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RISC-V品牌的中国化历程(二)

在技术和产业迅猛发展的大背景下,CISC架构使用率相差悬殊、结构复杂、通用性差等弊端,增加了设计的时间与成本还容易造成设计失误。1981年,加州大学伯克利分校的研究团队起草了RISC(ReducedInstructionSetComputer,简称RISC)-1架构,即RISC架构的基础。

而80年代的中国,还在芯片行业的逆境中不断求变。80年代初,与日本东芝合作的742厂,前身是无锡小巷子里的一家地方国营小厂,成了当时全国产能最大的集成电路生产厂。一时之间,全国各地的芯片产业开始了“引进”的热潮,这种热情似火的“拿来主义”带来的副作用是既想走捷径,又想赚快钱,又要发展技术,其结果是从国外引进淘汰的落后晶圆生产线。当时的一份报告显示,当时全国共有33个单位引进各种技术与设备,而最终投入使用的只有零星的几家。1982年,国务院专门成立电子计算机和大规模集成电路领导小组制定详细的中国芯片发展规划。提前一步的航天691厂技术科长侯为贵,1985年在深圳创立了中兴通讯的前身中兴半导体。四年之后,筹备许久的关于中国芯片第一个发展的 “531”战略诞生。一方面要求普遍推广以742厂为基点的技术,而另一方面则要求自己造血,自主研发攻克技术。1988年,大陆集成电路产量达到1亿块,标志着大陆开始进入工业化大生产,比老美晚了22年,比日本晚了20年。从1965年的第一块集成电路,中国用了漫漫的23年。业内认为,531战略带来的繁荣藏着一定的泡沫,它的成功一定程度上源于外国技术的引进。

除此之外,半导体观察网曾撰文表示,中国经济在1984年钞票供应增幅高达39%。而连年狂印钞票导致恶性通货膨胀,物价大涨,财政吃紧,大规模压缩科研经费。种种原因叠加,本该加速半导体产业升级的关键时刻,与正在加大投资积极发展半导体产业的美国、日本的技术差距迅速拉大,甚至被韩国、台湾彻底甩开。直至1988年,甘肃天水天光集成电路厂绍兴分厂被改组成为绍兴华越微电子公司,建立了中国第一座4英寸晶圆厂。同年9月,上海无线电十四厂与上海贝尔(美国贝尔中国分公司)联合成立上海贝岭,成为中国微电子行业第一家上市公司。而此时,日本在半导体方面已经取得了技术领先,又加上大规模生产、低价促销的竞争战略,迅速取代美国成为半导体主要供应国。到1989年,日本芯片在全球的市场占有率达53%,美国仅37%,欧洲占12%,韩国1%,其它地区1%。

反观RISC,先后衍生出在电子消费品领域笑傲江湖的MIPS架构,在移动互联网时代一骑绝尘的ARM架构,苹果、IBM、摩托罗拉、Intel等西方半导体巨头联盟分化、相爱相杀的PowerPC架构。经过数十年持续的升级迭代,2010年免费开放的指令集架构RISC-V发布,其原型芯片也于3年后流片成功。

从RISC架构开源衍生出的MIPS、ARM、PowerPC三大架构开花结果,并形成横扫全球的产业规模和技术领先优势。一部IT发展史,称之为半部开源史毫不为过。以IT的底层基础架构“魂“(操作系统)分析,全球操作系统的技术路线分为两派,微软自研自产的Windows为独门独户。一派在Unix版本上开源衍生出Linux,FreeBSD,各种Unix应用版本三个细分派别。安卓、鸿蒙等开源于Linux,苹果的iOS和macOS在FreeBSD基础上开源衍生而来,SunOS、IBM AIX HP-UX等为Unix应用版本,Unix全球操作系统的鼻祖的称号实至名归。被开源的核心产品具有广泛的兼容性和开放性,因而既能通过发行版直接满足应用,也能通过开源版本进行二次开发应用。节省了个人或者中小型企业开发和使用的研发周期和研发成本投入,被称之为站在巨人肩膀上授人以渔的技术运营方式。同时,在整个IT架构里,持续迭代是保持科技品牌技术领先优势的关键砝码,类似于从北斗一号到北斗三号的诞生。先推出核心产品占领赛道,进而通过持续的推陈出新,保持技术领先优势。以操作系统分析,西方的Linux、Windows、安卓、平果iOS都经历过多轮迭代。微软的MS-DOS1.0版本到如今迭代到7.0,Windows至今迭代到9X。Linux迭代到如今的4.9.2版本,安卓从2007年的1.0版本阿童木到如今的V11版本,从2008苹果IOS1.2版本到如今的16.1版本。国内的百度飞桨迄今为止至少迭代了13个版本,百度阿波罗经过9次迭代,华为鸿蒙如今也迭代到3.0版本。创新迭代推动品牌在千行百业的应用落地,满足复杂场景和碎片化场景需求。目前全球操作系统霸主安卓,在版本的升级迭代中,从最初的手机搭载应用扩展到电视、数码相机、游戏机、智能手表等,市场份额最终跃居全球第一。每一次版本的升级迭代,都是市场份额和商业版图进一步扩展的过程。

从全球范围来看,1991年ARM公司的成立,是人类进入移动互联网时代的标志性事件。ARM通过出售精简指令集计算机(RISC)微处理器(CPU)IP的授权,建立起一种全新的微处理器设计、生产和销售的商业模式。ARM公司用RISC CPU技术,支持全球许多著名的半导体企业、芯片设计公司、软件和OEM厂商开发自己的芯片和整机产品,培育了一个庞大的ARM CPU和SoC芯片家族和生态体系。移动终端芯片极致追求轻、薄、短、小,一般把尽可能多的外围接口电路和CPU集成在一颗芯片中,形成所谓的单芯片系统(SoC)。例如智能手机、智能音箱、汽车导航仪、智能家电等,都用SoC芯片。移动终端芯片量大面广,功能复杂,要求尺寸尽可能小和薄,功耗尽可能小,这对芯片的设计、制造和封装提出了很高的要求。先进制造工艺、多核心CPU、低功耗设计、3D制造和堆叠封装等技术,在移动终端芯片上都有极其重要的应用。芯片产业近三十年的发展史证明ARM独创的这种商业模式是成功的,它支持大批中、小、微纯芯片设计公司发展壮大,支撑芯片设计技术快速迭代升级和产业快速发展。2006年全球ARM芯片出货量约为20亿片,2010年合作伙伴基于ARM技术授权的芯片出货量超过了60亿片,目前ARM全球授权用户超过1200家。与此同时,移动互联网时代里程碑的苹果公司,公司的电脑处理器共经历了四次CPU架构迁移。第一次是1984年,从Macintosh128k开始,CPU从原来MOS Technology的6502处理器转换到了Motorola的68000处理器;第二次是在1994年,CPU改换为IBMPowerPC处理器;第三次是在2005年,乔布斯宣布采用IntelX86处理器。现在则是第四次,苹果公司抛弃了Intel X86处理器,采用自研的基于ARM架构的处理器。

90年代,国内芯片在布局与突围之中艰难推进。908工程顺势推出,资料显示,908工程投资20亿元,这一资金不仅将用在无锡华晶电子上(用于建设产能大的晶圆厂),还将用在集成电路企业设计中心上。然而,这一计划光审批就花了足足两年时间,到了1997年,华晶才建成投产。反观国际环境,此时的日本经济发展迅速,美国逐渐警觉,两国在芯片领域展开激烈竞争。908工程被寄予很大的期望,但投资近20亿的908,产出结果并不令人满意,无锡华晶和上海华虹源自日本的64MDRAM,技术上早已经落后韩国。生产出来之后,韩国大幅度降价,锡华晶和上海华虹节节败退。加之亚洲金融危机爆发,华晶亏损2.5亿元,最终只能选择转型,转型做晶圆代工业务。后来,国家领导人参观了韩国三星集成电路生产线,带回了“触目惊心”的四字感叹。909工程正是在这样的背景下诞生,这是中国半导体史上投资规模最大,技术最先进的国家项目,是908工程投资金额的五倍。原本层层的审批制度此刻也开了绿灯,中央的资金几乎是即刻到位。而且,909工程的又一突出特点是与市场的有机融合,通过市场引进技术,继而为我所用。在这样上下一心的境遇中,909工程圆满完成了当初立项时的任务。求新求变的中国人再一次吹响了变革的号角,中国芯片的格局又一次被打开。

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