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RISC-V品牌的中國化曆程(二)

作者:濤濤侃科技

在技術和産業迅猛發展的大背景下,CISC架構使用率相差懸殊、結構複雜、通用性差等弊端,增加了設計的時間與成本還容易造成設計失誤。1981年,加州大學伯克利分校的研究團隊起草了RISC(ReducedInstructionSetComputer,簡稱RISC)-1架構,即RISC架構的基礎。

而80年代的中國,還在晶片行業的逆境中不斷求變。80年代初,與日本東芝合作的742廠,前身是無錫小巷子裡的一家地方國營小廠,成了當時全國産能最大的內建電路生産廠。一時之間,全國各地的晶片産業開始了“引進”的熱潮,這種熱情似火的“拿來主義”帶來的副作用是既想走捷徑,又想賺快錢,又要發展技術,其結果是從國外引進淘汰的落後晶圓生産線。當時的一份報告顯示,當時全國共有33個機關引進各種技術與裝置,而最終投入使用的隻有零星的幾家。1982年,國務院專門成立電子計算機和大規模內建電路上司小組制定詳細的中國晶片發展規劃。提前一步的航天691廠技術科長侯為貴,1985年在深圳創立了中興通訊的前身中興半導體。四年之後,籌備許久的關于中國晶片第一個發展的 “531”戰略誕生。一方面要求普遍推廣以742廠為基點的技術,而另一方面則要求自己造血,自主研發攻克技術。1988年,大陸內建電路産量達到1億塊,标志着大陸開始進入工業化大生産,比老美晚了22年,比日本晚了20年。從1965年的第一塊內建電路,中國用了漫漫的23年。業内認為,531戰略帶來的繁榮藏着一定的泡沫,它的成功一定程度上源于外國技術的引進。

除此之外,半導體觀察網曾撰文表示,中國經濟在1984年鈔票供應增幅高達39%。而連年狂印鈔票導緻惡性通貨膨脹,物價大漲,财政吃緊,大規模壓縮科研經費。種種原因疊加,本該加速半導體産業更新的關鍵時刻,與正在加大投資積極發展半導體産業的美國、日本的技術差距迅速拉大,甚至被南韓、台灣徹底甩開。直至1988年,甘肅天水天光內建電路廠紹興分廠被改組成為紹興華越微電子公司,建立了中國第一座4英寸晶圓廠。同年9月,上海無線電十四廠與上海貝爾(美國貝爾中國分公司)聯合成立上海貝嶺,成為中國微電子行業第一家上市公司。而此時,日本在半導體方面已經取得了技術領先,又加上大規模生産、低價促銷的競争戰略,迅速取代美國成為半導體主要供應國。到1989年,日本晶片在全球的市場占有率達53%,美國僅37%,歐洲占12%,南韓1%,其它地區1%。

反觀RISC,先後衍生出在電子消費品領域笑傲江湖的MIPS架構,在移動網際網路時代一騎絕塵的ARM架構,蘋果、IBM、摩托羅拉、Intel等西方半導體巨頭聯盟分化、相愛相殺的PowerPC架構。經過數十年持續的更新疊代,2010年免費開放的指令集架構RISC-V釋出,其原型晶片也于3年後流片成功。

從RISC架構開源衍生出的MIPS、ARM、PowerPC三大架構開花結果,并形成橫掃全球的産業規模和技術領先優勢。一部IT發展史,稱之為半部開源史毫不為過。以IT的底層基礎架構“魂“(作業系統)分析,全球作業系統的技術路線分為兩派,微軟自研自産的Windows為獨門獨戶。一派在Unix版本上開源衍生出Linux,FreeBSD,各種Unix應用版本三個細分派别。安卓、鴻蒙等開源于Linux,蘋果的iOS和macOS在FreeBSD基礎上開源衍生而來,SunOS、IBM AIX HP-UX等為Unix應用版本,Unix全球作業系統的鼻祖的稱号實至名歸。被開源的核心産品具有廣泛的相容性和開放性,因而既能通過發行版直接滿足應用,也能通過開源版本進行二次開發應用。節省了個人或者中小型企業開發和使用的研發周期和研發成本投入,被稱之為站在巨人肩膀上授人以漁的技術營運方式。同時,在整個IT架構裡,持續疊代是保持科技品牌技術領先優勢的關鍵砝碼,類似于從北鬥一号到北鬥三号的誕生。先推出核心産品占領賽道,進而通過持續的推陳出新,保持技術領先優勢。以作業系統分析,西方的Linux、Windows、安卓、平果iOS都經曆過多輪疊代。微軟的MS-DOS1.0版本到如今疊代到7.0,Windows至今疊代到9X。Linux疊代到如今的4.9.2版本,安卓從2007年的1.0版本阿童木到如今的V11版本,從2008蘋果IOS1.2版本到如今的16.1版本。國内的百度飛槳迄今為止至少疊代了13個版本,百度阿波羅經過9次疊代,華為鴻蒙如今也疊代到3.0版本。創新疊代推動品牌在千行百業的應用落地,滿足複雜場景和碎片化場景需求。目前全球作業系統霸主安卓,在版本的更新疊代中,從最初的手機搭載應用擴充到電視、數位相機、遊戲機、智能手表等,市場佔有率最終躍居全球第一。每一次版本的更新疊代,都是市場佔有率和商業版圖進一步擴充的過程。

從全球範圍來看,1991年ARM公司的成立,是人類進入移動網際網路時代的标志性事件。ARM通過出售精簡指令集計算機(RISC)微處理器(CPU)IP的授權,建立起一種全新的微處理器設計、生産和銷售的商業模式。ARM公司用RISC CPU技術,支援全球許多著名的半導體企業、晶片設計公司、軟體和OEM廠商開發自己的晶片和整機産品,培育了一個龐大的ARM CPU和SoC晶片家族和生态體系。移動終端晶片極緻追求輕、薄、短、小,一般把盡可能多的外圍接口電路和CPU內建在一顆晶片中,形成所謂的單晶片系統(SoC)。例如智能手機、智能音箱、汽車導航儀、智能家電等,都用SoC晶片。移動終端晶片量大面廣,功能複雜,要求尺寸盡可能小和薄,功耗盡可能小,這對晶片的設計、制造和封裝提出了很高的要求。先進制造技術、多核心CPU、低功耗設計、3D制造和堆疊封裝等技術,在移動終端晶片上都有極其重要的應用。晶片産業近三十年的發展史證明ARM獨創的這種商業模式是成功的,它支援大批中、小、微純晶片設計公司發展壯大,支撐晶片設計技術快速疊代更新和産業快速發展。2006年全球ARM晶片出貨量約為20億片,2010年合作夥伴基于ARM技術授權的晶片出貨量超過了60億片,目前ARM全球授權使用者超過1200家。與此同時,移動網際網路時代裡程碑的蘋果公司,公司的電腦處理器共經曆了四次CPU架構遷移。第一次是1984年,從Macintosh128k開始,CPU從原來MOS Technology的6502處理器轉換到了Motorola的68000處理器;第二次是在1994年,CPU改換為IBMPowerPC處理器;第三次是在2005年,喬布斯宣布采用IntelX86處理器。現在則是第四次,蘋果公司抛棄了Intel X86處理器,采用自研的基于ARM架構的處理器。

90年代,國内晶片在布局與突圍之中艱難推進。908工程順勢推出,資料顯示,908工程投資20億元,這一資金不僅将用在無錫華晶電子上(用于建設産能大的晶圓廠),還将用在內建電路企業設計中心上。然而,這一計劃光審批就花了足足兩年時間,到了1997年,華晶才建成投産。反觀國際環境,此時的日本經濟發展迅速,美國逐漸警覺,兩國在晶片領域展開激烈競争。908工程被寄予很大的期望,但投資近20億的908,産出結果并不令人滿意,無錫華晶和上海華虹源自日本的64MDRAM,技術上早已經落後南韓。生産出來之後,南韓大幅度降價,錫華晶和上海華虹節節敗退。加之亞洲金融危機爆發,華晶虧損2.5億元,最終隻能選擇轉型,轉型做晶圓代工業務。後來,國家上司人參觀了南韓三星內建電路生産線,帶回了“觸目驚心”的四字感歎。909工程正是在這樣的背景下誕生,這是中國半導體史上投資規模最大,技術最先進的國家項目,是908工程投資金額的五倍。原本層層的審批制度此刻也開了綠燈,中央的資金幾乎是即刻到位。而且,909工程的又一突出特點是與市場的有機融合,通過市場引進技術,繼而為我所用。在這樣上下一心的境遇中,909工程圓滿完成了當初立項時的任務。求新求變的中國人再一次吹響了變革的号角,中國晶片的格局又一次被打開。

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