中國爲什麼造不出頂級的CPU?

l劉祖德


中國有自主研發的電腦處理器,叫龍芯,我正好用過。


說實話,無論是性能上,還是實際使用,龍芯都和英特爾差距很大。


首先,我們用電腦都有需求,工作要用微軟的 office,聽歌用 qq 音樂,編輯圖片要用photoshop,而這些常用軟件,在龍芯電腦都沒有!


為什麼呢?因為龍芯不能用 x86 架構,而絕大多數軟件都是基於 x86 架構開發的。


英特爾和 AMD 壟斷了 x86 架構。再加上同為美國企業的微軟,全世界的 PC 市場,其實都是在 Intel 和微軟打工。


中國的龍芯,即使造出來了,也面臨沒有軟件可用的情況,所以賣不出去。


龍芯的性能也弱。現在龍芯最強的處理器應該是 3A3000,參數如下,比英特爾幾年前的產品都弱,完全沒法同臺競技。


主頻只有 1.5GHz,英特爾只要願意,做 5GHz 都不成問題。在峰值運算速度、晶體管數量等參數上,都落後於英特爾。



為什麼英特爾這麼強呢?看下圖,縱軸是研發支出,英特爾是全球研發支出的科技企業之一。


華為能在手機處理器上有所突破,也是因為,華為是科技研發支出最高的中國企業。


英特爾有全球最頂尖的半導體設計團隊,又捨得投入大筆資金研發,當然穩坐處理器老大的位子。


相比之下,中國的龍芯無論是團隊實力,還是投入資金,都遠遜於英特爾。


好在智能手機時代,華為的麒麟處理器,可以叫板美國的高通。如今的中國,企業只要捨得投入研發,就能有所突破。


陸家嘴文青


CPU作為電腦內部的最具核心技術的芯片,本身設計難度就很大,而且近幾年高端芯片的製造費用也是越來越高,本來中國的芯片製造就落後老美好幾十年,現在要追趕仍然極其困難。

華為、小米等幾家廠商近幾年研發出了自己的手機CPU,從這方面來講國產移動芯片的製造設計上確實有了不小的進步,像華為的麒麟芯片的性能已經距離驍龍等高端芯片越來越接近了,未來趕超的希望還是很大的。但是不要忘了一點,這僅僅是手機芯片,芯片面積小,製造難度和複雜程度低,還有ARM的架構打包授權,整體門檻相比PC端的CPU差距甚遠。

如今國產CPU芯片面臨的情況相比前幾年有更多的機遇也有更多的挑戰。

1、老生常談了,X86架構的壟斷,目前只有英特爾和AMD可以製造,中國現在仍然沒有能力研發自己的架構(這一點確實是太難了,即使有了自己的架構,能不能讓Windows穩定運行,能不能讓廣大軟件開發者來兼容你的架構,構建生態環境是更大的難題),所以龍芯依然是選擇了別人的MIPS架構進行艱苦的研發探索。

2、最新的龍芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架構打平,整體性能和兼容性也有待商榷,1.5G的頻率好不容易達到了,然而英特爾的U都快奔5G去了,接下來的路任重而道遠。

3、說道“製造”,這在CPU業界也已經屬於很小一部分廠商的專屬了,因為隨著CPU製造工藝的升級,製造難度提升也越來越大,晶圓廠建設的耗資更是成幾何數往上升。像英特爾能自主設計和生產製造的也就還有三星了,臺積電很強大,但是主要做代工生產,像臺積電這樣有能力代工製造芯片的全球也就兩三家,所以中國即使有能力設計出來先進工藝的龍芯,恐怕也得找個幫手給製造出來。

4、就像上面所說的,因為這幾年PC市場增長緩慢,研發和製造難度提升,CPU技術的發展已經比較緩慢了,這也留給了國產CPU更多的時間追趕。

5、錢,錢,錢,還是錢,相比英特爾每年動輒100多個億的鉅額研發投入,龍芯的團隊簡直沒法比,設計CPU對於設備、人才的引進非常關鍵,錢不是萬能的,但是這一塊沒有足夠的錢是萬萬不可的,這一點不必多說。

所以說,CPU國內目前是能造的,而且手機CPU已經有廠商做的不錯,但是想設計製造出頂級的CPU也不是有錢就能解決的,技術的積累和生態環境的建設都是一個非常長期的過程,試想如果沒有ARM,可能也無法誕生國產手機CPU,所以說核心架構技術是根本,如果在這方面難以突破,那就把目前能做的紮紮實實做好,把每一分錢都用到刀刃上,務實創新,相信國產CPU將來會有一天走進我們的千家萬戶。


嘟嘟聊數碼


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中國是有自己的CPU的,叫做龍芯。和被人熟知的因特爾,AMD相比,龍芯的指令集全部來自MIPS,而常用X86架構的授權掌握在因特爾手裡。

這一點在手機上也差不多,英國ARM公司把架構授權給海思,高通,聯發科等,然後廠商再決定直接用公版,還是自己做點微調。比如國內華為的海思,小米的澎湃,也是基於授權下,再進行自己的設計。

設計是一方面,生產又是另一方面。中國是個製造業大國,但是再CPU生產這件事上,多年來卻一直不太順利。

主要源自《瓦森納協定》中,40個成員國對它國出口敏感產品和技術的最終許可權,基本掌握再美國手裡。而CPU製造中最為核心的設備之一:光刻機,在很長一段時間向中國的進口,是被成員國禁止的。所以,國內半導體的發展受到了嚴重的阻礙。即便不是生產CPU,國內晶圓廠的光刻設備,也是基本要依賴進口。

國內海思處理器的大部分是靠臺積電代工完成,蘋果A系列也是三星和臺積電,獵戶座和聯發科也需要代工。在研發與生產方面,目前只有三星能做到自研自產一條龍。不過話說本來就是個需要分工的世界,大家各司其職,產品才能又快又好的被製造出來。

荷蘭ASML公司作為目前光刻機市場的壟斷者,擊敗了日本尼康,佔據著80%以上的全球份額。而目前獨步全球的EUV光刻機,也是ASML公司的產品。按照目前的情況來看,雖然年初已經有一臺ASML生產的光刻機運抵廈門,但並非是光刻機中的王牌。畢竟從頂級光刻機至少1億美金的報價和國內這臺1億人名幣的售價來看,國內拿到的應該是中低端產品,或許想要打破《瓦森納協定》對國內半導體的阻撓,還需要漫長的時間。


找靚機


再次科普一下,中國不是造不出頂級CPU,搞不定的是操作系統,缺的是生態、生態和生態。


CPU、操作系統和軟件生態


中國的超算排名世界第一,用的是國產的CPU,單核性能不夠用“眾核架構”提升性能,單塊集成了260核的申威SW26010 CPU讓我們在超算領域碾壓了美國。


為什麼超算能做到第一?因為超算的應用相對簡單,主要是用在科學計算,配套的操作系統和軟件生態都相對簡單,只要算力足夠其它都不是大問題。


但是個人電腦和手機上通用型CPU就是另外一件事情了。拿電腦CPU舉例,就算我們有錢、有人、有決心(事實上也有),做出來的CPU一旦要跑Windows馬上就會面臨所謂的“x86專利陷阱”。運行Windows以及之上的千千萬萬的軟件需要CPU兼容x86指令集,而x86指令集基本上已經被Intel一家控制並設置了各種專利保護和技術壁壘。為了避免壟斷問題Intel還間接扶持了AMD共享x86指令集,後來者再想進入根本沒有可能。


能不能繞過Intel的x86指令集?可以,龍芯就是這麼幹的。買斷了MIPS指令集完全自主研發CPU(性能也還可以),但是因為無法運行Windows,只能在黨政軍市場中求生存。


這就是所謂:繞的過Intel,跨不過微軟。


而今天的情況是:繞的過ARM,做不出安卓。


CPU和操作系統是一個硬幣的兩面,中興事件告訴了我們自主研發芯片的重要性,但是隻有有了自己的操作系統,才能有自己的生態,才能稱得上真正的自主、可控。


更重要的是,CPU、操作系統、應用軟件構成的生態才是中國需要努力趕上的;沒有生態,光有芯片是很難有所作為的。


事實上,目前國產PC操作系統也有不少,例如:深度Linux(Deepin)、startOS(起點操作系統)、優麒麟(UbuntuKylin)、中標麒麟(NeoKylin)、銀河麒麟等等,但是在軟件生態上還是和微軟的Windows沒法比。當然,我們可以在黨政軍市場上先用起來,一方面是為了國家安全,另一方面對於普通辦公而言,全國產的CPU + 操作系統 + 辦公應用已經足夠應付。



中國芯、操作系統和軟件生態未來的機會在哪裡?


芯片要發展這點毋庸置疑,但之前也說過光有芯片還是無法形成閉環,必須要有操作系統配合。而操作系統主要是算法和邏輯,不涉及任何基礎工藝(芯片製造在這個方面受到限制),對我們來說從這個單點突破可能更實際。例如:


1. 雲計算的操作系統 - 基於KVM開源架構的雲計算操作系統,可以挑戰Wintel的壟斷。以後個人電腦都是瘦客戶端了,國產CPU + 基於Linux的桌面雲操作系統 + 雲計算完全可替代目前個人電腦裡面的Intel CPU + Windows + 軟件。


2. 物聯網、車聯網操作系統 - 這個全新領域中國和歐美是同步的,還沒有被誰壟斷,阿里的YunOS(現在叫AliOS),百度的Apollo開放平臺已經開始搶佔高地。


3. AI機器人操作系統,目前還是無人區。


可以預見的是,未來的生態會逐漸從PC和智能手機轉向雲計算、物聯網、無人駕駛、可穿戴設備、AI機器人等新的領域。雖然現在別人設置了種種障礙,但這個世界一直在變,我們只要在新趨勢中抓住新的機會就可以打破壟斷,自主發展。



高挺觀點


造成這樣的因素很多,環境、科研能力、人才、CPU生態以及CPU的技術複雜性等等。其中CPU的複雜性與生態是重要因素。

這些年來,國內已經有有龍芯、飛騰、申威等老牌設計單位,也有兆芯、宏芯這些新秀,還有在商業上非常成功的海思、展訊等ARM陣營廠商。都開始涉足CPU研發,但是與英特爾之間還有一段距離。

首先來看技術方面。比如兆芯國產X86通用處理器的成功自主研發和量產,令國產處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進行授權,AMD將向合資公司提供x86芯片技術許可和必要的技術幫助,生產的芯片只面向中國市場銷售。作為回報,AMD最高可獲得2.93億美元許可費和版稅收入。甚至兆芯C4600 cpuinfo的信息顯示:設計廠商為美國Centaur,微結構是VIA的以賽亞。

具體來看看國產CPU:

1. 龍芯這種從下到上都是自主設計,指令集雖然是模仿的,但也勉強算是自主的,現代CPU架構下指令集的差異性已經不大了。

2. 用開源的硬件方案的,代表類型有SPARC架構下的一些CPU,比如神舟飛船上用的就是這類,拿別人開源的東西改改就可以用了。

3. 直接買別人的硬件方案,這了指的是買了全套東西的那種,代表類型有alpha架構,也就是申威系列,太湖之光用的。

4. 拿別人的授權,然後生產CPU的,代表類型是華為海思這種,拿到ARM的授權,然後重新設計的,雖然ARM會提供公版,但像拿來直接用還是有點難度的。

5. 破解、抄襲、打磨別人家的CPU的,有一些研究所在做。

國產處理器“取代”Intel、AMD等國際公司的處理器一直是國家的戰略和夢想,因為生態體系的缺乏,中國發展自己的處理器也只能是“摸著石頭過河”,這個石頭就是國外已經發展的處理器指令集。多年前龍芯處理器的架構師胡偉武博士也解釋過:“我們CPU也是可以做世界第一的,而且有,關鍵就是沒法用,用戶不用你。”軟件生態的現實決定了國產處理器不可能從0開始研發。


科技之窗


CPU作為電腦內部的最具核心技術的芯片,本身設計難度就很大,而且近幾年高端芯片的製造費用也是越來越高,本來中國的芯片製造就落後老美好幾十年,現在要追趕仍然極其困難。

華為、小米等幾家廠商近幾年研發出了自己的手機CPU,從這方面來講國產移動芯片的製造設計上確實有了不小的進步,像華為的麒麟芯片的性能已經距離驍龍等高端芯片越來越接近了,未來趕超的希望還是很大的。但是不要忘了一點,這僅僅是手機芯片,芯片面積小,製造難度和複雜程度低,還有ARM的架構打包授權,整體門檻相比PC端的CPU差距甚遠。

如今國產CPU芯片面臨的情況相比前幾年有更多的機遇也有更多的挑戰。

1、老生常談了,X86架構的壟斷,目前只有英特爾和AMD可以製造,中國現在仍然沒有能力研發自己的架構(這一點確實是太難了,即使有了自己的架構,能不能讓Windows穩定運行,能不能讓廣大軟件開發者來兼容你的架構,構建生態環境是更大的難題),所以龍芯依然是選擇了別人的MIPS架構進行艱苦的研發探索。

2、最新的龍芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架構打平,整體性能和兼容性也有待商榷,1.5G的頻率好不容易達到了,然而英特爾的U都快奔5G去了,接下來的路任重而道遠。

3、說道“製造”,這在CPU業界也已經屬於很小一部分廠商的專屬了,因為隨著CPU製造工藝的升級,製造難度提升也越來越大,晶圓廠建設的耗資更是成幾何數往上升。像英特爾能自主設計和生產製造的也就還有三星了,臺積電很強大,但是主要做代工生產,像臺積電這樣有能力代工製造芯片的全球也就兩三家,所以中國即使有能力設計出來先進工藝的龍芯,恐怕也得找個幫手給製造出來。

4、就像上面所說的,因為這幾年PC市場增長緩慢,研發和製造難度提升,CPU技術的發展已經比較緩慢了,這也留給了國產CPU更多的時間追趕。

5、錢,錢,錢,還是錢,相比英特爾每年動輒100多個億的鉅額研發投入,龍芯的團隊簡直沒法比,設計CPU對於設備、人才的引進非常關鍵,錢不是萬能的,但是這一塊沒有足夠的錢是萬萬不可的,這一點不必多說。

所以說,CPU國內目前是能造的,而且手機CPU已經有廠商做的不錯,但是想設計製造出頂級的CPU也不是有錢就能解決的,技術的積累和生態環境的建設都是一個非常長期的過程,試想如果沒有ARM,可能也無法誕生國產手機CPU,所以說核心架構技術是根本,如果在這方面難以突破,那就把目前能做的紮紮實實做好,把每一分錢都用到刀刃上,務實創新,相信國產CPU將來會有一天走進我們的千家萬戶。


≒蕜傷→洎欺


這得從法律,投資模式,社會教育等多重層次來探討。

法律環境

在中國,抄襲的法律成本極低,任何知識產權都沒有多大的價值,更有一些巨頭公司是靠著抄襲剽竊一路發展而來,如騰訊,小米等

這樣的法律環境下,造成了大部分公司以抄襲為主而非自主研發,即便是目前國產的龍芯,亦或者華為手機芯片,都是在抄襲剽竊的基礎上發展而來。

投資環境

資本投資的最終目的是資本升值,在知識產權法的作用幾乎為零的情況下,資本不願意投資像芯片研發這種風險極大的行業。

同時,中國資本環境更傾向於“炒作經濟”,而炒作經濟以其風險低、利潤高的優勢,吸引了大量資本投資。從而只有少數民間資本願意投資於科技研發。

體制環境

既然民間資本不願意投資科技研發,那麼只能由政府帶動,但是政府投資由於受到體制的制約,並不能夠吸引到優秀的研發人員。

教育環境

像芯片研發這種高精尖技術所需的人才,必須經過系統化的教育才能夠培養出來,但是中國教育整體狀況屬於應試教育,而應試教育的弊端便是與現實脫節,學生更加傾向於研究如何做考題,而非日後做研究,以至於在這種教育環境下,無法培養出優秀的芯片研發人才。


王眼世界觀


CPU作為電腦內部的最具核心技術的芯片,本身設計難度就很大,而且近幾年高端芯片的製造費用也是越來越高,本來中國的芯片製造就落後老美好幾十年,現在要追趕仍然極其困難。

華為、小米等幾家廠商近幾年研發出了自己的手機CPU,從這方面來講國產移動芯片的製造設計上確實有了不小的進步,像華為的麒麟芯片的性能已經距離驍龍等高端芯片越來越接近了,未來趕超的希望還是很大的。但是不要忘了一點,這僅僅是手機芯片,芯片面積小,製造難度和複雜程度低,還有ARM的架構打包授權,整體門檻相比PC端的CPU差距甚遠。

如今國產CPU芯片面臨的情況相比前幾年有更多的機遇也有更多的挑戰。

1、老生常談了,X86架構的壟斷,目前只有英特爾和AMD可以製造,中國現在仍然沒有能力研發自己的架構(這一點確實是太難了,即使有了自己的架構,能不能讓Windows穩定運行,能不能讓廣大軟件開發者來兼容你的架構,構建生態環境是更大的難題),所以龍芯依然是選擇了別人的MIPS架構進行艱苦的研發探索。

2、最新的龍芯CPU效能只能和AMD多年前K10的架構打平,整體性能和兼容性也有待商榷,1.5G的頻率好不容易達到了,然而英特爾的U都快奔5G去了,接下來的路任重而道遠。

3、說道“製造”,這在CPU業界也已經屬於很小一部分廠商的專屬了,因為隨著CPU製造工藝的升級,製造難度提升也越來越大,晶圓廠建設的耗資更是成幾何數往上升。像英特爾能自主設計和生產製造的也就還有三星了,臺積電很強大,但是主要做代工生產,像臺積電這樣有能力代工製造芯片的全球也就兩三家,所以中國即使有能力設計出來先進工藝的龍芯,恐怕也得找個幫手給製造出來。

4、就像上面所說的,因為這幾年PC市場增長緩慢,研發和製造難度提升,CPU技術的發展已經比較緩慢了,這也留給了國產CPU更多的時間追趕。

5、錢,錢,錢,還是錢,相比英特爾每年動輒100多個億的鉅額研發投入,龍芯的團隊簡直沒法比,設計CPU對於設備、人才的引進非常關鍵,錢不是萬能的,但是這一塊沒有足夠的錢是萬萬不可的,這一點不必多說。

所以說,CPU國內目前是能造的,而且手機CPU已經有廠商做的不錯,但是想設計製造出頂級的CPU也不是有錢就能解決的,技術的積累和生態環境的建設都是一個非常長期的過程,試想如果沒有ARM,可能也無法誕生國產手機CPU,所以說核心架構技術是根本,如果在這方面難以突破,那就把目前能做的紮紮實實做好,把每一分錢都用到刀刃上,務實創新,相信國產CPU將來會有一天走進我們的千家萬戶。

科技的發展本身就不是一蹴而就的,需要一個漫長的過程,這其中需要很多方面的支持,也會遇到很多很多的困難。自從電子科技發展的浪潮以來,不管是在電腦領域還是手機領域,核心技術也就是中央處理器一直是被國外確切的說是被美國壟斷。

一方面是美國的人才儲備確實無可比擬,匯聚了全球最頂尖的人才,所以任何領域,一直是美國走在前列,其實不光中國,全世界其他的國家也都受困於核心技術的。電腦領域被英特爾把持,手機領域的頂級處理器是被美國的高通所把持。

這是長期的技術領先以及市場地位所造成的,而且壟斷地位一直持續了很長時間。不過我們確實應該理解,畢竟我們在科技創新領悟與美國等發達國家還是有差距的,所以在認清差距的同時,我們也不應該自暴自棄。

而且我覺得近幾年不管是國家還是中國的民族企業,越來越來越重視科技創新,研發和創新投入持續增加,已經逐漸在趕超了,在處理器領域,確實與這些巨頭的差距在不斷的縮小。現在華為的海思麒麟處理器其實性能等完全不輸高通了,而且小米也是一直在研發自己的松果處理器,臺灣的聯發科和英偉達也是在努力追趕著,相信不久的將來,華為的海思麒麟一定可以趕上甚至超過高通的。所以一起期待的,也為國產品牌加油打氣。

220評論

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23贊

上次我聽胡偉武說的時候就是,cpu無非就是那麼幾個部件,但就是英特爾牛,英特爾甩開AMD是在2012左右吧吧,慢慢的甩開,這與alpha的工程師加入英特爾有直接關係的,現在我們可以看到AMD早已不是英特爾的對手了,甚至最近AMD的GPU工程師還被英特爾給挖走了,另外英特爾有世界第一的荷蘭光刻機供應,英特爾不能不牛,至於國產龍芯,胡偉武老師說我們已經在進步了,只不過還不能跟英特爾比,英特爾就是牛沒辦法,我們發展時間太短了,其實仔細想想,七八年前,英特爾也沒現在這麼牛,那時候還是奔騰,英特爾酷睿牌子是12年左右alpha工程師加入後才出現的牌子,只有酷睿才是胡老師看得起的架構,其他奔騰系列都是很爛的架構,事實上也是這樣大多數人都是買的酷睿系列,而這一系列正是alpha工程師創造的架構,除了酷睿,其餘什麼奔騰,凌動,都是很爛很老套的微結構,他的ROB,保留站這些都是簡單搭配,多發射,動態調度以及增加寄存器等等手段我們都用上了,甚至花的代價還不比英特爾酷睿差,酷睿192項的ROB我們128項,酷睿寄存器堆54項,我們國家龍芯浮點32項,定點32項,再加32項加起來96項這寄存器不比酷睿少,性能不亞於奔騰,但是,很可惜我們需要磨鍊。至於酷睿系列,真的是alpha工程師的真功夫了,最後,中國不是做不出頂級cpu,而是需要時間,事實上,我們國家的cpu已經有了奔騰的水平,奔騰也不過是七八年前的主流cpu,所以我們國家一定可以的。只不過還沒有摸清門道。加油!十年內,我相信可以超越,因為明年18年的時候荷蘭光刻機已經同意賣給中國了,加油!^0^~


陝西新華的槓精一枚


我們當然能造出不錯的處理器。“能用”的範圍很廣,如果對於超算來說,那肯定能用,用起來也還行,但是消費級市場可沒那麼好伺候啊...處理器造出來沒有生態...沒有x86授權先天不足...製程工藝跟不上...瓦森納協定的封鎖,我們也拿不到先進光刻機之類的設備,現在中國也只能量產28nm晶圓,大洋彼岸都10nm了...不是我們造不出來好的CPU,是我們適應不了大洋彼岸的企業們制定的規則。現在全世界的PC已經都基本成為定局,包括各種各樣的接口,軟件。重建一個新生態是不現實的。就拿PC來說,我造出來一顆處理器,發現只能運行自家的OS,就算是LINUX改吧。就這樣一臺運行linux的電腦,玩不了遊戲,顯卡就更難受了,自己開發個圖形接口吧,太貴,太麻煩,用opencl,opengl是不錯,那我問你,遊戲玩啥,沒有dx咋玩遊戲?坦克大戰?還是玩微軟模擬飛行?辦公軟件可能只剩下WORD PPT幾個還能用了,PR AE PS都得跪。難不成在自己開發一套軟件和遊戲不成?這工作量,和重建現在的生態有什麼區別嗎...現在的生態可是全球幾億人花了幾十年建立的,那中國的幾十萬工程師需要花多少年?


老子是男版銳雯


因為我們是目標型研發,而不是競爭性研發,在研發CPU上面,我們一直採用的是追趕模式,以為追上了就是成功了,結果龍芯追了這麼多年,越追被甩的越遠。

CPU,英特爾曾經提出過摩爾定律,每24個月CPU更新一次,如今顯然有些放緩,芯片優化也加進來,週期有所延長,但是甩開你目標性研發簡單快捷,方便,有時候英特爾還會停下來等一等AMD,因為畢竟壟斷官司還不如養個對手。

所以中國為什麼造不出CPU,有人說是光刻機不出口給你,其實這早就不是一個問題,國內代工興盛蓬勃,我們僅僅是依賴進口,而英特爾難道不也是進口的光刻機,這還是在研發上出了問題,

好的嘗試是寒武紀,壞的嘗試也是寒武紀,我們終於瞭解了競爭的重要性,但是我們不知道其實競爭也要看起點的,最好的方法其實就是華為收購麒麟芯片,而不是從零開始走,但是手機芯片好在高通華為在同一地平線,CPU除了AMD還有什麼可以運作的標的嗎?

其實還是沒有,倒是很建議大公司去打AMD的主義,這家企業比英特爾多一個GPU,不過博通收購不了高通,你不復雜點你也吃不下AMD,作為一個目標的確比研發省事。


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