中国为什么造不出顶级的CPU?

l刘祖德

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。



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

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。

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

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

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。


纸老虎科技

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。

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^~


杠精一枚

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。

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。

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是一种微型电子中央处理器,有多种多样型号和规格,其功能和大小,由芯片来决定。芯片简单来说,就是涂有钛金属的硅片,再经光刻机和刻蚀机加工而成的微型半导体电子电路集成片。目前国际顶尖的Cpu芯片为5nm,而中国能造出并量产最小28nm的芯片。所以跟国际顶尖距离还很大。

为什么有这么大的差距呢?主要是有以下几个原因:一是电路设计问题,也就是微晶体管的布局与连接模式很难掌握;二是钛晶元片的质量和量产问题,也就是钛晶元片精度和产量问题;三是光刻机问题,中国在光刻机制造方面还是个空白,而芯片的制造,必须要经光刻机才能制造,国际上又禁止向中国出售光刻机,所以既便是以上两个问题解决了,没有光刻机,还得到国外去加工芯片。这样不但要付高额的加工费,还要保证芯片不能用于军事。所以我国高端电子产业也是受制于人的。并有至少60%以上利润叫外国赚走了。

以上三个原因,是中国不能生产一流cpu的主要原因。


新人类医学创新者李杰


老子是男版锐雯

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年前左右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,奔腾也不过是十来年前的主流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^~


悦5467388

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。


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