中国为什么造不出顶级的CPU?

l刘祖德


中国有自主研发的电脑处理器,叫龙芯,我正好用过。


说实话,无论是性能上,还是实际使用,龙芯都和英特尔差距很大。


首先,我们用电脑都有需求,工作要用微软的 office,听歌用 qq 音乐,编辑图片要用photoshop,而这些常用软件,在龙芯电脑都没有!


为什么呢?因为龙芯不能用 x86 架构,而绝大多数软件都是基于 x86 架构开发的。


英特尔和 AMD 垄断了 x86 架构。再加上同为美国企业的微软,全世界的 PC 市场,其实都是在 Intel 和微软打工。


中国的龙芯,即使造出来了,也面临没有软件可用的情况,所以卖不出去。


龙芯的性能也弱。现在龙芯最强的处理器应该是 3A3000,参数如下,比英特尔几年前的产品都弱,完全没法同台竞技。


主频只有 1.5GHz,英特尔只要愿意,做 5GHz 都不成问题。在峰值运算速度、晶体管数量等参数上,都落后于英特尔。



为什么英特尔这么强呢?看下图,纵轴是研发支出,英特尔是全球研发支出的科技企业之一。


华为能在手机处理器上有所突破,也是因为,华为是科技研发支出最高的中国企业。


英特尔有全球最顶尖的半导体设计团队,又舍得投入大笔资金研发,当然稳坐处理器老大的位子。


相比之下,中国的龙芯无论是团队实力,还是投入资金,都远逊于英特尔。


好在智能手机时代,华为的麒麟处理器,可以叫板美国的高通。如今的中国,企业只要舍得投入研发,就能有所突破。


陆家嘴文青


CPU作为电脑内部的最具核心技术的芯片,本身设计难度就很大,而且近几年高端芯片的制造费用也是越来越高,本来中国的芯片制造就落后老美好几十年,现在要追赶仍然极其困难。

华为、小米等几家厂商近几年研发出了自己的手机CPU,从这方面来讲国产移动芯片的制造设计上确实有了不小的进步,像华为的麒麟芯片的性能已经距离骁龙等高端芯片越来越接近了,未来赶超的希望还是很大的。但是不要忘了一点,这仅仅是手机芯片,芯片面积小,制造难度和复杂程度低,还有ARM的架构打包授权,整体门槛相比PC端的CPU差距甚远。

如今国产CPU芯片面临的情况相比前几年有更多的机遇也有更多的挑战。

1、老生常谈了,X86架构的垄断,目前只有英特尔和AMD可以制造,中国现在仍然没有能力研发自己的架构(这一点确实是太难了,即使有了自己的架构,能不能让Windows稳定运行,能不能让广大软件开发者来兼容你的架构,构建生态环境是更大的难题),所以龙芯依然是选择了别人的MIPS架构进行艰苦的研发探索。

2、最新的龙芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架构打平,整体性能和兼容性也有待商榷,1.5G的频率好不容易达到了,然而英特尔的U都快奔5G去了,接下来的路任重而道远。

3、说道“制造”,这在CPU业界也已经属于很小一部分厂商的专属了,因为随着CPU制造工艺的升级,制造难度提升也越来越大,晶圆厂建设的耗资更是成几何数往上升。像英特尔能自主设计和生产制造的也就还有三星了,台积电很强大,但是主要做代工生产,像台积电这样有能力代工制造芯片的全球也就两三家,所以中国即使有能力设计出来先进工艺的龙芯,恐怕也得找个帮手给制造出来。

4、就像上面所说的,因为这几年PC市场增长缓慢,研发和制造难度提升,CPU技术的发展已经比较缓慢了,这也留给了国产CPU更多的时间追赶。

5、钱,钱,钱,还是钱,相比英特尔每年动辄100多个亿的巨额研发投入,龙芯的团队简直没法比,设计CPU对于设备、人才的引进非常关键,钱不是万能的,但是这一块没有足够的钱是万万不可的,这一点不必多说。

所以说,CPU国内目前是能造的,而且手机CPU已经有厂商做的不错,但是想设计制造出顶级的CPU也不是有钱就能解决的,技术的积累和生态环境的建设都是一个非常长期的过程,试想如果没有ARM,可能也无法诞生国产手机CPU,所以说核心架构技术是根本,如果在这方面难以突破,那就把目前能做的扎扎实实做好,把每一分钱都用到刀刃上,务实创新,相信国产CPU将来会有一天走进我们的千家万户。


嘟嘟聊数码


想看有趣又有料的数码科技资讯,点击右上角关注吧,微头条互动有抽奖哦~

中国是有自己的CPU的,叫做龙芯。和被人熟知的因特尔,AMD相比,龙芯的指令集全部来自MIPS,而常用X86架构的授权掌握在因特尔手里。

这一点在手机上也差不多,英国ARM公司把架构授权给海思,高通,联发科等,然后厂商再决定直接用公版,还是自己做点微调。比如国内华为的海思,小米的澎湃,也是基于授权下,再进行自己的设计。

设计是一方面,生产又是另一方面。中国是个制造业大国,但是再CPU生产这件事上,多年来却一直不太顺利。

主要源自《瓦森纳协定》中,40个成员国对它国出口敏感产品和技术的最终许可权,基本掌握再美国手里。而CPU制造中最为核心的设备之一:光刻机,在很长一段时间向中国的进口,是被成员国禁止的。所以,国内半导体的发展受到了严重的阻碍。即便不是生产CPU,国内晶圆厂的光刻设备,也是基本要依赖进口。

国内海思处理器的大部分是靠台积电代工完成,苹果A系列也是三星和台积电,猎户座和联发科也需要代工。在研发与生产方面,目前只有三星能做到自研自产一条龙。不过话说本来就是个需要分工的世界,大家各司其职,产品才能又快又好的被制造出来。

荷兰ASML公司作为目前光刻机市场的垄断者,击败了日本尼康,占据着80%以上的全球份额。而目前独步全球的EUV光刻机,也是ASML公司的产品。按照目前的情况来看,虽然年初已经有一台ASML生产的光刻机运抵厦门,但并非是光刻机中的王牌。毕竟从顶级光刻机至少1亿美金的报价和国内这台1亿人名币的售价来看,国内拿到的应该是中低端产品,或许想要打破《瓦森纳协定》对国内半导体的阻挠,还需要漫长的时间。


找靓机


再次科普一下,中国不是造不出顶级CPU,搞不定的是操作系统,缺的是生态、生态和生态。


CPU、操作系统和软件生态


中国的超算排名世界第一,用的是国产的CPU,单核性能不够用“众核架构”提升性能,单块集成了260核的申威SW26010 CPU让我们在超算领域碾压了美国。


为什么超算能做到第一?因为超算的应用相对简单,主要是用在科学计算,配套的操作系统和软件生态都相对简单,只要算力足够其它都不是大问题。


但是个人电脑和手机上通用型CPU就是另外一件事情了。拿电脑CPU举例,就算我们有钱、有人、有决心(事实上也有),做出来的CPU一旦要跑Windows马上就会面临所谓的“x86专利陷阱”。运行Windows以及之上的千千万万的软件需要CPU兼容x86指令集,而x86指令集基本上已经被Intel一家控制并设置了各种专利保护和技术壁垒。为了避免垄断问题Intel还间接扶持了AMD共享x86指令集,后来者再想进入根本没有可能。


能不能绕过Intel的x86指令集?可以,龙芯就是这么干的。买断了MIPS指令集完全自主研发CPU(性能也还可以),但是因为无法运行Windows,只能在党政军市场中求生存。


这就是所谓:绕的过Intel,跨不过微软。


而今天的情况是:绕的过ARM,做不出安卓。


CPU和操作系统是一个硬币的两面,中兴事件告诉了我们自主研发芯片的重要性,但是只有有了自己的操作系统,才能有自己的生态,才能称得上真正的自主、可控。


更重要的是,CPU、操作系统、应用软件构成的生态才是中国需要努力赶上的;没有生态,光有芯片是很难有所作为的。


事实上,目前国产PC操作系统也有不少,例如:深度Linux(Deepin)、startOS(起点操作系统)、优麒麟(UbuntuKylin)、中标麒麟(NeoKylin)、银河麒麟等等,但是在软件生态上还是和微软的Windows没法比。当然,我们可以在党政军市场上先用起来,一方面是为了国家安全,另一方面对于普通办公而言,全国产的CPU + 操作系统 + 办公应用已经足够应付。



中国芯、操作系统和软件生态未来的机会在哪里?


芯片要发展这点毋庸置疑,但之前也说过光有芯片还是无法形成闭环,必须要有操作系统配合。而操作系统主要是算法和逻辑,不涉及任何基础工艺(芯片制造在这个方面受到限制),对我们来说从这个单点突破可能更实际。例如:


1. 云计算的操作系统 - 基于KVM开源架构的云计算操作系统,可以挑战Wintel的垄断。以后个人电脑都是瘦客户端了,国产CPU + 基于Linux的桌面云操作系统 + 云计算完全可替代目前个人电脑里面的Intel CPU + Windows + 软件。


2. 物联网、车联网操作系统 - 这个全新领域中国和欧美是同步的,还没有被谁垄断,阿里的YunOS(现在叫AliOS),百度的Apollo开放平台已经开始抢占高地。


3. AI机器人操作系统,目前还是无人区。


可以预见的是,未来的生态会逐渐从PC和智能手机转向云计算、物联网、无人驾驶、可穿戴设备、AI机器人等新的领域。虽然现在别人设置了种种障碍,但这个世界一直在变,我们只要在新趋势中抓住新的机会就可以打破垄断,自主发展。



高挺观点


造成这样的因素很多,环境、科研能力、人才、CPU生态以及CPU的技术复杂性等等。其中CPU的复杂性与生态是重要因素。

这些年来,国内已经有有龙芯、飞腾、申威等老牌设计单位,也有兆芯、宏芯这些新秀,还有在商业上非常成功的海思、展讯等ARM阵营厂商。都开始涉足CPU研发,但是与英特尔之间还有一段距离。

首先来看技术方面。比如兆芯国产X86通用处理器的成功自主研发和量产,令国产处理器在性能方面完成了一次跨越式的提升,但是其中X86是AMD进行授权,AMD将向合资公司提供x86芯片技术许可和必要的技术帮助,生产的芯片只面向中国市场销售。作为回报,AMD最高可获得2.93亿美元许可费和版税收入。甚至兆芯C4600 cpuinfo的信息显示:设计厂商为美国Centaur,微结构是VIA的以赛亚。

具体来看看国产CPU:

1. 龙芯这种从下到上都是自主设计,指令集虽然是模仿的,但也勉强算是自主的,现代CPU架构下指令集的差异性已经不大了。

2. 用开源的硬件方案的,代表类型有SPARC架构下的一些CPU,比如神舟飞船上用的就是这类,拿别人开源的东西改改就可以用了。

3. 直接买别人的硬件方案,这了指的是买了全套东西的那种,代表类型有alpha架构,也就是申威系列,太湖之光用的。

4. 拿别人的授权,然后生产CPU的,代表类型是华为海思这种,拿到ARM的授权,然后重新设计的,虽然ARM会提供公版,但像拿来直接用还是有点难度的。

5. 破解、抄袭、打磨别人家的CPU的,有一些研究所在做。

国产处理器“取代”Intel、AMD等国际公司的处理器一直是国家的战略和梦想,因为生态体系的缺乏,中国发展自己的处理器也只能是“摸着石头过河”,这个石头就是国外已经发展的处理器指令集。多年前龙芯处理器的架构师胡伟武博士也解释过:“我们CPU也是可以做世界第一的,而且有,关键就是没法用,用户不用你。”软件生态的现实决定了国产处理器不可能从0开始研发。


科技之窗


CPU作为电脑内部的最具核心技术的芯片,本身设计难度就很大,而且近几年高端芯片的制造费用也是越来越高,本来中国的芯片制造就落后老美好几十年,现在要追赶仍然极其困难。

华为、小米等几家厂商近几年研发出了自己的手机CPU,从这方面来讲国产移动芯片的制造设计上确实有了不小的进步,像华为的麒麟芯片的性能已经距离骁龙等高端芯片越来越接近了,未来赶超的希望还是很大的。但是不要忘了一点,这仅仅是手机芯片,芯片面积小,制造难度和复杂程度低,还有ARM的架构打包授权,整体门槛相比PC端的CPU差距甚远。

如今国产CPU芯片面临的情况相比前几年有更多的机遇也有更多的挑战。

1、老生常谈了,X86架构的垄断,目前只有英特尔和AMD可以制造,中国现在仍然没有能力研发自己的架构(这一点确实是太难了,即使有了自己的架构,能不能让Windows稳定运行,能不能让广大软件开发者来兼容你的架构,构建生态环境是更大的难题),所以龙芯依然是选择了别人的MIPS架构进行艰苦的研发探索。

2、最新的龙芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架构打平,整体性能和兼容性也有待商榷,1.5G的频率好不容易达到了,然而英特尔的U都快奔5G去了,接下来的路任重而道远。

3、说道“制造”,这在CPU业界也已经属于很小一部分厂商的专属了,因为随着CPU制造工艺的升级,制造难度提升也越来越大,晶圆厂建设的耗资更是成几何数往上升。像英特尔能自主设计和生产制造的也就还有三星了,台积电很强大,但是主要做代工生产,像台积电这样有能力代工制造芯片的全球也就两三家,所以中国即使有能力设计出来先进工艺的龙芯,恐怕也得找个帮手给制造出来。

4、就像上面所说的,因为这几年PC市场增长缓慢,研发和制造难度提升,CPU技术的发展已经比较缓慢了,这也留给了国产CPU更多的时间追赶。

5、钱,钱,钱,还是钱,相比英特尔每年动辄100多个亿的巨额研发投入,龙芯的团队简直没法比,设计CPU对于设备、人才的引进非常关键,钱不是万能的,但是这一块没有足够的钱是万万不可的,这一点不必多说。

所以说,CPU国内目前是能造的,而且手机CPU已经有厂商做的不错,但是想设计制造出顶级的CPU也不是有钱就能解决的,技术的积累和生态环境的建设都是一个非常长期的过程,试想如果没有ARM,可能也无法诞生国产手机CPU,所以说核心架构技术是根本,如果在这方面难以突破,那就把目前能做的扎扎实实做好,把每一分钱都用到刀刃上,务实创新,相信国产CPU将来会有一天走进我们的千家万户。


≒蕜傷→洎欺


这得从法律,投资模式,社会教育等多重层次来探讨。

法律环境

在中国,抄袭的法律成本极低,任何知识产权都没有多大的价值,更有一些巨头公司是靠着抄袭剽窃一路发展而来,如腾讯,小米等

这样的法律环境下,造成了大部分公司以抄袭为主而非自主研发,即便是目前国产的龙芯,亦或者华为手机芯片,都是在抄袭剽窃的基础上发展而来。

投资环境

资本投资的最终目的是资本升值,在知识产权法的作用几乎为零的情况下,资本不愿意投资像芯片研发这种风险极大的行业。

同时,中国资本环境更倾向于“炒作经济”,而炒作经济以其风险低、利润高的优势,吸引了大量资本投资。从而只有少数民间资本愿意投资于科技研发。

体制环境

既然民间资本不愿意投资科技研发,那么只能由政府带动,但是政府投资由于受到体制的制约,并不能够吸引到优秀的研发人员。

教育环境

像芯片研发这种高精尖技术所需的人才,必须经过系统化的教育才能够培养出来,但是中国教育整体状况属于应试教育,而应试教育的弊端便是与现实脱节,学生更加倾向于研究如何做考题,而非日后做研究,以至于在这种教育环境下,无法培养出优秀的芯片研发人才。


王眼世界观


CPU作为电脑内部的最具核心技术的芯片,本身设计难度就很大,而且近几年高端芯片的制造费用也是越来越高,本来中国的芯片制造就落后老美好几十年,现在要追赶仍然极其困难。

华为、小米等几家厂商近几年研发出了自己的手机CPU,从这方面来讲国产移动芯片的制造设计上确实有了不小的进步,像华为的麒麟芯片的性能已经距离骁龙等高端芯片越来越接近了,未来赶超的希望还是很大的。但是不要忘了一点,这仅仅是手机芯片,芯片面积小,制造难度和复杂程度低,还有ARM的架构打包授权,整体门槛相比PC端的CPU差距甚远。

如今国产CPU芯片面临的情况相比前几年有更多的机遇也有更多的挑战。

1、老生常谈了,X86架构的垄断,目前只有英特尔和AMD可以制造,中国现在仍然没有能力研发自己的架构(这一点确实是太难了,即使有了自己的架构,能不能让Windows稳定运行,能不能让广大软件开发者来兼容你的架构,构建生态环境是更大的难题),所以龙芯依然是选择了别人的MIPS架构进行艰苦的研发探索。

2、最新的龙芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架构打平,整体性能和兼容性也有待商榷,1.5G的频率好不容易达到了,然而英特尔的U都快奔5G去了,接下来的路任重而道远。

3、说道“制造”,这在CPU业界也已经属于很小一部分厂商的专属了,因为随着CPU制造工艺的升级,制造难度提升也越来越大,晶圆厂建设的耗资更是成几何数往上升。像英特尔能自主设计和生产制造的也就还有三星了,台积电很强大,但是主要做代工生产,像台积电这样有能力代工制造芯片的全球也就两三家,所以中国即使有能力设计出来先进工艺的龙芯,恐怕也得找个帮手给制造出来。

4、就像上面所说的,因为这几年PC市场增长缓慢,研发和制造难度提升,CPU技术的发展已经比较缓慢了,这也留给了国产CPU更多的时间追赶。

5、钱,钱,钱,还是钱,相比英特尔每年动辄100多个亿的巨额研发投入,龙芯的团队简直没法比,设计CPU对于设备、人才的引进非常关键,钱不是万能的,但是这一块没有足够的钱是万万不可的,这一点不必多说。

所以说,CPU国内目前是能造的,而且手机CPU已经有厂商做的不错,但是想设计制造出顶级的CPU也不是有钱就能解决的,技术的积累和生态环境的建设都是一个非常长期的过程,试想如果没有ARM,可能也无法诞生国产手机CPU,所以说核心架构技术是根本,如果在这方面难以突破,那就把目前能做的扎扎实实做好,把每一分钱都用到刀刃上,务实创新,相信国产CPU将来会有一天走进我们的千家万户。

科技的发展本身就不是一蹴而就的,需要一个漫长的过程,这其中需要很多方面的支持,也会遇到很多很多的困难。自从电子科技发展的浪潮以来,不管是在电脑领域还是手机领域,核心技术也就是中央处理器一直是被国外确切的说是被美国垄断。

一方面是美国的人才储备确实无可比拟,汇聚了全球最顶尖的人才,所以任何领域,一直是美国走在前列,其实不光中国,全世界其他的国家也都受困于核心技术的。电脑领域被英特尔把持,手机领域的顶级处理器是被美国的高通所把持。

这是长期的技术领先以及市场地位所造成的,而且垄断地位一直持续了很长时间。不过我们确实应该理解,毕竟我们在科技创新领悟与美国等发达国家还是有差距的,所以在认清差距的同时,我们也不应该自暴自弃。

而且我觉得近几年不管是国家还是中国的民族企业,越来越来越重视科技创新,研发和创新投入持续增加,已经逐渐在赶超了,在处理器领域,确实与这些巨头的差距在不断的缩小。现在华为的海思麒麟处理器其实性能等完全不输高通了,而且小米也是一直在研发自己的松果处理器,台湾的联发科和英伟达也是在努力追赶着,相信不久的将来,华为的海思麒麟一定可以赶上甚至超过高通的。所以一起期待的,也为国产品牌加油打气。

220评论

小跃546738811-10 18:56

23赞

上次我听胡伟武说的时候就是,cpu无非就是那么几个部件,但就是英特尔牛,英特尔甩开AMD是在2012左右吧吧,慢慢的甩开,这与alpha的工程师加入英特尔有直接关系的,现在我们可以看到AMD早已不是英特尔的对手了,甚至最近AMD的GPU工程师还被英特尔给挖走了,另外英特尔有世界第一的荷兰光刻机供应,英特尔不能不牛,至于国产龙芯,胡伟武老师说我们已经在进步了,只不过还不能跟英特尔比,英特尔就是牛没办法,我们发展时间太短了,其实仔细想想,七八年前,英特尔也没现在这么牛,那时候还是奔腾,英特尔酷睿牌子是12年左右alpha工程师加入后才出现的牌子,只有酷睿才是胡老师看得起的架构,其他奔腾系列都是很烂的架构,事实上也是这样大多数人都是买的酷睿系列,而这一系列正是alpha工程师创造的架构,除了酷睿,其余什么奔腾,凌动,都是很烂很老套的微结构,他的ROB,保留站这些都是简单搭配,多发射,动态调度以及增加寄存器等等手段我们都用上了,甚至花的代价还不比英特尔酷睿差,酷睿192项的ROB我们128项,酷睿寄存器堆54项,我们国家龙芯浮点32项,定点32项,再加32项加起来96项这寄存器不比酷睿少,性能不亚于奔腾,但是,很可惜我们需要磨炼。至于酷睿系列,真的是alpha工程师的真功夫了,最后,中国不是做不出顶级cpu,而是需要时间,事实上,我们国家的cpu已经有了奔腾的水平,奔腾也不过是七八年前的主流cpu,所以我们国家一定可以的。只不过还没有摸清门道。加油!十年内,我相信可以超越,因为明年18年的时候荷兰光刻机已经同意卖给中国了,加油!^0^~


陕西新华的杠精一枚


我们当然能造出不错的处理器。“能用”的范围很广,如果对于超算来说,那肯定能用,用起来也还行,但是消费级市场可没那么好伺候啊...处理器造出来没有生态...没有x86授权先天不足...制程工艺跟不上...瓦森纳协定的封锁,我们也拿不到先进光刻机之类的设备,现在中国也只能量产28nm晶圆,大洋彼岸都10nm了...不是我们造不出来好的CPU,是我们适应不了大洋彼岸的企业们制定的规则。现在全世界的PC已经都基本成为定局,包括各种各样的接口,软件。重建一个新生态是不现实的。就拿PC来说,我造出来一颗处理器,发现只能运行自家的OS,就算是LINUX改吧。就这样一台运行linux的电脑,玩不了游戏,显卡就更难受了,自己开发个图形接口吧,太贵,太麻烦,用opencl,opengl是不错,那我问你,游戏玩啥,没有dx咋玩游戏?坦克大战?还是玩微软模拟飞行?办公软件可能只剩下WORD PPT几个还能用了,PR AE PS都得跪。难不成在自己开发一套软件和游戏不成?这工作量,和重建现在的生态有什么区别吗...现在的生态可是全球几亿人花了几十年建立的,那中国的几十万工程师需要花多少年?


老子是男版锐雯


因为我们是目标型研发,而不是竞争性研发,在研发CPU上面,我们一直采用的是追赶模式,以为追上了就是成功了,结果龙芯追了这么多年,越追被甩的越远。

CPU,英特尔曾经提出过摩尔定律,每24个月CPU更新一次,如今显然有些放缓,芯片优化也加进来,周期有所延长,但是甩开你目标性研发简单快捷,方便,有时候英特尔还会停下来等一等AMD,因为毕竟垄断官司还不如养个对手。

所以中国为什么造不出CPU,有人说是光刻机不出口给你,其实这早就不是一个问题,国内代工兴盛蓬勃,我们仅仅是依赖进口,而英特尔难道不也是进口的光刻机,这还是在研发上出了问题,

好的尝试是寒武纪,坏的尝试也是寒武纪,我们终于了解了竞争的重要性,但是我们不知道其实竞争也要看起点的,最好的方法其实就是华为收购麒麟芯片,而不是从零开始走,但是手机芯片好在高通华为在同一地平线,CPU除了AMD还有什么可以运作的标的吗?

其实还是没有,倒是很建议大公司去打AMD的主义,这家企业比英特尔多一个GPU,不过博通收购不了高通,你不复杂点你也吃不下AMD,作为一个目标的确比研发省事。