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CPU三大流派争锋:如何找到中国信创产业发展的最优解?

misa2 03-26 4次浏览 0条评论

近几十年来,国内IT产业发展非常快,从通用软硬件到专为各行各业开发的解决方案,都形成了浩大的市场规模。不过应该看到,尽管国内IT厂商在市场上占据了较大份额,但底层协议、技术准则、架构、生态等基础环节仍然大多数由国外IT巨头牢牢把握,平时使用会面临诸多安全风险,国际形势动荡则轻易受到美国的制裁打压。

为追求破局,中国多年来一直在积极推动建立自主把握的IT底层架构和准则,打造不受制于人、开放生态的信息技术使用创新产业(信创产业)。信创产业的根在CPU,经过多年的积存,国内CPU目前形成了ARM、X86、自研三大流派和华为、飞腾、龙芯、海光、兆芯、申威六大品牌的格局。从长远发展的角度出发,下一步国产CPU有必要通过产业资源的整合来做大做强。

三大流派,各有千秋

纵看国产CPU的三大流派,以龙芯为代表的自研派抉择的是自立门户。龙芯前期发展了MIPS指令集,2020年推出了完全自研的LoongArch指令集,在计算性能上也在不断升级,目前面临的主要问题是生态不够完全和丰盛。

X86技术目前在PC、服务器领域如日中天,不但芯片本身的技术成熟,适配厂商和软硬件产品也最多、使用最广泛。不过X86技术完全由美国厂商把握,国内兆芯、海光等厂商虽然获得了IP授权,但在此基础上推进信创并不可靠。近年来,美国在科技领域制裁打压国内厂商已成常态,X86授权随时可能被中断,届时一切努力都会付于流水。2022年6月,西北工业大学服务器被曝遭到美方情报机构进攻,对方对软硬件环境的熟悉程度表明,构建在X86之上的信创产品无法足够保证安全性。

相比之下,中国ARM派在自主性、生态和商业发展上更加均衡。一方面,华为、飞腾等国内厂商都拿到了ARM的永久授权,可以在现有的基础上继续地进行自研开发;另一方面,ARM+安卓生态在移动端拥有极为丰盛的使用品类,可以轻松迁移到桌面版ARM系统下。在商业化方面,华为、飞腾等都实现了规模出货,特殊是华为基于ARM技术打造的麒麟CPU已经被规模使用于华为擎云系列商用台式机、笔记本电脑等产品上。

立足当下,着眼未来

CPU多路出击固然展现了中国信创产业的创新能力,但也在很大程度上分散了资源和市场,为硬件适配、操作系统和使用软件的开发带来了不必要的困难,影响了国产IT生态的发展壮大。事实上,不但每家国产CPU都很难做大做强,相关配套产业也一直未能形成规模效应。据统计,2021年四季度的全球CPU市场大致是英特尔占3/4、AMD占1/4,国产CPU份额基本为0。由此可见,在经过了一段时间的分散探索之后,中国信创产业需要逐渐收敛技术路线,沿着一种最适合长期发展的道路走下往,为当下的中国市场提供可用、可靠的解决方案,也为未来国内信创产业的蓬勃发展奠定扎实的基础。

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通常认为,现在就是X86与ARM的路线之争,不过这其实并不是什么二选一的问题,而是市场发展到一定阶段后,出现了不同的解决方案来称心细分的客户需求而已。X86技术始于1978年,在长期迭代中成为了PC和服务器等市场的霸主,特征是高功耗、高性能、模块化,不过在低功耗、高性能、高度集成的移动计算时代处于下风。ARM平台则始于1994年,在高通、三星、华为、联发科的联手推动下,借助智能手机的兴起而一举超越了X86架构,占据了移动计算的霸主地位。目前来看,ARM在架构、指令集、开放性等方面都比X86更有优势,可以在提供同等算力的情状下减少功耗,称心绿色减排的总体需求。近年来苹果M1/M2芯片转投ARM,微软Surface开始提供高通ARM芯片版本,也表明IT行业及其客户对ARM系统的需求正在不断升温。

总的来看,X86的生态优势非常突出,但完全受制于人且安全性不可控,因此更适协作为过渡候选方案,同时与之共存的短板也是不可漠视的,例如:不可靠,安全风险高。但是目前生态优势,才得出顶多作为过渡候选方案。究竟一个步子不能迈得太大。ARM+Linux组合才是国产桌面系统比较理想的技术路线。首先ARM和Linux都是开放的,在此基础上做继续创新没有后顾之忧;其次,与ARM同行多年的安卓系统也是源自Linux,在国产操作系统基本都摘用Linux情状下,ARM架构无疑具有先天的亲和力;第三,Linux本身就支持多核多任务,可以高效利用ARM的多核架构,而且Linux在ARM架构下占用内存只有Wintel的1/4;第四,ARM+安卓生态有非常丰盛的使用,可以快速移植到ARM+Linux体系下,减少自建生态的艰难。

国产ARM+Linux发展迅猛

由于国内厂商对ARM的投进早、生态也比较成熟,目前国产ARM芯片在桌面和服务器领域的商用进展非常快。截至2022年11月,飞腾的ARM架构芯片已与国内55家厂商的操作系统、安全软件、使用软件、云平台、数据库等近百款产品完成了兼容适配,并在全国32个省市、128个部委单位投进使用。

国内互联网大厂阿里也在2021公布基于ARM架构推出自研的云芯片倚天710,这款芯片将主要用于阿里巴巴自己的云基础设施。云计算对CPU的需求有其特殊性,市场上主流的x86服务器由于CPU技术封闭、受限于英特尔和AMD两家给予商,导致云服务提供商无法对CPU和服务器做进一步优化,自研ARM芯片则可以让阿里在摘购成本和系统特性上形成差异性优势。

华为基于ARM架构开发的麒麟芯片更是广为人知,不但在手机市场上名扬四海,近年来在信创市场上也迅速崛起。早在2020年,华为就推出了一款面向政企客户的擎云台式机,这款产品搭载了麒麟990处理器、统信开发的Linux发行版UOS和华为自研的独立显卡,实测评分超出业界标杆25%,能效比优于业界标杆30%。在笔记本电脑领域,华为在2021年上半年推出了麒麟990芯片+UOS的擎云L410笔记本电脑,最近又传出将推出新一代擎云L420笔记本电脑的消息。估量擎云L420会配备5nm工艺制造的8核麒麟9006C处理器,这可是当前国产CPU中的顶级工艺水准。

长期以来,中国一直在鼓励自主ICT产业的发展,但是时至今日国内信创产业仍然非常弱小,其中既有技术性能不够用的影响,也有生态薄弱不好用的制约,但最根本还是市场浩大的惯性。这种惯性的力量是如此强大,以至于即使有性能更优、成本更低的ARM+Linux方案摆在面前,人们还是倾向于购买熟悉的Wintel组合。国内信创产业要真正发展壮大起来,一方面要改变分散推进的现状,把力量集中起来,在改良目的客户体验上做到极致,就像国产智能手机打败三星、苹果一样,让用户真正感受到替换带来的好处;另一方面,政府、学校、国企等承担国产化引领职责的行业也要真替换、真使用,真正把风尚引领起来。只有在国产IT企业、政府和市场的共同努力下,中国信创产业才有可能真正突出重围,做大做强。

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