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作者：鐵流 日前，在第18屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上，上海兆芯公司的ZX-C處理器獲得了金獎(jiǎng)。緊接著，兆芯宣布今年開始將量產(chǎn)100萬套ZX-C四核X86處理器，實(shí)現(xiàn)1/100的進(jìn)口產(chǎn)品替代，未來還會(huì)進(jìn)軍消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。 聯(lián)想到在國(guó)家十二五科技創(chuàng)新成就展中兆芯宣稱，“兆芯國(guó)產(chǎn)X86通用處理器的成功自主研發(fā)和量產(chǎn)，令國(guó)產(chǎn)處理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，從十二五初期的不足國(guó)際整體水準(zhǔn)的10%提升到了目前的80%”，以及Intel對(duì)X86的授權(quán)有著極為嚴(yán)格的限制，不禁要問上海兆芯的X86芯片技術(shù)到底從何而來？兆芯真能達(dá)到國(guó)際整體水準(zhǔn)的80%？在民用市場(chǎng)上，上海兆芯能與Intel、AMD一較高下么？ 
上海兆芯的前世今生 客觀地說，在十一五期間，走自主研發(fā)路線的CPU走了彎路——這一方面既有學(xué)院派思路下過分追求核心數(shù)量而忽略了單線程性能的提升，也有國(guó)家對(duì)自主CPU的投入嚴(yán)重不足，廖湘科院士在一次會(huì)上的講話中指出，“過去十多年里國(guó)家對(duì)（龍芯、申威、飛騰）總計(jì)投入20億，而且還是三家分……”。 正是因?yàn)樽灾鰿PU的通用處理性能不夠，加上自建軟件生態(tài)難度很大，2013年起，“核高基”基本上放棄了CPU自主研發(fā)路線，轉(zhuǎn)而支持引進(jìn)國(guó)外CPU技術(shù)的路線，引進(jìn)境外現(xiàn)有的CPU，并兼容現(xiàn)有成熟的生態(tài)。 在技術(shù)引進(jìn)中有幾個(gè)選項(xiàng)，一個(gè)選項(xiàng)是ARM，華為、展訊、飛騰都選擇了購(gòu)買ARM指令集授權(quán)。另一個(gè)選項(xiàng)是power，江蘇中晟宏芯選擇power。第三個(gè)選項(xiàng)就是X86。 眾所周知，Intel對(duì)X86授權(quán)有著極為嚴(yán)格的限制，那上海兆芯是怎樣獲得X86授權(quán)的呢？ 在上世紀(jì)90年代末，臺(tái)灣VIA通過收購(gòu)獲得了部分X86專利授權(quán)，從此開始設(shè)計(jì)自己X86芯片設(shè)計(jì)之旅。可能是王雪紅篤信基督教的原因，VIA處理器的命名具有非常濃厚的宗教色彩，VIA的處理器經(jīng)過4個(gè)發(fā)展階段： Joshua基本上是自娛自樂，類似于練練手的產(chǎn)品。 Samuel、Ezra也并不成功，一年多就淘汰了。 Nehemiah和Esther的差別僅僅是Esther采用了當(dāng)時(shí)相對(duì)先進(jìn)的90nm制程工藝，曾被用在雜牌上網(wǎng)本上。 最后的Isaiah雖然曾被三星、聯(lián)想、惠普等廠商采用，但因性能太弱，在與Intel、AMD的競(jìng)爭(zhēng)中完敗。 VIA真正曾經(jīng)輝煌過的是它的橋片，曾經(jīng)占據(jù)相當(dāng)大的市場(chǎng)份額，但I(xiàn)ntel于2006年取消對(duì)VIA的前端總線授權(quán)，對(duì)威盛公司造成了幾乎毀滅性的打擊。 2013年4月，上海兆芯集成電路有限公司成立，上海市國(guó)資委下屬上海聯(lián)和投資有限公司、VIA是兩大股東，其中上海聯(lián)和投資有限公司出資2億美元，占股80%，威盛電子出資4975萬美元，占20%。 在十二五期間，兆芯承接了核高基01專項(xiàng)，獲得了巨額經(jīng)費(fèi)，據(jù)《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》披露：至于兆芯，知情人士告訴記者，兆芯承接了國(guó)家核高基01專項(xiàng)，項(xiàng)目一期補(bǔ)貼高達(dá)56億元，而且“目前還在繼續(xù)申請(qǐng)，總額已經(jīng)超過70億元”。從中可以看出，國(guó)家對(duì)發(fā)展IC設(shè)計(jì)的決心很大。 兆芯的技術(shù)引進(jìn)—消化吸收—再創(chuàng)新之路 兆芯的技術(shù)源自臺(tái)灣VIA，走的是技術(shù)引進(jìn)的道路。在引進(jìn)技術(shù)中，往往有這樣一個(gè)過程——先貼牌，后仿制，再修改原始設(shè)計(jì)，最后在將引進(jìn)的技術(shù)融會(huì)貫通后自主創(chuàng)新。最典型的例子就是50年代引進(jìn)的5對(duì)負(fù)重輪和60年代初引進(jìn)米格21，前者經(jīng)過魔改后“遠(yuǎn)看炮塔嚇?biāo)廊耍?對(duì)負(fù)重輪”，后者一直魔改到米高揚(yáng)和格列維奇都不認(rèn)識(shí)了。 那么，兆芯現(xiàn)有的產(chǎn)品究竟如何，真能達(dá)到其在國(guó)家十二五科技創(chuàng)新成就展中宣稱的“令國(guó)產(chǎn)處理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，從十二五初期的不足國(guó)際整體水準(zhǔn)的10%提升到了目前的80%”嗎？
ZX-A是兆芯的第一款產(chǎn)品，微結(jié)構(gòu)為VIA的以賽亞，有網(wǎng)友購(gòu)買了該產(chǎn)品，雖然兆芯宣稱該處理器為ZX-A，但實(shí)際上就是VIA Nano，作為在技術(shù)引進(jìn)過程中的第一款產(chǎn)品，出現(xiàn)貼牌的情況屬于技術(shù)引進(jìn)中的正常現(xiàn)象。 那么ZX-A的性能到底如何呢？雖然兆芯官方從來沒有公布過相關(guān)數(shù)據(jù)，但根據(jù)一篇論文顯示， ZX-A在1.7G主頻時(shí)，采用GCC編譯器，SPEC06測(cè)試定點(diǎn)成績(jī)?yōu)?分，相比之下，Intel的haswell在3.2G主頻下定點(diǎn)成績(jī)可以達(dá)到32分。 兆芯ZX-C的微結(jié)構(gòu)兆芯官方稱為“以賽亞2”，不過相對(duì)于以賽亞性能提升微乎其微，基本可以認(rèn)為是同一個(gè)微結(jié)構(gòu)。自稱參與ZX-C測(cè)試的網(wǎng)友發(fā)給筆者的郵件中也明確指出，“Zhaoxin ZX-C is the same VIA Isaiah - CNR !!!”，“VIA QuadCore E C4650 2.0GHz (28nm, Isaiah - CNR,) =Zhaoxin ZX-C4xxx”。 ZX-C和ZX-A的區(qū)別在于雙核變成了四核，40nm制程變成了28nm制程，主頻提升到2G。換言之，就是拿VIA的微結(jié)構(gòu)改進(jìn)了工藝提升了主頻，增加了核心數(shù)。至于ZX-C的性能，兆芯官方一直捂的很嚴(yán)，沒有公布過任何測(cè)試數(shù)據(jù)，不過據(jù)網(wǎng)友對(duì)ZX-C工程樣品的測(cè)試，認(rèn)為其性能略優(yōu)于Intel Z8700。 另外，從已知的ZX-C相關(guān)數(shù)據(jù)來看，ZX-C還存在訪存帶寬過小的問題，雖然和Intel的G3900同樣是2M緩存，但是Intel G3900的帶寬高了6-7倍，這會(huì)嚴(yán)重影響訪存密集型應(yīng)用的水平，比如游戲、多媒體設(shè)計(jì)軟件、實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)等。其實(shí)，就兆芯的ZX-A和ZX-C而言，可視為中國(guó)大陸出錢購(gòu)買/委托VIA設(shè)計(jì)，由中國(guó)臺(tái)灣代工，取得部分產(chǎn)權(quán)，但本質(zhì)上還是別人的東西，很難算得上是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 不過，這并不意味著兆芯只能拿VIA的技術(shù)穿馬甲。據(jù)兆芯員工透露，VIA的CPU設(shè)計(jì)部門一個(gè)在美國(guó)（半人馬），一個(gè)在中國(guó)大陸，他在工作中也與半人馬的工程師有過交流。 目前，VIA在中國(guó)大陸的CPU設(shè)計(jì)部門已經(jīng)轉(zhuǎn)到兆芯名下，這位兆芯員工表示，當(dāng)年他入職的是VIA，后來在成立合資公司后就成為兆芯員工了，而且在2013年，他就參與了ZX-D的設(shè)計(jì)，他認(rèn)為，ZX-D已經(jīng)是技術(shù)消化吸收后再創(chuàng)新的成果，微結(jié)構(gòu)相對(duì)于VIA的以賽亞有一定提高。 而根據(jù)兆芯副總裁傅城博士介紹，“ZX-D將會(huì)采用16nm制造工藝，而且會(huì)將圖形GPU，以及DDR4內(nèi)存控制器、PCIe控制器與其他一些高速接口統(tǒng)統(tǒng)都集成在處理器內(nèi)部……ZX-D將會(huì)在2017年流片，2018年量產(chǎn)”。至于ZX-D是否能實(shí)現(xiàn)技術(shù)引進(jìn)的消化吸收和再創(chuàng)新，讓國(guó)人一同拭目以待。 如果ZX-D是完全由中國(guó)大陸工程師獨(dú)立設(shè)計(jì)的，而且其微結(jié)構(gòu)的性能相對(duì)于VIA的以賽亞有一定提升，那么，基本可以認(rèn)為ZX-D不再是VIA處理器的馬甲，但如果ZX-D的微結(jié)構(gòu)性能依舊和以賽亞相當(dāng)，只是提升了主頻，改進(jìn)了制造工藝，或者雖然性能有提升，但卻是在VIA麾下的美國(guó)工程師幫助下完成的，那么，ZX-D到底是馬甲還是自主設(shè)計(jì)就比較值得商榷了。 兆芯的GPU——S3的遺產(chǎn) 高性能GPU的技術(shù)門檻其實(shí)很高，有很多各種專利和底層技術(shù)障礙。目前能做高性能GPU的也只有英偉達(dá)、ATI/AMD，標(biāo)準(zhǔn)放寬一點(diǎn)還能加上Imagination和Intel，盡管后兩者比起前兩者的性能要遜色不少，一個(gè)主要用于集顯，另一個(gè)主打移動(dòng)端。 其實(shí)，GPU是非常倚重技術(shù)積累的，即使是現(xiàn)在最新的GPU，很多底層技術(shù)依舊是歷史積累上來的。即使是Intel這樣在90年代就做過圖形芯片的廠商，在GPU技術(shù)方面，也是入股Imagination之后，Intel自家的GPU性能才有比較大的提高。 即便是門檻相對(duì)較低的手機(jī)上搭載的GPU，那也是因?yàn)楝F(xiàn)在手機(jī)游戲3d渲染效果并不復(fù)雜，如果加入af、aa和高分辨率紋理的情況下，英偉達(dá)的GPU和某些廠商的GPU馬上就能拉出距離。總而言之，如果能以相對(duì)較成熟的國(guó)外產(chǎn)品為基礎(chǔ)，那么對(duì)于技術(shù)研發(fā)能少走很多彎路，而且能大幅縮短研發(fā)周期。 兆芯的GPU技術(shù)源自VIA從美國(guó)收購(gòu)的S3 Graphics。S3在美國(guó)Fremont設(shè)立總部，并在上海、臺(tái)灣、深圳均設(shè)立了分公司，現(xiàn)有員工數(shù)百人，是一家GPU老牌設(shè)計(jì)廠商。雖然S3 Graphics在技術(shù)上已經(jīng)被英偉達(dá)和ATI拉開了一大截，但瘦死的駱駝比馬大，購(gòu)買S3 Graphics現(xiàn)有的技術(shù)做基礎(chǔ)，能使兆芯能在相對(duì)高一點(diǎn)的起點(diǎn)起步，并少走很多彎路。 目前，兆芯的Elite1000被用在機(jī)頂盒上，官網(wǎng)資料上顯示性能大約為12-15個(gè)Mali400@600Mhz，能夠支持雙路同時(shí)編解碼1080P@60fps。上海兆芯、上海聯(lián)彤與湖北省廣電還曾經(jīng)聯(lián)合簽署過戰(zhàn)略合作協(xié)議，“兆芯+聯(lián)彤”TVOS整體解決方案項(xiàng)目將在湖北落地。裝載Elite1000的機(jī)頂盒已成為廣電的TVOS御用機(jī)頂盒，相信以廣電的市場(chǎng)推廣能力，該機(jī)頂盒自然能在全國(guó)大紅大紫。
根據(jù)兆芯官網(wǎng)資料顯示，兆芯新一代產(chǎn)品Elite2000 300Mhz時(shí)曼哈頓為22.5幀，而功耗只有700mW。根據(jù)第三方發(fā)布的跑分軟件顯示：兆芯的Elite2000大約和Mali 760MP8性能相當(dāng)，性能基本處于移動(dòng)端GPU主流水平。 目前，國(guó)內(nèi)開發(fā)GPU的公司除了兆芯外，還有圖芯科技和景嘉微。景嘉微電子和國(guó)防科大有很深的淵源，其產(chǎn)品怎么看都像軍用GPU。而圖芯科技則是被中國(guó)大陸資本收購(gòu)的國(guó)外公司，其創(chuàng)始人和骨干大多為華人，華為海思的K3V2就使用過圖芯科技的GPU。 就GPU性能而言，雖然兩家最新產(chǎn)品都缺乏測(cè)試數(shù)據(jù)，但根據(jù)現(xiàn)有的資料看，兆芯的GPU和圖芯科技的產(chǎn)品基本處于同一起跑線，性能不會(huì)相差太大，而且兆芯擁有更好的整合能力、體量和極為強(qiáng)悍的背景。就GPU而言，如果兆芯是購(gòu)買了S3全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而并非僅僅是購(gòu)買了技術(shù)授權(quán)，并可以此為基礎(chǔ)開發(fā)自己的新產(chǎn)品，那么兆芯的GPU業(yè)務(wù)前景是比較樂觀的。 是否具有X86授權(quán) 臺(tái)灣VIA的X86授權(quán)源自其在美國(guó)收購(gòu)的IC設(shè)計(jì)公司，但VIA獲得了部分X86專利技術(shù)的使用權(quán)，所有權(quán)始終是在Intel手里，比如在2006年Intel取消了對(duì)VIA的前端總線授權(quán)，對(duì)VIA公司造成了幾乎毀滅性的打擊。 在英特爾與美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)（FTC）達(dá)成協(xié)議后，英特爾需向VIA提供x86授權(quán)協(xié)議延長(zhǎng)至2018年4月，也就是說2018年4月前VIA/兆芯是可以使用X86授權(quán)的。 不過，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，因?yàn)镮ntel對(duì)X86授權(quán)有嚴(yán)格限制，只有當(dāng)VIA持股超過50%，也就是處于控股狀態(tài)下，麾下的合資公司才能使用X86授權(quán)。而這也是為什么AMD在來華合資時(shí)候，曾經(jīng)必須強(qiáng)調(diào)擁有合資公司的超過半數(shù)的股份，否則合資公司就無法享有X86授權(quán)的原因。雖然最終與海光的合資協(xié)議內(nèi)容未必會(huì)是最初提出的條件，很有可能是變相進(jìn)行硬核授權(quán)，但也從側(cè)面表明，AMD和VIA并不能將其所擁有的X86專利隨意再授權(quán)。 由于VIA僅僅持有兆芯20%的股份，達(dá)不到控股的指標(biāo)。因此，就X86授權(quán)而言，這是非常模糊的。筆者并不清楚兆芯和VIA之間有什么保密協(xié)議，無論是兆芯，還是VIA都沒有對(duì)X86授權(quán)有關(guān)公開明確的表態(tài)。而且還有業(yè)內(nèi)人士透露，雖然兆芯的X86芯片只在國(guó)內(nèi)出售，但如果將來要向海外出售，則必須打VIA的標(biāo)簽。 鑒于兆芯/VIA從2013年成立合資公司至今始終對(duì)X86授權(quán)模糊化處理，在兆芯的宣傳文稿之中，也對(duì)X86授權(quán)顧左右而言他。因此，筆者對(duì)兆芯的X86授權(quán)問題暫且存疑，有待兆芯/VIA的進(jìn)一步披露。 能否替換Intel、AMD的CPU 日前，上海兆芯公司宣布今年開始將量產(chǎn)100萬套ZX-C四核X86處理器，實(shí)現(xiàn)1/100的進(jìn)口產(chǎn)品替代，未來還會(huì)進(jìn)軍消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。這對(duì)一直受困于缺芯少魂的中國(guó)大陸而言無異于一劑興奮劑，不過在興奮之余，也要看到兆芯和Intel、AMD的差距，以及其在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)存在的不足。 ZX-C進(jìn)軍消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)最大的問題是性能偏低，雖然兆芯官方將測(cè)試數(shù)捂的很嚴(yán)實(shí)，但據(jù)根據(jù)網(wǎng)友對(duì)ZX-C工程樣品的測(cè)試，認(rèn)為其性能略優(yōu)于Intel Z8700，就這個(gè)性能而言，基本上很難在桌面CPU領(lǐng)域立足，而且根據(jù)網(wǎng)友實(shí)測(cè)，ZX-C打開較大的Word和PPT就會(huì)發(fā)生卡頓，雖然在政府機(jī)關(guān)日常辦公中性能夠用，但卻談不上有多好用。至于大型游戲，ZX-C目前的性能還不足以應(yīng)對(duì)，對(duì)于日常玩大型游戲的用戶而言，基本可以將ZX-C排除在選擇之外。 另外，考慮到兆芯相對(duì)有限的產(chǎn)量，其成本很難通過大量生產(chǎn)的方式平攤，芯片的成本很難壓下來。目前Intel的賽揚(yáng)性能大幅優(yōu)于兆芯的ZX-C，而且售價(jià)僅為200-300元，如果不依賴政府補(bǔ)貼的話，ZX-C的價(jià)格很難有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。不過，如果政府的扶持力度和資金補(bǔ)貼足夠大的話，在黨政軍市場(chǎng)，以及廉價(jià)的上網(wǎng)本等對(duì)CPU性能要求不高的領(lǐng)域，ZX-C還是能占據(jù)一席之地的。 筆者認(rèn)為，兆芯最大的優(yōu)勢(shì)就是能兼容Wintel體系，開發(fā)出產(chǎn)品后能夠比較好的商業(yè)化，想必這也是國(guó)家對(duì)兆芯投入巨大資金并寄予厚望的原因。但福兮禍所伏，禍兮福所倚，兼容Wintel也有不利的一面。過去幾十年的歷史已經(jīng)證明只有建立自己的生態(tài)的CPU公司（Intel、ARM）才能活得滋潤(rùn)，凡是不建生態(tài)，或是跟隨生態(tài)的CPU公司，不是活得不好（AMD、VIA），就是淪為他人馬仔，甚至是銷聲匿跡——DEC、SUN、IBM的技術(shù)實(shí)力不可謂不強(qiáng)，但Alpha、Sparc、Power卻大多蹤跡難尋。 唯一在Intel的陰影下，成功發(fā)展壯大的ARM，也是依靠建立起了自己的生態(tài)。有了自己的生態(tài)，就等于有了自己的根據(jù)地，只有這樣，才能一步一步茁壯成長(zhǎng)——即便性能落后Intel一大截，但可以在自己的根據(jù)地里回避Intel的競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)起門來自己玩，Intel即便耗費(fèi)巨資補(bǔ)貼，并開發(fā)出Atom、酷睿M這樣優(yōu)秀的產(chǎn)品，也不可能在手機(jī)CPU和平板CPU上取代ARM。 相比之下，AMD的CPU性能強(qiáng)過ARM一截，但因?yàn)闆]有自己的生態(tài)，不得不直接面對(duì)Intel的競(jìng)爭(zhēng)，所以始終被壓著打，在到中國(guó)與海光合資以前，股價(jià)更是低的不可思議。而VIA在技術(shù)上和AMD都有很大差距，在直面Intel競(jìng)爭(zhēng)的情況下，直接被Intel和AMD攆出市場(chǎng)。VIA在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中面對(duì)Intel、AMD處于絕對(duì)劣勢(shì)，作為VIA的子公司，在沒有中國(guó)大陸政府扶持的情況下，兆芯未必能做得比VIA更好。 因此，兆芯目前的產(chǎn)品而言，還不具備撼動(dòng)Intel、AMD的實(shí)力，在將來相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，兆芯都需要仰仗政府的庇護(hù)——給予資金、政策、黨政軍市場(chǎng)來扶持兆芯成長(zhǎng)。至于兆芯能否通過政府的扶持成長(zhǎng)為能與Intel、AMD對(duì)抗的參天大樹，只能讓時(shí)間來檢驗(yàn)。 |
