國內的幾支CPU研發(fā)力量各自選擇的指令體系都有自己的優(yōu)點和問題，選擇其中的哪一支都會有對應的成本和風險。最終誰能擔大任，且拭目以待。

用上內置國產(chǎn)CPU的個人電腦是不少國人的夢想，中國的IT產(chǎn)業(yè)也為這個目標奮斗了將近二十年。

然而在過去，由于技術落后、成本高昂、軟件兼容性較差等因素，國產(chǎn)CPU的市場競爭力低下，只能在實驗室和特定領域少量應用，無法在商業(yè)市場同進口處理器正面抗衡。

隨著技術進步、IT產(chǎn)業(yè)變革及國際形勢的變化，如今以國產(chǎn)CPU取代進口產(chǎn)品已經(jīng)不是一個遙遠的夢想。在政府機關、國企單位等關鍵領域，換用國產(chǎn)CPU也成為一項需要盡早完成的任務。

那么，這項任務該如何執(zhí)行，由誰來肩負取代進口處理器的使命，成了擺在決策機關面前的一項現(xiàn)實問題。

為什么要改用國產(chǎn)處理器?

如果CPU產(chǎn)業(yè)不存在“軟件兼容”這個問題，中國或許早就有能力在關鍵領域大規(guī)模應用國產(chǎn)處理器了。遺憾的是，CPU的設計直接決定了其能夠運行哪些應用程序，這成了擺在國產(chǎn)CPU面前最大的障礙。

從上世紀90年代開始，微軟和英特爾分別以Windows系統(tǒng)和奔騰處理器橫掃個人電腦市場，并確立了x86體系的壟斷地位。

x86是一種計算機底層指令規(guī)范，其專利主要掌握在英特爾公司手中。個人電腦上使用的Windows系統(tǒng)和奔騰、酷睿等處理器以及成千上萬的應用軟件，都是在這一規(guī)范基礎上設計的，因此即便是2005年生產(chǎn)的電腦也可以運行新一代的Windows 10系統(tǒng)和相應的軟件，反之亦然。

其它廠商想要設計制造兼容x86指令規(guī)范的CPU，就要得到英特爾公司的授權，但是英特爾出于自身利益的考慮，極少同意這樣的授權請求。

這樣一來，新晉CPU研發(fā)企業(yè)要開發(fā)CPU就只能使用不同于x86的指令規(guī)范，開發(fā)出的產(chǎn)品也就無法運行基于x86規(guī)范設計的操作系統(tǒng)和應用軟件。由于x86在個人電腦領域的壟斷地位，其它企業(yè)也就很難與英特爾公司正面較量。

IT產(chǎn)業(yè)的變革速度超過了大多數(shù)人的想象。雖然x86體系在PC產(chǎn)業(yè)一直保持著壟斷，但到了最近幾年，這一狀態(tài)有了松動的跡象。這也為中國自主CPU的大規(guī)模應用創(chuàng)造了條件：

首先，為非x86體系的CPU開發(fā)操作系統(tǒng)和應用程序變得不像從前那么困難，只要有足夠的需求、資金支持，在一個新的體系上建立一套軟件生態(tài)環(huán)境，是可以做到的;

其次，英特爾CPU的性能增長速度在最近幾年大大放緩，給了后起之秀追趕的機會。即便國產(chǎn)CPU在性能、功耗等指標上達不到英特爾高端產(chǎn)品的水平，依舊可以滿足一般用戶的需求;

最重要的一點是，政府、國企、軍隊等關鍵領域迫切需要用國產(chǎn)芯片取代進口產(chǎn)品，消除信息安全隱患，并預防可能的貿易封鎖。

近年來，美國多次對國內敏感單位、國營企業(yè)簽發(fā)出口禁令，更加劇了相關行業(yè)、單位對過度依賴進口CPU的憂慮。長遠來看，重要部門、企業(yè)在CPU、操作系統(tǒng)等IT產(chǎn)品使用方面實現(xiàn)國產(chǎn)化，是無可爭議的目標。

國產(chǎn)CPU的體系之爭

雖然重要領域換用國產(chǎn)處理器已經(jīng)是一項亟待完成的任務，但是在具體的實現(xiàn)方式上，中國如今面臨著“選擇困難癥”的尷尬。

當年國內研發(fā)自主CPU的相關機構在選擇CPU使用的底層指令規(guī)范時，因為誰都無法獲得英特爾的x86授權，因此大家各自選擇了其它的規(guī)范體系。

其中，中科院計算所的龍芯使用了名為MIPS的標準，并在此基礎上發(fā)展出了自己的一套規(guī)范;江南計算技術研究所的申威芯片選擇了Alpha規(guī)范;國防科大的飛騰芯片則最終確定使用了ARM規(guī)范。

除了這幾家國家級科研機構外，民營企業(yè)中也有佼佼者在進行自主CPU的開發(fā)。最典型的是華為，其正在使用ARM規(guī)范開發(fā)自己的CPU核心。

最近，上海的兆芯和中科院的曙光相繼同境外企業(yè)合作，提出了與外方合作開發(fā)x86體系CPU的計劃。

由于x86專利授權的限制，兩家單位無法完全掌握CPU的研發(fā)流程，因而在自主性上差于上面提到的單位。但在合作研發(fā)的過程中，兆芯和曙光還是能做到避免產(chǎn)品出現(xiàn)后門，并獲得自主生產(chǎn)的決定權。因此這兩家的產(chǎn)品也可以作為決策部門的備選方案。

綜合下來，現(xiàn)階段國內CPU研發(fā)單位選擇的指令體系就存在MIPS、Alpha、ARM、x86四種。為其中一種體系開發(fā)的操作系統(tǒng)、應用軟件無法直接運行在其它體系上，這就成了國內需求方面臨的最大困境。

出于軟件兼容性、便利性和成本等因素考慮，國內市場未來只可能容納一個CPU指令體系，也就必須在現(xiàn)有的幾種方案中做出選擇。一旦選定某個體系并在此基礎上發(fā)展出一套軟件生態(tài)，其它體系就基本告別大規(guī)模應用的可能，頂多在特定領域小范圍部署。

換句話說，決策部門的選擇將直接影響幾大研發(fā)單位的市場前景，乃至影響全球CPU市場的產(chǎn)業(yè)格局。

誰更適合中國國情?

那么，國產(chǎn)CPU的幾大備選體系方案各有什么特點和優(yōu)劣呢?我們一一來看。

Alpha：申威芯片選擇的Alpha的優(yōu)勢是，其指令體系的相關專利大都過了保護期，可以自由使用。但問題在于，當前軟件行業(yè)對Alpha體系的支持薄弱，如果選擇這一體系，就需要在軟件生態(tài)方面投入大量資源進行建設，并需要較長時間來完善。

MIPS：大名鼎鼎的龍芯選擇的是MIPS指令體系，并在此基礎上進行了擴展，發(fā)展出了自己的一套標準，完全掌握了指令體系的修改權利，未來根據(jù)國內需要進行相應的改進無需再向國外企業(yè)尋求授權，因而在自主性方面擁有最佳條件。

不過，龍芯同申威一樣面臨著軟件生態(tài)支持薄弱的困境，因此雖然多年來龍芯一直以主流PC市場為目標，但實際成果不如人意。如果決策部門最終選定龍芯體系，也需要付出很大的代價來建設軟件生態(tài)。

ARM：國防科大和華為都選擇了在智能手機、平板設備中廣泛應用的ARM體系來開發(fā)CPU。原因是ARM體系的軟件生態(tài)已經(jīng)相當成熟，未來的發(fā)展基本不需要國家的支持。

從全球市場的大趨勢來看，ARM體系也是最有希望和x86體系直接競爭的一方。當然，選擇ARM體系的問題在于，國內機構和單位需要每隔五年向ARM公司購買一次授權，靈活程度上無法與Alpha、MIPS相比。

x86：兆芯和中科曙光分別與臺灣VIA、美國AMD合作，計劃推出合作開發(fā)的CPU產(chǎn)品。他們的方案的自主程度遠不如以上三種，長遠來看也難以避免被“卡脖子”的風險。

但合作開發(fā)意味著國內單位可以直接獲得CPU的原始代碼并檢查其中是否存在后門，因此能滿足關鍵部門基本的信息安全需求。

與此同時，x86體系幾乎沒有軟件兼容方面的問題，可謂“拿來就用”。短期來看，如果相關需求方需要迅速過渡到?jīng)]有安全隱患的國產(chǎn)CPU產(chǎn)品上，兆芯和曙光的方案是最現(xiàn)實的選擇。

國產(chǎn)CPU：中國該如何選擇?

顯然，國內的幾支CPU研發(fā)力量各自選擇的指令體系都有自己的優(yōu)點和問題，選擇其中的哪一支都會有對應的成本和風險。

如果需求方面臨的形勢不是那么迫切，那么國家大可多等幾年，待各家研發(fā)的產(chǎn)品足夠成熟后再作出最終的決定。只是現(xiàn)實情況可能不允許長時間的等待，短期內中國就需要為進口芯片確定一個國產(chǎn)替代方案，并在此基礎上投入大量資源進行相關的軟件生態(tài)體系的建設。

綜合來看，ARM體系是幾種方案中的一個較為折衷的選擇，既滿足了自主研發(fā)的相關要求，又有著成熟的軟件配套資源，很容易發(fā)展出一套軟硬件生態(tài)滿足政府、國企等單位的辦公PC、服務器等需求。

當然，前提是國內各單位和企業(yè)使用ARM指令授權開發(fā)真正自主的CPU核心，而不是直接買ARM的CPU核心來制造芯片，那樣和直接進口并沒太大區(qū)別。

如果選擇龍芯或申威的自主方案，國家需要迅速確定方向并盡快開始配套軟件生態(tài)體系的建設，并大大增加對研發(fā)單位的投入，前期付出的代價會比較高昂，但長遠來看，這種選擇能夠徹底擺脫對國外廠商的依賴。

至于兆芯和曙光的合作開發(fā)方案，很適合應付眼下的急迫需要，但并不是徹底治本的選擇。

無論中國選擇哪種體系來取代進口CPU，最終都會對全球IT產(chǎn)業(yè)格局乃至國際形勢帶來深遠的影響。今天的國產(chǎn)CPU產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走到了十字路口，未來將由誰來主導大局、完成在重要領域取代進口處理器的重任，讓我們拭目以待。