，但利潤(rùn)的主要來(lái)源是高通稅、專(zhuān)利授權(quán)費(fèi)等方面的盈利。而2015年被中國(guó)國(guó)家發(fā)改委反壟斷后，新版專(zhuān)利授權(quán)協(xié)議給了大陸手機(jī)廠商更大的自由度，談判難度大幅提升，直接導(dǎo)致至今依然有不少大陸手機(jī)廠商尚未與高通簽約，專(zhuān)利費(fèi)懸空未繳，高通2015年3季度凈利潤(rùn)銳減44%。

 

    蘋(píng)果、華為都采用垂直整合模式，自家的手機(jī)芯片不外賣(mài)，自產(chǎn)自銷(xiāo)過(guò)日子，芯片價(jià)格內(nèi)部定價(jià)，依靠自家手機(jī)的高溢價(jià)獲得利潤(rùn)為芯片業(yè)務(wù)留足利潤(rùn)空間。

 

    三星也是如此，除了出售給某國(guó)產(chǎn)手機(jī)少量芯片外，基本上都是依靠垂直整合模式自產(chǎn)自銷(xiāo)，依靠自家手機(jī)的高溢價(jià)為芯片部門(mén)預(yù)留利潤(rùn)，而非在市場(chǎng)上直接出售芯片。

 

    6.供應(yīng)鏈?zhǔn)苤朴谌?/strong>