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CPU（Central Processing Unit）是計算機的中央處理核心，也是所有數(shù)字類電子產(chǎn)品的中央處理核心。信息技術(shù)發(fā)展到今天，沒有CPU的電子整機產(chǎn)品是難以適應(yīng)今后的網(wǎng)絡(luò)化趨勢的。 當(dāng)你在商場購物，刷了一次卡，假如你可以跟隨卡上的信息一起“旅游”一趟的話，你將可以看到：第一站，讀卡器上的CPU把你的卡信息傳送到商場的服務(wù)器的CPU；第二站，商場的服務(wù)器CPU又把你的卡信息傳遞到周邊的公用社區(qū)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器CPU；第三站，周邊公用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器CPU經(jīng)過一番或者多番服務(wù)器CPU周轉(zhuǎn)，將卡信息傳遞到國家的銀行結(jié)算中心服務(wù)器CPU；第四站，國家結(jié)算中心CPU將卡信息傳遞到你所在開戶銀行服務(wù)器CPU，先由該開戶行CPU對你的信息進行計算、分析身份合法性和驗證等，以便決定是否準許你劃款，再由所在開戶銀行服務(wù)器的CPU將分析驗證和處理的結(jié)果信息沿相反方向返回到你所在購物商場收款機CPU，收款機CPU再將購物信息傳遞到打印機的CPU打印出你的消費單據(jù)。 有些開戶銀行的服務(wù)器CPU還會同時把相關(guān)信息發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)，穿越多個區(qū)域的骨干網(wǎng)程控交換機CPU、局域網(wǎng)交換機CPU、路由器CPU、用戶交換機CPU等，最后到達你的手機CPU，再由手機CPU將信息發(fā)送到手機顯示屏上。 
首枚國產(chǎn)CPU “龍芯”1號問世 每一站電子整機功能，都是由軟件程序和CPU的協(xié)調(diào)運行來實現(xiàn)的。整機中的其他功能，都是為了確保整機CPU能夠穩(wěn)定工作而設(shè)定，這就像人身體中各器官是為了保證大腦活動的道理一樣。 不同整機和不同應(yīng)用領(lǐng)域中所用的CPU規(guī)格會有所不同。在個人終端類電子產(chǎn)品中，市場需求的整機數(shù)量多，但單機CPU擔(dān)負的職能相對簡單些，要求也相對低些；在骨干網(wǎng)絡(luò)、中繼網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器中，對CPU的可靠性、安全性、運算速度等要求就高很多;在大型、超大型計算機中，由于計算機速度和計算量十分巨大，需要由許多CPU一起組成并行模式的計算機，來處理復(fù)雜的問題。 CPU是如此重要，沒有CPU就沒有獨立自主的信息化和國家信息安全可言。然而我國在這一產(chǎn)品領(lǐng)域長期以來卻嚴重依靠進口，成為我國走向電子強國必須克服的一道硬坎。邁過了這道坎，它就會變成一扇通往電子強國新境界的大門，把我們領(lǐng)入另外一個嶄新的發(fā)展階段。 技術(shù)尋覓：美國公司壟斷的專利武器 “CPU指令集”和“CPU架構(gòu)”是CPU產(chǎn)品中兩項最重要的核心技術(shù)，是美國公司壟斷世界CPU市場最重要的知識產(chǎn)權(quán)武器。 CPU工作、CPU與CPU之間的通信靠“指令”來進行，全部控制CPU運行指令的集合就是“CPU指令集”。 現(xiàn)今，RISC指令集已成為世界公認的CPU標(biāo)準指令。由于發(fā)源于美國，像IBM、Intel、微軟等公司，他們先入為主，占盡了有利位置，現(xiàn)已成為這些公司壟斷這一領(lǐng)域的最基本方式之一。后來者即使掌握了同樣的技術(shù)，也要與已經(jīng)流行的產(chǎn)品相兼容，才能進入到主流產(chǎn)品領(lǐng)域，被市場用戶所接受，否則產(chǎn)品將很難打開銷路。 CPU架構(gòu)，就像文章的篇章結(jié)構(gòu)，或者像樓房的主體結(jié)構(gòu)，是為了實現(xiàn)CPU指令集的全部功能、進行產(chǎn)品開發(fā)前必須規(guī)劃好的。有了合理的架構(gòu)，再將指令集中一個個“指令單元”安排到架構(gòu)的相關(guān)位置，使它們能夠高效、協(xié)調(diào)地運行。這就同大樓中相互聯(lián)系緊密的功能房間要盡量靠近些，以盡量減少日常工作時的往來時間、提高辦公效率的道理是一樣的，并不神秘，也不難理解。 根據(jù)CPU的應(yīng)用目標(biāo)及對象，可以使用不同的架構(gòu)來實現(xiàn)，有些功能的指令如果在某些特定的場合用不到也可以省略，這樣可以最大限度地減少CPU芯片的面積，用最少的內(nèi)部電子元器件來實現(xiàn)應(yīng)用目標(biāo)，使產(chǎn)品的制造成本達到最小。 在統(tǒng)一的RISC標(biāo)準指令集的前提下，可以用不同的架構(gòu)來實現(xiàn)CPU產(chǎn)品。目前，世界3家著名的具有不同架構(gòu)的CPU公司是： （1）目前居統(tǒng)治地位的Intel公司的X86架構(gòu)。自1978年6月Intel發(fā)布了首個8086處理器，X86架構(gòu)CPU現(xiàn)已統(tǒng)治和主導(dǎo)世界CPU市場30多年。Intel公司是世界CMOS半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)明者，是世界最高水平的半導(dǎo)體制造公司。其經(jīng)營模式主要以研發(fā)并生產(chǎn)通用CPU成品的方式供應(yīng)其他電子整機廠家，主要用戶遍布世界。其最新推出的第三代酷睿處理器Ivy Bridge，采用了22納米CMOS工藝，內(nèi)含14億個晶體管，并首次采用了3D晶體管技術(shù)，開始在立體方向進行布線布局。 （2）另一種是MIPS架構(gòu)，其知識產(chǎn)權(quán)歸美國MIPS公司所擁有。1985年第一塊MIPS處理器（R2000）誕生后，原本主要用在高端服務(wù)器領(lǐng)域，現(xiàn)在也開始向中低端消費領(lǐng)域發(fā)展，積極推出適用于數(shù)字家庭、網(wǎng)絡(luò)、單片機和其他應(yīng)用的產(chǎn)品，目前MIPS架構(gòu)版本主要有MIPS32和MIPS64兩款。該公司經(jīng)營模式主要以嵌入式設(shè)計服務(wù)和向用戶提供CPU架構(gòu)使用授權(quán)的方式來進行。 （3）ARM公司（Advanced RISC Machines Limited）于1990年成立，其設(shè)計出了適合多種應(yīng)用整機的嵌入式CPU，其經(jīng)營模式是只出售CPU的“硬核”，這種設(shè)計好的CPU產(chǎn)品，用戶無法對其進行更改，用戶要么直接在芯片廠進行流片生產(chǎn)，要么嵌入到用戶正在開發(fā)的系統(tǒng)芯片的設(shè)計中，被稱為“可用于生產(chǎn)芯片的技術(shù)授權(quán)”。一般情況下ARM不出售“CPU架構(gòu)”服務(wù)，因為這是ARM的看家本領(lǐng)。ARM在低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域居世界領(lǐng)先地位。 這3種架構(gòu)CPU技術(shù)在發(fā)展中相互借鑒、相互補充、不斷提高，推動世界CPU市場由過去Intel一家獨大向技術(shù)日益普及、產(chǎn)品更加多極和應(yīng)用更加個性化方向發(fā)展。 群雄四起：多數(shù)CPU源自三家商業(yè)授權(quán) 蘋果公司iPhone和iPad在商業(yè)上的巨大成功，標(biāo)志著一個新的世界IT消費趨勢的到來，表明以往千篇一律的Windows界面為主導(dǎo)的需求趨勢，正在向表現(xiàn)自我、風(fēng)格各異的個性化方向發(fā)展。 移動手機、個人電腦和家用電視都在向智能化和三網(wǎng)融合的方向發(fā)展。而現(xiàn)今的半導(dǎo)體技術(shù)，特別是集成電路SoC技術(shù)的發(fā)展，更加推波助瀾，支撐和挑戰(zhàn)著一個個技術(shù)難關(guān)，使這種新的應(yīng)用需求在一步步由夢想變成現(xiàn)實的過程中，不但性能不斷提高，而且成本也在快速下降，從而激發(fā)出更大的需求。需求趨勢和半導(dǎo)體技術(shù)進步二者即相互依存，又相互激發(fā)，共同作用，把終端產(chǎn)品和消費趨勢推向一個又一個嶄新的發(fā)展階段。 個性化時代的終端產(chǎn)品需要什么風(fēng)格的整機？表面上看這主要是產(chǎn)品外觀設(shè)計和軟件操作流程方面的事情，實則最終是由CPU的功能來實現(xiàn)的，這才是最核心的部分，也是眾廠家競爭的最重要的主戰(zhàn)場。它不斷變化著，一浪高過一浪地向前發(fā)展著，不斷孕育著風(fēng)騷一時的新類型、新模式企業(yè)的誕生。 現(xiàn)今的社會信息化已經(jīng)發(fā)展到了這樣的階段，數(shù)字地球、智能化社會、云計算、3D顯示、視覺識別、高清數(shù)字電視、大數(shù)據(jù)處理和管理、IPv6互聯(lián)網(wǎng)、新一代智能終端、物聯(lián)網(wǎng)、基因工程等，這些都建立在超大信息量的處理基礎(chǔ)上。僅僅一張3D高分辨率圖片就需要巨大的計算量，如果沒有圖形加速顯卡上的圖形CPU處理器的協(xié)助，只用現(xiàn)有的X86架構(gòu)模式的CPU來處理，那么還沒等處理完，電腦使用者很可能早就等得不耐煩了。而這樣的事情在數(shù)字娛樂、電子游戲、工程制圖、計算機仿真、3D顯示、高清電視、視頻識別、基因分析、新一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新的應(yīng)用面前，將成為時刻都在發(fā)生的最最平常的事情。 有人預(yù)計今后10年內(nèi)，由于物聯(lián)網(wǎng)和新一代互聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用，人類社會的信息總量將會比目前高出2～3個數(shù)量級。現(xiàn)有的3種主要CPU架構(gòu)中，都需要進一步發(fā)展，才能勝任今后的應(yīng)用需求。 展望今后新的應(yīng)用趨勢和個性化需求，不管是個人終端產(chǎn)品還是新的需求領(lǐng)域，這些產(chǎn)品都必須以超大信息量的處理為基本前提。因此，時代即呼喚擁有更強信息處理能力的通用CPU產(chǎn)品，同時也在呼喚更能滿足面向不同目標(biāo)客戶群體的個性化專用CPU產(chǎn)品，以此來滿足不同人群、不同領(lǐng)域的個性化產(chǎn)品需求。 目前，在世界CPU領(lǐng)域，過不幾天就有公司宣布自己的新CPU產(chǎn)品問世，并用在了智能終端或者其他產(chǎn)品上，形成了八仙過海、各顯神通的極其活躍的競爭局面。僅我國內(nèi)地就有10多家知名的CPU研發(fā)和設(shè)計單位，如中科院計算所、北大眾志、國防科技大學(xué)、上海高性能集成電路設(shè)計中心、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、蘇州國芯、杭州中天、北京君正、深圳華為、福州瑞芯、中國航天科技集團公司、江南計算所等。國外的CPU企業(yè)中，除Intel、MIPS和ARM3家主要的通用CPU公司外，在專用CPU方面，如博通、高通、英偉達、德州儀器、Marvell、MTK、瑞薩、NEC等，都有其智能手機CPU及其他領(lǐng)域的專用CPU產(chǎn)品。 雖然大部分公司的CPU產(chǎn)品大多都源自前面我們提到的3家公司的CPU架構(gòu)之一的商業(yè)授權(quán)，但其中也不乏擁有獨立產(chǎn)權(quán)、另辟蹊徑的公司。例如：我國北大眾志的Unicode就是一種全新的完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)CPU指令集，上海高性能集成電路設(shè)計中心的申威1600CPU也是完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，還有中國航天科技集團公司的航天衛(wèi)星用CPU等，都是在CPU領(lǐng)域通過自主創(chuàng)新而開辟出一片新天地的CPU典型創(chuàng)新范例。 另外，在智能手機領(lǐng)域，博通的手機CPU市場份額就遠超Intel；在工業(yè)控制方面，NEC的專用CPU也有其獨到的表現(xiàn)；在汽車電子領(lǐng)域，瑞薩CPU也表現(xiàn)不俗。 值得注意的是韓國三星電子，雖然目前已經(jīng)推出了主頻2GHz的Exynos5250手機芯片，采用ARM新雙核Cortex-A15處理器架構(gòu)設(shè)計，已經(jīng)領(lǐng)先于其他公司。但更值得關(guān)注的是：據(jù)報道三星目前正在立足其先進的半導(dǎo)體制造技術(shù)，研發(fā)下一代全新的具有自主產(chǎn)權(quán)的通用CPU產(chǎn)品，以與前面的世界通用CPU三強公司進行競爭。 強國之路：國產(chǎn)CPU恰逢介入好時機 綜上，個性化的個人終端產(chǎn)品需求趨勢呼喚著個性化的CPU以適應(yīng)激烈的競爭，半導(dǎo)體和集成電路SoC技術(shù)的不斷發(fā)展使這種以前難以企及的愿望一步步變成了現(xiàn)實。擁有了先進的CPU產(chǎn)品支撐，廠家就可以比較容易開發(fā)出能夠領(lǐng)先于同業(yè)的與眾不同的個性化整機產(chǎn)品，而且在成本方面，比從市場上外購CPU可能要便宜許多。 任何一家或者幾家CPU廠家來壟斷這一領(lǐng)域在今天和今后已不可能。其原因之一是半導(dǎo)體技術(shù)進步和CPU技術(shù)的普及使這一領(lǐng)域的資金門檻和技術(shù)門檻都已變得相對低廉，不再像以前那樣難于逾越，許多廠家現(xiàn)在都已經(jīng)掌握了CPU技術(shù)，并在新興的領(lǐng)域不斷取得突破；二是整機應(yīng)用的個性化趨勢需要個性化的CPU來實現(xiàn)其與眾不同的產(chǎn)品表現(xiàn)，這雖然可以用軟件設(shè)計來實現(xiàn)，但CPU基礎(chǔ)性支撐作用還是很關(guān)鍵的，單獨一家或者幾家CPU廠家要同時適應(yīng)千姿百態(tài)的世界個性化需求已不太現(xiàn)實。 今后的個人終端產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，均以處理大數(shù)據(jù)作為前提，目前世界三大CPU公司的現(xiàn)有CPU架構(gòu)在面向今后的需求和服務(wù)時，其CPU架構(gòu)本身都需要不斷改進和發(fā)展，以適應(yīng)更加個性化的大信息量應(yīng)用需求趨勢。因此，他們也面臨與新進入的企業(yè)相同的技術(shù)問題，需要去克服，面對大數(shù)據(jù)處理問題，大家基本上處在同一起跑線上。 這為我國剛剛起步的CPU產(chǎn)業(yè)提供了千載難逢的介入機會。我國的IPv6還待部署，物聯(lián)應(yīng)用才剛剛開始，三網(wǎng)融合也剛剛推行，智能手機和未來的智能終端市場廣闊，這些為國產(chǎn)CPU提供了巨大的應(yīng)用前景。 在我國邁向電子強國的前進路上，如何徹底突破長期盤亙在我們面前的有如蜘蛛網(wǎng)一般的國際CPU知識產(chǎn)權(quán)桎梏，變“坎”為“門”，從而在通向新境界、實現(xiàn)曾經(jīng)幾代人為之奮斗的電子強國之夢想，機會就在眼前。目前正是布局今后、決戰(zhàn)未來CPU市場的最佳時機，我國迫切需要從總體思路、技術(shù)路線和應(yīng)用推廣政策等方面進行總體部署。 第一，從國家層面適時推出促進CPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項規(guī)劃，加大對國產(chǎn)CPU設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用支持，激發(fā)全社會資金向該領(lǐng)域傾斜。 第二，在國家安全戰(zhàn)略和法律體系中明確CPU是國家安全產(chǎn)品，任何想要介入我國市場的國內(nèi)外CPU產(chǎn)品，都必須承諾其銷售的產(chǎn)品不得損害我國信息安全和國家安全，并遵守我國的國家安全法律和相關(guān)法律法規(guī)。 第三，名正言順地制定我國的反CPU技術(shù)壟斷法，對國際不合理的CPU技術(shù)壟斷現(xiàn)象說“不”。 第四，適時制定國家CPU產(chǎn)品標(biāo)準體系，推出可兼容國際標(biāo)準CPU指令集的我國國家標(biāo)準CPU指令集。結(jié)合我國國情和應(yīng)用民情，在國家標(biāo)準CPU指令集中增加一些在我國國情中特有的新指令，以形成具有我國特色的CPU知識產(chǎn)權(quán)體系。并發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，針對今后的發(fā)展需求，研發(fā)和建立與未來我國信息社會需求相適應(yīng)的中國國家標(biāo)準CPU架構(gòu)體系。 第五，鼓勵國內(nèi)外企業(yè)廣泛采用我國國家CPU標(biāo)準體系，為我國CPU企業(yè)提供與國際壟斷公司進行平等競爭的法律依據(jù)和知識產(chǎn)權(quán)交換機制。 總之，CPU之戰(zhàn)，不僅是一場關(guān)鍵電子產(chǎn)品之戰(zhàn)，而是一場影響我國國家安全和信息社會走向、通往電子強國之路的關(guān)鍵之戰(zhàn)，也是在今后相當(dāng)長一段時期內(nèi)，值得國家花大力量、集中資源進行放手一搏之戰(zhàn)。 盡快制定CPU產(chǎn)業(yè)多項規(guī)劃 國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃中把“發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，提高產(chǎn)業(yè)核心競爭力”作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的重要途徑和主要內(nèi)容，把“適應(yīng)國際需求結(jié)構(gòu)調(diào)整和國內(nèi)消費升級新變化，提高經(jīng)濟增長的質(zhì)量、效益和國際競爭力”作為戰(zhàn)略重點。這為今后我國IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展、邁向IT產(chǎn)業(yè)強國指明了方向。 大而不強、全產(chǎn)業(yè)效益普遍較低下的主要原因，就在于國際產(chǎn)業(yè)格局分工體系中，我國IT產(chǎn)業(yè)總的來說還處于低端加工領(lǐng)域一頭。2011年我國規(guī)模以上電子信息制造業(yè)主營業(yè)務(wù)收入7.49萬億元，利潤總額3300億元，而利潤率只有4.4%，不及3年期的銀行定期存款利率。這是我國IT產(chǎn)業(yè)的弱點，也是今后需要努力改變的工作重點。 只有拿下一個個戰(zhàn)略高地、攻克前進路上的一道道障礙才能逐步扭轉(zhuǎn)這種不利處境。CPU就是這樣一個長期橫在我國IT產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的一道極具挑戰(zhàn)意義的硬坎。不拿下這一戰(zhàn)略高地，我國將連最基本的信息安全都無法保障，更妄談邁向IT強國了。不過，發(fā)展的機會來了： 第一是個人終端產(chǎn)品需求個性化趨勢和集成電路SoC技術(shù)發(fā)展相呼應(yīng)，把IT產(chǎn)業(yè)推向了一個新的發(fā)展階段。隨著蘋果公司的強勢勝出，以往的Win-Tel聯(lián)盟正在被個性化需求大潮所沖擊，這一聯(lián)盟出現(xiàn)了過去數(shù)十年以來從未有過的最大的危機和松動，這為我國CPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了非常好的切入機會。 第二是今后的個人終端產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，均以處理大數(shù)據(jù)作為前提，目前居世界統(tǒng)治地位的3大CPU公司，他們的現(xiàn)有CPU架構(gòu)在面向今后的需求和服務(wù)時，也面臨其CPU架構(gòu)本身都需要不斷改進和發(fā)展的新的技術(shù)問題，需要去克服，大家基本上處在同一起跑線上。 第三是我國未來巨大的市場需求正在等待國產(chǎn)CPU去占領(lǐng)。我國的IPv6還待部署，物聯(lián)應(yīng)用才剛剛開始，三網(wǎng)融合也剛剛推行，智能手機和未來的智能終端市場廣闊，這些為國產(chǎn)CPU提供了巨大的應(yīng)用空間。 第四是國家的支持和業(yè)界研發(fā)人員的共同努力。近年來我國在CPU領(lǐng)域已取得了長足的發(fā)展，具備了向新的更高目標(biāo)前進的一定基礎(chǔ)。國家大力鼓勵、支持和倡導(dǎo)各種創(chuàng)新，為發(fā)展國產(chǎn)CPU產(chǎn)品提供了前所未有的創(chuàng)新氛圍。 因此，眼下正是布局今后、決戰(zhàn)未來CPU市場的最佳時機。建議國家有關(guān)機構(gòu)應(yīng)盡快從總體思路、技術(shù)路線和應(yīng)用推廣等方面進行CPU總體部署。盡快制定CPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃，激發(fā)和鼓勵社會資金向該領(lǐng)域傾斜；把CPU確定為國家安全產(chǎn)品；制定反CPU技術(shù)壟斷法；制定我國國家CPU產(chǎn)品標(biāo)準體系；鼓勵國內(nèi)外企業(yè)廣泛采用我國國家CPU標(biāo)準體系；為我國CPU企業(yè)提供和建立與國際壟斷公司進行平等競爭的法律依據(jù)和知識產(chǎn)權(quán)交換機制。 我們相信，在國家的大力支持和業(yè)界的共同努力下，我國CPU的明天一定會更加美好。 微觀點 @英特爾Mark Bohr：英特爾的Ivy Bridge處理器是采用英特爾3閘22納米制程生產(chǎn)；無晶圓廠（fabless）半導(dǎo)體業(yè)經(jīng)營模式已經(jīng)快到盡頭。他認為，臺積電最近宣布只會提供一種20納米制程，就是一種承認失敗的表示;而且該晶圓代工大廠顯然無法在下一個主流制程節(jié)點提供如3D電晶體所需的減少泄漏電流技術(shù)。他指出，晶圓代工模式正在崩潰，高通不能使用臺積電22納米制程技術(shù)就是例子。 @英特爾Kirk Skaugen：臺積電與GlobalFoundries的研發(fā)主管近日提出了很好的例證，證明3D電晶體架構(gòu)在14納米制程節(jié)點之前并非必要。臺積電表示，20納米節(jié)點并沒有足夠的回旋空間可創(chuàng)造高性能制程與低耗電制程之間的明顯變化。對于臺積電的20納米制程計劃，高通沒有發(fā)表評論;但高通確實在最近財務(wù)季報發(fā)表會上表示，該公司無法從臺積電取得足夠的28納米制程產(chǎn)能以應(yīng)市場需求，因此正尋求多個新代工來源，并預(yù)期能在今年稍晚正式上線。 @Good Technology高級副總裁John Herrema：企業(yè)可能更愿意使用iOS操作系統(tǒng)而不是安卓系統(tǒng)，因為與安裝了安卓系統(tǒng)的設(shè)備相比，iPhone和iPad的整體操作更簡單。他解釋道，許多款智能手機和平板電腦都運行不同版本的安卓系統(tǒng)，管理起來難度大，而蘋果的iOS操作系統(tǒng)則更統(tǒng)一。他說，在上個季度，iPhone是AT&T、Verizon和Sprint公司最暢銷的智能手機，有很多客戶在工作場所使用iPhone。 |
