談到CPU，國人心情是復(fù)雜的，其中不乏慷慨激昂要大干一番的豪情，也有很多恨鐵不成鋼的遺憾，在當(dāng)前全球貿(mào)易、尤其是中美貿(mào)易異常復(fù)雜的大環(huán)境下，更有擔(dān)心被限制、被攻擊的隱憂，關(guān)于CPU安全自主可控的聲音也越來越大。當(dāng)前，“中國應(yīng)該發(fā)展什么樣的CPU技術(shù)”的討論日趨熱烈，但是技術(shù)層面還能探討一二，說到商業(yè)上手段不外乎專項投入、市場壟斷、國家扶持，對CPU本身的特性、技術(shù)依賴、法律風(fēng)險、商業(yè)推廣上的考慮很少提及，因而陷入諸多迷思。筆者打算拋磚引玉，說說自己的一些看法。首先，從開源開始。

提到開源，國人的第一印象往往是：免費(fèi)下載，自由使用，不需要授權(quán)費(fèi)用，還有社區(qū)的支持，眾人貢獻(xiàn)一起把技術(shù)生態(tài)建立起來。殊不知，這些想法都是偏頗的，甚至有時是有害的。

事實上，在多年的運(yùn)營實踐中，開源社區(qū)本身也在探索更合理的運(yùn)作方式，來獲取商業(yè)公司的支持和技術(shù)反哺，當(dāng)今的開源社區(qū)運(yùn)作方式甚至可以類比于商業(yè)公司內(nèi)部經(jīng)營：

?基金會，類似于公司的管理層和董事會，作為開源生態(tài)體系的權(quán)威合法組織，協(xié)調(diào)技術(shù)演進(jìn)，定義公共接口，確定開源生態(tài)的授權(quán)條款和資源分配，把相應(yīng)的開源生態(tài)當(dāng)作商業(yè)品牌運(yùn)作。

?開發(fā)社區(qū)，類似于產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊，以委員會的形式管理，通過控制代碼的審核權(quán)和提交權(quán)來保證全球聯(lián)合開發(fā)和寫作模式，進(jìn)而推進(jìn)技術(shù)本身的演進(jìn)；注意：開發(fā)社區(qū)的核心開發(fā)人員大多數(shù)都是全職工作者擔(dān)任。

?商業(yè)公司，類似于產(chǎn)品交付和維護(hù)團(tuán)隊，負(fù)責(zé)將開源技術(shù)產(chǎn)品化，通過技術(shù)授權(quán)，維護(hù)升級等方式獲得商業(yè)利益；商業(yè)公司與主流社區(qū)保持著緊密聯(lián)系和互動，開發(fā)社區(qū)的核心開發(fā)人員大多數(shù)都是商業(yè)公司全職雇員擔(dān)任，以保證公司在技術(shù)趨勢和資源分配上的優(yōu)先權(quán)和影響力。

基于以上事實，我們探討一下CPU開源（包括Power，Sparc，MIPS，RISC-V等）給大眾可能帶來的迷思。

迷思之一：開源意味著免費(fèi)

Free 這個詞在英文的語境中，既有自由的涵義，也有免費(fèi)的涵義?？纯碐NU關(guān)于Free Software的定義：“要說一個軟件是‘自由’的，這意味著它尊重用戶的基本自由：自由地運(yùn)行這個軟件，學(xué)習(xí)和修改它，以及重新發(fā)布它的原版或修改版。這是個關(guān)于自由權(quán)利的問題，而非價格高低。”

事實上，開源的系統(tǒng)也受到各種授權(quán)協(xié)議的限制，包括GPL，BSD，Apache等，圍繞著開源的系統(tǒng)，需要足夠多的商業(yè)公司圍繞著開源的生態(tài)在做商業(yè)上的運(yùn)營，才能保證開源系統(tǒng)的長期投入和技術(shù)演進(jìn)。知名的Linux供應(yīng)商紅帽公司Redhat近期賣了340億美元的好身價，比軟銀收購ARM還多了20億美元，這家20億美元年收入的公司主要的商業(yè)模式，就是使用訂閱模式提供商業(yè)版的Linux操作系統(tǒng)，和基于操作系統(tǒng)的虛擬化平臺和云計算平臺。值得一提的是，MIPS/RISC-V可以免費(fèi)獲得指令集設(shè)計規(guī)范，但是具體的處理器芯片實現(xiàn)，是需要商業(yè)CPU IP公司正式授權(quán)的。另外，使用RISC-V的商標(biāo)，也是需要付費(fèi)的。

迷思之二：開源意味著自主

一個CPU芯片能夠保證自主需要看具體的場景定義：

?是否所有硬件實現(xiàn)代碼都是自己編寫或者充分審核的。

o在這個場景下，答案是肯定的，的確有可能所有的代碼都是自己編寫和審核。同樣，大多數(shù)商業(yè)CPU IP也能滿足同樣的要求：ARM和MIPS授權(quán)的CPU IP也是明文的RTL源代碼；國內(nèi)ARM和MIPS的授權(quán)客戶的CPU芯片同樣是自主可控的。

?是否CPU相關(guān)的配套軟件（編譯器等工具鏈）是自己編寫或者充分審核的。

o在這個場景下，答案是肯定的，的確有可能編譯器等工具鏈都是自己編寫和審核。同樣，大多數(shù)商業(yè)IP也能滿足要求：ARM和MIPS授權(quán)的CPU IP的配套工具鏈有開源社區(qū)(GNU)支持，源碼可以自由的下載和審閱。

?是否CPU設(shè)計不會遇到專利問題。

o在這個場景下，答案是不確定。開源指令集只能保證“指令集”相關(guān)的專利可以自由的使用。在CPU設(shè)計的具體實現(xiàn)中，具體的處理器設(shè)計和實現(xiàn)專利，也是不容忽視的。只能由商業(yè)IP公司來保證或者自己在設(shè)計中花費(fèi)足夠的精力去做專利檢索和排除。

?是否CPU未來的技術(shù)演進(jìn)可以由自己定義。

o在這個場景下，答案是不確定。前面說過了，公共接口定義，技術(shù)路線和資源分配是掌握在開源生態(tài)基金會手里的，商業(yè)公司無法主導(dǎo)技術(shù)路線的選擇和公共接口的定義，基金會是否有可能會趨向于某些主導(dǎo)公司或者組織的技術(shù)路線而讓整個聯(lián)盟都繳納相應(yīng)的專利費(fèi)用呢，只能說不能排除這種可能；

o是否有可能自組類似基金會的組織，從主線中拉出分支做為新的主線自己維護(hù)？這個的確滿足自主的要求了，但是開源生態(tài)最大的優(yōu)勢（軟硬件工具，操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件支持）也就喪失了，可能需要像Google之于Android系統(tǒng)一樣投入大量的人力維護(hù)自己的技術(shù)體系和商業(yè)體系，時間一長，這又和自己做一套指令集沒什么區(qū)別了。

迷思之三：開源意味著成熟穩(wěn)定

芯片行業(yè)是一個非常嚴(yán)謹(jǐn)，錯誤成本非常昂貴的行業(yè)：投片失敗，所有投入打水漂。無論是芯片，還是芯片內(nèi)部的IP部件開發(fā)，都需要大量的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，全面的測試和驗證，驗證的工作量往往占到整個芯片開發(fā)的70%左右。就算如此，設(shè)計的缺陷和使用上產(chǎn)生問題也在所難免，需要后繼的技術(shù)支持和缺陷修復(fù)才能保證芯片安全量產(chǎn)。在開源社區(qū)的分工上，這些工作是由商業(yè)公司完成的，至于商業(yè)公司本身能投入到什么樣的程度，確保什么樣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也許需要長時間大規(guī)模量產(chǎn)才能驗證。

另外需要強(qiáng)調(diào)的一點是軟件開源社區(qū)和硬件開源社區(qū)的差異，軟件開源社區(qū)可以容忍有限度的錯誤，并用快速迭代的方式去修正錯誤和增加新的功能，推動整個技術(shù)前行。硬件開源社區(qū)對錯誤的容忍度非常低，意味著很難用一個松耦合的方式整合第三方的資源進(jìn)行開發(fā)而是更傾向于一個完整的團(tuán)隊緊密配合進(jìn)行開發(fā)。

迷思之四：開源意味著豐富的生態(tài)系統(tǒng)支持

有道是做芯片很難，做核心芯片更難，做需要生態(tài)系統(tǒng)的CPU芯片，比大家想象得都要難。做成功的生態(tài)系統(tǒng)的CPU芯片要滿足三個門檻：

1、技術(shù)有足夠大的革新，解決當(dāng)前亟需解決的技術(shù)難題。

以英特爾為首的X86系統(tǒng)正是因為PC兼容機(jī)滿足了市場對個人電腦的需求而崛起的，當(dāng)時正在面臨工作站小型機(jī)不能進(jìn)入家庭和簡單辦公場景的問題。整個崛起的過程也經(jīng)歷了與MOTOROLA的競爭，與PowerPC聯(lián)盟的競爭，最后勝出的。

ARM公司的處理器，滿足了使用電池的移動設(shè)備對于極低功耗的需求，通過與MIPS的競爭脫穎而出，在手機(jī)和便攜設(shè)備領(lǐng)域開拓出了新的市場。而在所謂的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備領(lǐng)域，無論是ARM的32位MCU，還是傳統(tǒng)的8051類8位CPU，目前處于共存的狀態(tài)。滿足一部分物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備極低功耗的需求，目前業(yè)界更多寄望于制造工藝和存儲介質(zhì)的技術(shù)演進(jìn)來滿足。

2、商業(yè)模式要被業(yè)界廣泛的接受。

在PC時代，Wintel聯(lián)盟降低了個人電腦的使用門檻，普及了家用和辦公電腦的使用，通過橫向的整合讓整個PC產(chǎn)業(yè)鏈（硬件提供商，軟件提供商）受益，奠定了在PC產(chǎn)業(yè)的霸主地位。英特爾的優(yōu)勢在于，豐富的產(chǎn)品列表，前向兼容平臺，符合摩爾定律的性能增長，基于Windows和Linux的豐富生態(tài)系統(tǒng)。近幾年，由于虛擬化技術(shù)的完善，X86在一些專用處理器的領(lǐng)域也大有斬獲（比如網(wǎng)絡(luò)處理器）。

在移動通訊時代，ARM采取IP授權(quán)的方式，與以TSMC為代表的代工廠通力合作，回避了設(shè)計和生產(chǎn)芯片的技術(shù)和資源劣勢，與諸多新興IC設(shè)計公司合作，一起打造了整個ARM在移動終端上的生態(tài)體系，更借著智能手機(jī)的爆發(fā)增長建立了完整的生態(tài)支持。ARM的優(yōu)勢在于，不追求和Intel一樣把CPU的芯片設(shè)計，制造和銷售整合在一起，而是與IC產(chǎn)業(yè)的所有廠商合作，用IP授權(quán)費(fèi)和權(quán)利金的商業(yè)模式和業(yè)界合作伙伴共同分享成長收益。

3、有足夠的第三方和應(yīng)用方支持

一個CPU芯片在2~3年的開發(fā)周期中越過重重障礙，成功量產(chǎn)，芯片上市開始銷售，對于芯片廠商，問題可能剛剛開始。跑操作系統(tǒng)Kernel沒問題，內(nèi)部開發(fā)和使用的時候都驗證過了。編譯器的穩(wěn)定性和安全性問題，第三方的硬件驅(qū)動適配問題，開源的公共軟件庫的兼容問題，其他指令集應(yīng)用程序的移植問題，一些特殊的應(yīng)用（安全應(yīng)用，特殊硬件的加速應(yīng)用）的運(yùn)行問題，都需要CPU廠商長年的支持和修正。相對而言，相對閉源的體系雖然喪失了一定的靈活性，但是也保證了所有廠商開發(fā)和使用體驗的一致性。對大的OEM廠商，尤其是工業(yè)控制等高可靠性應(yīng)用場景的廠商，更傾向于長效的，穩(wěn)定的架構(gòu)來保證產(chǎn)品的長期可靠性。

迷思之五：開源意味著可能的彎道超車

經(jīng)過多年的發(fā)展，芯片行業(yè)已經(jīng)是一個規(guī)模巨大，應(yīng)用廣泛，分工明確，技術(shù)更新頻繁，年銷售額4000~5000億美元的行業(yè)。

1、從產(chǎn)業(yè)分工上看，EDA設(shè)計軟件，芯片設(shè)計（尤其是模擬芯片），制造設(shè)備，圓晶代工，封裝測試等領(lǐng)域，國外的廠商都經(jīng)過多年的發(fā)展，都占據(jù)了領(lǐng)先的地位。中國的芯片工業(yè)雖然在設(shè)計，制造和封測領(lǐng)域形成了一些規(guī)模不小的企業(yè)，但是都不成體系，并沒有形成類似日本當(dāng)年半導(dǎo)體行業(yè)一樣的閉環(huán)體系。

2、在一些基礎(chǔ)設(shè)施上，比如核心基礎(chǔ)零部件，先進(jìn)基礎(chǔ)工藝，關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上，還相對薄弱，沒有辦法通過簡單的復(fù)制解決高端芯片的問題。

3、在整個產(chǎn)業(yè)鏈上，芯片下游客戶大多是承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，因此一方面對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的發(fā)源地存在技術(shù)依賴，另一方面還處于消化吸收最新技術(shù)，追趕國際潮流的階段。

4、做為一個成熟的行業(yè)，在沒有出現(xiàn)革命性的需求變革之前，是很難培育出另一個完整的CPU生態(tài)的，而國內(nèi)產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)分工和基礎(chǔ)設(shè)施上的缺失，讓基礎(chǔ)技術(shù)有彎道超車的可能性的很低。更合理和務(wù)實的選擇的，是利用規(guī)模龐大的市場實現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)突破，利用技術(shù)需求重新定義本土的芯片，本土芯片的出貨來保證技術(shù)團(tuán)隊的長期研發(fā)投入，從而逐漸實現(xiàn)點到面的突破。

如果說，在某種程度上，芯片是工業(yè)的皇冠，CPU芯片則是皇冠上的明珠，那么，它同樣是一系列制度的結(jié)晶。這些制度包括企業(yè)長遠(yuǎn)和穩(wěn)定發(fā)展的預(yù)期，完善的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系，透明、公開的科研體系，和公平競爭的商業(yè)氛圍。在制定長期計劃的時候，我們應(yīng)該在思想上做好以下準(zhǔn)備：

1、產(chǎn)業(yè)政策，財政補(bǔ)貼，不可或缺，但也需警惕過猶不及。

2、技術(shù)的獲取，既可以用自我研發(fā)的方式獲得，也可以用資本的方式收購。

3、在國際分工的格局中，只要做到你中有我，我中有你，貿(mào)易沖突就是雙輸?shù)慕Y(jié)局。

4、中國的產(chǎn)品要走出國門，走向世界，就需要在技術(shù)體系上和國際通行標(biāo)準(zhǔn)保持一致，而不是閉門造車。

5、產(chǎn)業(yè)繁榮的標(biāo)志，應(yīng)該表現(xiàn)為涌現(xiàn)出一大批有規(guī)模有技術(shù)的代表性企業(yè)，并能影響和主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。

6、未來的中國，不僅應(yīng)該追求產(chǎn)品的輸出，更應(yīng)該追求智力的輸出。

中國作為近幾十年來國際分工和貿(mào)易體系最大的獲益國家之一，有什么理由不相信自己能用充分市場競爭的方式獲得成功呢？