中國的芯片廠商為何受製於人 離自主可控還遠著

    近年來，在國家大力扶持集成電路產業的背景下，國內從事高性能CPU設計的單位或公司數量不斷壯大。但美中不足的是，幾乎所有單位都認為自己的產品和技術路線符合自主可控標準。

 

    比如飛騰在和中國電子合作後，將購買自ARM的Cortex A57產品打上自主可控標簽進軍信息安全市場;展訊把購買自ARM的Cortex A53和Mali的T720MP2集成得到的椒圖芯片打上了自主可控、安全可信的標簽，搭載椒圖芯片的“安全手機”與央企單位達成供貨意向，後續還將麵向國家眾多涉及安全的行業領域、政企市場全麵推廣。
 

    而這些芯片技術架構的來源，都是ARM。

 

    ARM是誰?ARM是英國的芯片知識產權(IP)提供商。全世界超過95%的智能手機和平板電腦，都采用ARM的芯片技術結構。

 

    雖然國內一些芯片公司，以自主可控旗號獲得國家項目和經費，並打進黨政軍市場，但實際上這些基於ARM技術授權的自主可控芯片，距離真正的自主可控，仍有差距。

 

    檢驗是否自主可控，有一條基本的標準——信息安全不受製於人，產業發展不受製於人。這就必須做到知識產權自主可控、能力水平自主可控、發展自主可控、供應鏈自主可控、具備“國產”資質、利潤不受製於人。

 

    而這6個方麵，恰恰是ARM陣營IC(集成電路)設計公司需要奮力彌補的。

 

    1.知識產權受製於人

 

    國內ARM陣營的IC設計公司購買的IP核授權並非永久性授權，其授權具有諸多限製性和期限性。

 

    目前，ARM在國內不開放ARM 32位的指令集授權(事實上，基於ARM 32位指令係統的CPU芯片在移動互聯網世界占據了90%以上的份額，因此ARM 為了獲得更多利益，也不會將32位指令集授權客戶了)。

 

    而在服務器領域，由於迫切需要攻打競爭對手英特爾的地盤，ARM目前對國內少數廠商開放了64位ARM V8服務器授權，且存在有效期。

 

    可以想象，未來ARM一旦在服務器市場站穩腳跟，對國內廠商的服務器授權態度恐怕也將是另一番情景。

 

    知識產權受製於人隱含著巨大的技術風險——英特爾於2006年取消對威盛VIA的前端總線授權，就對威盛公司造成了幾乎毀滅性的打擊;而最近製裁中興的事件中，一旦製裁被認真執行，美國和美國控製的ARM企業不再授權(ARM雖然是英國公司，但主要的研發中心在美國)，那就會對國內ARM陣營的IC設計公司造成巨大的衝擊。

 

    2.能力水平受製於人

 

    CPU和操作係統一樣，都是一項非常複雜的工程，即便獲得國外公司提供的全部源代碼，但如果沒有設計文檔和吸收消化能力，也是很難吃透的。

 

    如同操作係統一樣，微軟早就號稱把所有Windows源代碼交給了中國政府審查備案，但即便如此，中國還尚未掌握對Windows全部代碼的解讀吸收能力，更何況ARM。

 

    熟悉IC設計的開發者應該都知道，一個IP設計公司在對第三方提供其設計好的IP時，即便是較開放的軟核授權，也不會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，而在大部分模塊內部都不可能進行隨意修改。

 

    除非能夠完全不依賴於ARM提供的公版核心，從零開始就自己設計研發，這方麵比如國內幾家老牌CPU廠商龍芯、申威等，從頭開始就采用自主開發微結構的做法，雖然在性能和兼容性方麵走了一些彎路，但不存在能力水平不可控的問題。

 

    如果長期購買ARM IP核授權，而不自主設計微結構，就會導致缺乏工程實踐能力。畢竟實踐出真知，沒有獨立完成微結構的設計，必然導致不具備獨立開發微結構的能力，。

 

    而這也是中國近年來ARM芯片的年出貨量超過10億片，但沒有一片芯片的微結構是國內自主設計的根源!

 

    3.安全受製於人

 

    由於ARM微結構不被國內企業掌握，因此在安全和後門問題上，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，而日常午夜福利视频一区所說的雙核、四核、八核CPU芯片，其實是將2、4、8個微結構(CPU核)的接口互聯並集成到一片矽片上。

 

    正因此，由於都是購買ARM設計的微結構，所以基於ARM結構的國產芯片的性能、功耗、安全性都由ARM決定，中國ARM陣營IC設計公司在性能、功耗、安全性根本不具備話語權，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，以及在後端設計方麵，在ARM留有的冗餘範圍內，將主頻定得高一點還是第一點。

 

    4.發展權受製於人

 

    指令集是存在於CPU內的程序，它用一些代碼表達讀、寫等操作，讓計算機做各種運算的一套命令標準，是芯片的重要組成部分。

 

    在技術上，重新設計一套指令集的難度近乎於零。美國也一度禁止將單獨的指令集申請為專利，隻有當指令集與實現方法相結合的時候才被允許申請專利。

 

    但是指令集對IC設計的影響是不可忽視的。比如，當年ARM“半殘疾式”的指令集就根本不可能設計出高性能芯片，隨著近年來ARM更新指令集，以及購買了MIPS 498條指令集授權後，才使其能在高性能芯片領域一展拳腳。

 

    單純的指令集本身價值非常有限，真正有價值的是圍繞指令集構建的軟件生態、指令集的實現方法和自由擴展指令集的權力。

 

    舉例來說，華為購買ARM指令集授權，但是不具備自主擴展指令集的權力，隻能局限在ARM所構建的生態以及遊戲規則裏生存。

 

    這種做法的好處是，能夠獲得ARM產業生態長期的支持，但問題也很明顯，無法進行更大程度的自主生態的建設。

 

    與之形成鮮明對比的是中國的龍芯。龍芯在獲得了MIPS公司的永久授權後開始自主擴展指令集——loongISA有1907條，源自MIPS的有527條，其餘指令都是龍芯自主擴展的。

 

    由於自建生態，龍芯在軟件層麵就需要自行投入更多的力量進行優化支持。但長遠來看，好處很明顯——能夠真正引領自身產業生態的發展，甚至主導開源社區的發展權。

 

    而購買ARM指令集授權隻能是ARM賣什麽，你用什麽。

 

    5.利潤受製於人

  

    由於在ARM體係中，“每個環節做什麽”、“有多少利潤”在AA(ARM芯片+安卓係統)體係中已經形成潛規則，國內ARM陣營廠商基本淪為AA體係的“馬仔”。

 

    如果是購買ARM指令集授權，不僅價格成本昂貴，而且授權期限僅僅5年，還被限定使用範圍。最關鍵的是“買無止境”——指令集到期接著買，指令集更新還得買;每次以什麽價格授權，ARM說了算;如果是購買IP核授權，除了一筆不菲的授權費外，每生產一片芯片還需繳納專利費。

 

    這也是為什麽中國ARM芯片年出貨量超過10億片，但產業依舊不賺錢的原因。

 

    反觀在ARM陣營裏真正混得好的，諸如高通、蘋果、三星、華為等公司，很多都不是或不完全依賴於在市場上直接出售芯片賺錢。

 

    高通在2014年憑借專利業務獲得利潤66億美元，芯片業務賺取利潤38億美元，近60%營業利益來自於技術授權費，總利潤將近一半源自中國市場。

 

    高通芯片業務38億美元的利潤更多的是依賴於市場份額巨大的因素，但利潤的主要來源是高通稅、專利授權費等方麵的盈利。而2015年被中國國家發改委反壟斷後，新版專利授權協議給了大陸手機廠商更大的自由度，談判難度大幅提升，直接導致至今依然有不少大陸手機廠商尚未與高通簽約，專利費懸空未繳，高通2015年3季度淨利潤銳減44%。

 

    蘋果、華為都采用垂直整合模式，自家的手機芯片不外賣，自產自銷過日子，芯片價格內部定價，依靠自家手機的高溢價獲得利潤為芯片業務留足利潤空間。

 

    三星也是如此，除了出售給某國產手機少量芯片外，基本上都是依靠垂直整合模式自產自銷，依靠自家手機的高溢價為芯片部門預留利潤，而非在市場上直接出售芯片。

 

    6.供應鏈受製於人

 

    國內ARM陣營IC設計公司在供應鏈上嚴重依賴境外公司。比如，華為海思麒麟910等相關芯片全部依賴台積電工藝;華為16納米製程16核ARM公版微結構服務器芯片也依賴台積電工藝;飛騰1500A也依賴境外工藝。

 

    與此形成鮮明對比的是，龍芯3A2000和3B2000雖可以采用境內工藝流片。但龍芯目前在國內消費市場的現狀也有目共睹。

 

    ARM獲得“自主可控”身份意味著什麽?

 

    隨著國內網絡安全和自主可控等規劃和戰略的出台，國內的IT自主廠商也終於迎來了蓬勃發展的春天。

而在中國希望重新製定IT產業遊戲規則的時候，國外的IT企業開始模仿類似ARM所采取的“開放授權”的障眼法，紛紛通過技術授權及合資策略成立本土化公司，企圖穿上國產“自主可控”的合法化馬甲。

 

    比如，目前IBM通過OpenPower聯盟授權在國內成立了中晟宏芯CPU企業;微軟推出中國政府專用版本的windows10，並在中國成立合資公司進行銷售;IBM的informix數據庫也已通過開放授權方式代理給了國內幾家數據庫廠商。

 

    亂花漸入迷人眼。CPU、操作係統、數據庫等產品作為信息產業的基礎性產品，其自主可控的重要性不言而喻。

 

    但從目前情況看，如采用ARM技術授權的廠商在國內儼然已被貼上了自主可控的標簽，堂而皇之地進軍黨政軍市場。

 

    如果國家沒有對自主可控身份的清晰認定，那麽接下來，ARM芯片就可能變身國產自主CPU、微軟Windows10就可能變身國產自主操作係統、IBM informix就可能變身國產自主數據庫。