上海兆芯如何在巨頭壟斷的市場中撬開一道縫

CPU芯片被譽(yù)為一個國家的“工業(yè)糧草”，代表了一個國家信息技術(shù)水平。近年來，中國信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，卻一直深受“缺芯”之苦。十幾年來，芯片進(jìn)口遠(yuǎn)超石油成為中國最大宗進(jìn)口產(chǎn)品，特別是其中市場化程度最高的電腦CPU，基本依靠全進(jìn)口。

而今，隨著上海兆芯集成電路公司發(fā)布的全新一代KX-5000系列處理器，讓我們看到了打開“芯結(jié)”的曙光。

經(jīng)測試，此款芯片整體性能較上一代產(chǎn)品提升140%，滿足桌面主流應(yīng)用需求，達(dá)到同期國際主流通用處理器性能水準(zhǔn)。上海兆芯也欲借此在英特爾和AMD壟斷的市場中撬出一道縫，力爭躋身全球第三家電腦CPU 供應(yīng)商。

長期受制于人

說起芯片，其實(shí)我們每天都會接觸到，當(dāng)刷交通卡乘地鐵抑或是用銀行卡結(jié)賬，每臺刷卡設(shè)備都有一個CPU，即中央處理器，它是所有電子信息設(shè)備的大腦，通過它進(jìn)行運(yùn)算、控制、調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的所有功能。同樣，我們每天辦公使用的電腦，也要通過CPU實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)操作和功能，相對其他電子設(shè)備，電腦用的CPU技術(shù)門檻最高，研發(fā)難度最大。美國兩家巨頭英特爾和AMD長期把持著全球市場，其中英特爾占比85%，把全球電腦CPU市場幾乎“一網(wǎng)打盡”。

國家核高基專項(xiàng)技術(shù)總師魏少軍說，作為國家中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中的第一個專項(xiàng)核高基，也被稱之為“01專項(xiàng)”，解決的核心問題之一就是高端芯片。“CPU如果突破不了，那就意味著核高基專項(xiàng)的成果要大打折扣。”

長期以來，由于不掌握核心技術(shù)，中國每年花費(fèi)巨額外匯進(jìn)口芯片。2017年我國全年進(jìn)口集成電路總額大約在2500億美元，創(chuàng)歷史新高，而這也是連續(xù)第5年超過2000億美元，集成電路已經(jīng)成為我國進(jìn)口額最高的一類產(chǎn)品。更重要的是，CPU在其中占了重要的分量，2000多億美元中與CPU相關(guān)的進(jìn)口額大概在550億到600億美元。

這種“受制于人”的局面若無法得到改善，我國就很難在國際競爭中取得領(lǐng)先地位。

就在今年初，一款進(jìn)口芯片被爆出高危漏洞。這一漏洞能夠?qū)е?a href="http://www.solar-ruike.com.cn/v/tag/10353/" target="_blank">黑客訪問到個人電腦的內(nèi)存數(shù)據(jù)，引起客戶數(shù)據(jù)信息流失。這個漏洞并不易解決，必須在操作系統(tǒng)上進(jìn)行修復(fù)，但是即便修復(fù)后也會給全球電腦帶來性能上的影響。

（圖為上海兆芯董事長葉峻）

上海兆芯董事長葉峻說，漏洞事件發(fā)生后，兆芯工程師馬上做了分析，發(fā)現(xiàn)該款CPU 之所以出現(xiàn)漏洞，是為追求更高速度和效率中，忽視了安全防范的一些規(guī)則和要求，造成了芯片效率很高，安全上存在隱患。“兆芯在做芯片設(shè)計(jì)時，工程師嚴(yán)格按照權(quán)限規(guī)則設(shè)計(jì)，最終效率和性能上可能還與進(jìn)口芯片有差距，但事實(shí)上，如果把彌補(bǔ)漏洞打補(bǔ)丁的因素考慮進(jìn)來，性能上不會比它差。”

芯片已經(jīng)成為影響社會各行業(yè)發(fā)展的支撐性產(chǎn)品，高度滲透社會各個行業(yè)領(lǐng)域，同時又高度影響網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全。

漏洞門事件更凸顯出發(fā)展自主可控芯片的重要意義，作為全球最大的芯片和電腦市場來說，芯片帶來的信息安全問題對我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響尤為突出。

芯片國產(chǎn)化已到關(guān)鍵時刻，兆芯的出現(xiàn)讓我們看到了曙光。

撕開一道口子

對國產(chǎn)CPU的攻關(guān)，這些年國家一直花費(fèi)很大力氣。雖取得一定成效，也暴露出諸多不足，最大問題就是研發(fā)與市場脫節(jié)。

作為處理器領(lǐng)域的一匹黑馬，2013年上海兆芯與中科院上海高等研究院、聯(lián)想、華力微電子一起承擔(dān)了“核高基”國家科技重大專項(xiàng)，兆芯負(fù)責(zé)其中“安全可靠的桌面計(jì)算機(jī)CPU”課題。經(jīng)過4年多努力，由兆芯研發(fā)的ZX-C系列中央處理器已實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。測試發(fā)現(xiàn)，搭載兆芯CPU的電腦整機(jī)無故障時間已經(jīng)達(dá)到了10萬小時，完全滿足商業(yè)化量產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。能做到這一點(diǎn)，除了持續(xù)的研發(fā)外，兆芯還走了一條與先前國內(nèi)企業(yè)不同的路：采用與英特爾相同的x86架構(gòu)，這使得國產(chǎn)CPU能夠與Windows視窗操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件形成良好的兼容。葉峻說，x86架構(gòu)在桌面辦公領(lǐng)域占據(jù)絕對核心的地位，政府、企業(yè)辦公都脫離不了x86整機(jī)和服務(wù)器。十幾年來，中國企業(yè)不斷在研制國產(chǎn)CPU，為何市場上卻依舊十分鮮見？關(guān)鍵問題就在于此。

工信部“核高基專項(xiàng)辦”計(jì)劃處處長謝學(xué)軍稱，CPU研發(fā)本身門檻的確很高，但最難的不在于研發(fā)本身，而在于整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。幾年前平板電腦剛出現(xiàn)時，中國CPU企業(yè)向平板電腦發(fā)起了進(jìn)攻，但后來全線撤退。為何？當(dāng)時有款火爆的游戲叫“憤怒的小鳥”，但在國產(chǎn)CPU上卻玩不了，只因開發(fā)這款游戲所應(yīng)用的一些工具在國產(chǎn)CPU上跑不起來，與主流的x86構(gòu)架不匹配。“如果不能融入這個生態(tài)，即使將整機(jī)做得再漂亮，用戶也無法接受和使用，或者遷移難度非常高。”葉峻說，兆芯走與英特爾兼容的路，融入Wintel生態(tài)，也是兆芯與其他國產(chǎn)芯片相比，生命力更強(qiáng)、適用市場更廣的原因。

面對國際上的競爭對手，兆芯目前仍是一個追趕者角色。要在幾乎被英特爾壟斷的市場中分得一杯羹，猶如在“鐵板”中撬出一道縫。

據(jù)兆芯集成副總裁傅城介紹，通過這幾年蟄伏研發(fā)，兆芯已經(jīng)掌握了最核心的設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)，包括架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證、IP及相關(guān)工具鏈的設(shè)計(jì)方法，從根本上完成了處理器研發(fā)技術(shù)的消化吸收過程。與此同時，人才的培養(yǎng)在兆芯尋求突破的道路上是格外重要的一環(huán)。從成立至今，兆芯吸引并培養(yǎng)了一大批具備x86架構(gòu)通用芯片研發(fā)設(shè)計(jì)能力的本土人才，國內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)得到了快速壯大。

在挑戰(zhàn)巨頭的道路上，兆芯并非單打獨(dú)斗，上海華力、聯(lián)想、上海儀電、同方、中科方德、普華、中標(biāo)麒麟等這些不同領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，圍繞著國產(chǎn)x86整機(jī)，在芯片生產(chǎn)、硬件整合、系統(tǒng)集成、完善應(yīng)用和服務(wù)等方面，都與兆芯進(jìn)行著不同層次的合作，在塑造、完善國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈和國產(chǎn)整機(jī)生態(tài)體系上攜手前行。

從能用到好用

在兆芯之前，國產(chǎn)CPU的性能只能達(dá)到英特爾的10%。這也是市場中為何老是說國產(chǎn)芯片沒法用、不好用，而兆芯產(chǎn)品性能已達(dá)到英特爾主流產(chǎn)品的80%。這是一個跨越式的進(jìn)步，使得國產(chǎn)CPU產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到可用、好用的水平。

作為信息安全級別極高的金融企業(yè)，上海銀行之前采購了首批采用兆芯CPU的整機(jī)。“從最近使用效果看，采用兆芯的整機(jī)穩(wěn)定性非常好，完全能夠勝任諸如文檔、表格處理、音視頻播放、網(wǎng)絡(luò)瀏覽等日常辦公場景，未出現(xiàn)各類軟件、驅(qū)動不兼容等現(xiàn)象，基本達(dá)到國際同等芯片整機(jī)水平。”上海銀行信息技術(shù)部總經(jīng)理曹廣智說。

采用兆芯國產(chǎn)CPU的整機(jī)產(chǎn)品經(jīng)第三方媒體測試，均得到“全面滿足桌面辦公應(yīng)用需求”的積極評價(jià)，加之操作方式與基于國外芯片整機(jī)沒有任何差異的優(yōu)勢，以及聯(lián)想、同方為國產(chǎn)自主可控整機(jī)構(gòu)建的完善服務(wù)體系，兆芯平臺國產(chǎn)整機(jī)已經(jīng)全面具備無縫替換國際廠商同類產(chǎn)品的條件。

另據(jù)上海市經(jīng)信委副主任傅新華透露，去年9月，基于上海兆芯CPU的國產(chǎn)整機(jī)獲得了黨的十九大會議采購需求，共計(jì)采購近600臺，主要供全部38個代表團(tuán)會議現(xiàn)場辦公和民族語言翻譯使用。根據(jù)會場使用反饋情況，國產(chǎn)整機(jī)在會議期間運(yùn)行穩(wěn)定，機(jī)器性能良好、易用性強(qiáng)，獲得了與會代表的認(rèn)可。

2017年搭載兆芯CPU的電腦正式開售后，2018年企業(yè)的芯片出貨量預(yù)計(jì)達(dá)10萬顆以上。“產(chǎn)量上來后國產(chǎn)CPU成本會更低，性價(jià)比優(yōu)勢將更加突出。”葉峻表示，最近推出的新一代國產(chǎn)CPU芯片KX-5000系列，性能已經(jīng)逼近國際主流水準(zhǔn)，也是國內(nèi)第一款支持雙通道DDR4內(nèi)存的國產(chǎn)通用CPU，兆芯將憑借此款產(chǎn)品打入消費(fèi)級市場。

何為DDR4？葉峻解釋說，內(nèi)存條原來一直以DDR3為主流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從2018年開始全球內(nèi)存的規(guī)格全部升級切換到主流DDR4。DDR4比DDR3性能更好，存儲容量更大，功率消耗更低。其實(shí)，聯(lián)想早在2016年時就與兆芯提出，2018年以后全球的主流CPU都會切換到DDR4，國產(chǎn)芯片在研發(fā)時必須盡快推出支持DDR4的產(chǎn)品，否則新品一出廠就落后主流。聯(lián)想長風(fēng)科技公司國產(chǎn)自主可控業(yè)務(wù)總監(jiān)李朝偉說，如果說兆芯是一顆優(yōu)秀善良的心，聯(lián)想就是要給這顆心賦予一個健壯的體魄。原來聯(lián)想整機(jī)都全部圍繞英特爾服務(wù)，在兆芯國產(chǎn)CPU 帶動下，聯(lián)想正在用遍布全國2200個服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)構(gòu)建支持基于國產(chǎn)CPU的服務(wù)支撐體系，在北京還建立國產(chǎn)CPU整機(jī)專用生產(chǎn)線。

國家核高基專項(xiàng)技術(shù)副總師李明樹指出，CPU研發(fā)成本高昂，設(shè)計(jì)成本、專利成本、人員投入和流片等都需大量費(fèi)用投入，目前國內(nèi)企業(yè)和公司與國際企業(yè)的研發(fā)投入相比仍然存在差距。兆芯CPU 研發(fā)成果來之不易，不僅面對著“起步晚、差距大、市場壁壘高筑”困難，能夠克服“研發(fā)投入上的不足”更值得欽佩。

憑借兼容x86、生態(tài)完善等優(yōu)勢，基于兆芯CPU的國產(chǎn)整機(jī)已經(jīng)成功進(jìn)入到上海、安徽、福建、濟(jì)南、武漢等政府采購目錄。此外，在黨政軍等安全涉密的約5%的市場中，兆芯已經(jīng)成功占據(jù)了相對較大的比重。目前，95%公開市場幾乎被英特爾壟斷，兆芯另一個目標(biāo)就是要在量大面廣的辦公電腦市場里逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，解決國內(nèi)辦公安全、產(chǎn)業(yè)安全問題。