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国内芯片公司“自主研发”真相

2018-8-3 08:14| 发布者: redchina| 查看: 21784| 评论: 0|原作者: 铁流

摘要: 如果国家没有对自主可控身份的清晰认定,ARM芯片就可能变身国产自主CPU、微软Windows10就可能变身国产自主操作系统、IBM informix就可能变身国产自主数据库。这样的日子还会远么?这个好像已经变成现实了。铁流还是低估了买办的能量。

近年来,在国家大力扶持集成电路产业的背景下,国内从事高性能CPU设计的单位或公司数量不断壮大。

但美中不足的是,几乎所有单位都认为自己的产品和技术路线符合自主可控标准。

比如华为把买ARM的Cortex A57做集成宣传为自主研发、完整知识产权。飞腾在和中国电子合作后,将购买自ARM的Cortex A57产品打上自主可控标签进军信息安全市场(注释1)。

中国这一关键领域依赖国外技术授权 如鲠在喉

而这些芯片技术架构的来源,都是ARM。

ARM是谁?ARM是英国的芯片知识产权(IP)提供商。全世界超过95%的智能手机和平板电脑,都采用ARM的芯片技术结构。

虽然国内一些芯片公司,以自主可控旗号获得国家项目和经费,并打进党政军市场,但实际上这些基于ARM技术授权的自主可控芯片,距离真正的自主可控,仍有差距。

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检验是否自主可控,有一条基本的标准——信息安全不受制于人,产业发展不受制于人。这就必须做到知识产权自主可控、能力水平自主可控、发展自主可控、供应链自主可控、具备“国产”资质、利润不受制于人。

而这6个方面,恰恰是ARM阵营IC(集成电路)设计公司不可能做到的。

1、知识产权受制于人

国内ARM阵营的IC设计公司购买的IP核授权并非永久性授权,其授权具有诸多限制性和期限性。

目前,ARM在国内不开放ARM 32位的指令集授权(事实上,基于ARM 32位指令系统的CPU芯片在移动互联网世界占据了90%以上的份额,因此ARM 为了获得更多利益,也不会将32位指令集授权客户了)。

而在服务器领域,由于迫切需要攻打竞争对手英特尔的地盘,ARM目前对国内少数厂商开放了64位ARM V8服务器授权,且存在有效期。

可以想象,未来ARM一旦在服务器市场站稳脚跟,对国内厂商的服务器授权态度恐怕也将是另一番情景(注释2)。

知识产权受制于人隐含着巨大的技术风险——英特尔于2006年取消对威盛VIA的前端总线授权,就对威盛公司造成了几乎毁灭性的打击;而最近制裁中兴的事件中,一旦制裁被认真执行,美国和美国控制的ARM企业不再授权(ARM虽然是英国公司,但主要的研发中心在美国)(注释3),那就会对国内ARM阵营的IC设计公司造成巨大的冲击。

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2、能力水平受制于人 

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CPU和操作系统一样,都是一项非常复杂的工程,即便获得国外公司提供的全部源代码,但如果没有设计文档和吸收消化能力,也是很难吃透的。

如同操作系统一样,微软早就号称把所有Windows源代码交给了中国政府审查备案,但即便如此,中国还尚未掌握对Windows全部代码的解读吸收能力,更何况ARM。

熟悉IC设计的开发者应该都知道,一个IP设计公司在对第三方提供其设计好的IP时,即便是较开放的软核授权,也不会做到所有代码可读可修改,而是包装了好多模块,其中有些可以配置、有些可以修改,而在大部分模块内部都不可能进行随意修改。

除非能够完全不依赖于ARM提供的公版核心,从零开始就自己设计研发,这方面比如国内几家老牌CPU厂商龙芯、申威等,从头开始就采用自主开发微结构的做法,虽然在性能和兼容性方面走了一些弯路,但不存在能力水平不可控的问题。

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如果长期购买ARM IP核授权,而不自主设计微结构,就会导致缺乏工程实践能力。毕竟实践出真知,没有独立完成微结构的设计,必然导致不具备独立开发微结构的能力。

而这也是中国近年来ARM芯片的年出货量超过10亿片,但没有一片芯片的微结构是国内自主设计的根源!

3、安全受制于人 

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由于ARM微结构不被国内企业掌握,因此在安全和后门问题上,必然得不到根本保障。

微结构决定了CPU的性能、功耗、安全性等要素,而日常我们所说的双核、四核、八核CPU芯片,其实是将2、4、8个微结构(CPU核)的接口互联并集成到一片硅片上。

正因此,由于都是购买ARM设计的微结构,所以基于ARM结构的国产芯片的性能、功耗、安全性都由ARM决定,中国ARM阵营IC设计公司在性能、功耗、安全性根本不具备话语权,能够做主的,仅仅是把这些ARM微结构组合成双核、四核、还是八核的CPU芯片,以及在后端设计方面,在ARM留有的冗余范围内,将主频定得高一点还是第一点。

4、发展权受制于人

指令集是存在于CPU内的程序,它用一些代码表达读、写等操作,让计算机做各种运算的一套命令标准,是芯片的重要组成部分。

在技术上,重新设计一套指令集的难度近乎于零。美国也一度禁止将单独的指令集申请为专利,只有当指令集与实现方法相结合的时候才被允许申请专利。

但是指令集对IC设计的影响是不可忽视的。比如,当年ARM“半残疾式”的指令集就根本不可能设计出高性能芯片,随着近年来ARM更新指令集,以及购买了MIPS 498条指令集授权后,才使其能在高性能芯片领域一展拳脚。

单纯的指令集本身价值非常有限,真正有价值的是围绕指令集构建的软件生态、指令集的实现方法和自由扩展指令集的权力。

举例来说,华为购买ARM指令集授权,但是不具备自主扩展指令集的权力,只能局限在ARM所构建的生态以及游戏规则里生存。

这种做法的好处是,能够获得ARM产业生态长期的支持,但问题也很明显,无法进行更大程度的自主生态的建设。

购买ARM指令集授权只能是ARM卖什么,你用什么。

另外,还有一个问题是,一旦ARM断了技术支持,国内ARM阵营IC设计公司,恐怕就会停摆。这不是危言耸听,中兴事件已经证明了这一点,这制裁中兴后,ARM就撤去了所有技术支持,台积电也不接单,中兴微电子的ARM芯片业务随即休克。 

5、利润受制于人

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由于在ARM体系中,“每个环节做什么”、“有多少利润”在AA(ARM芯片+安卓系统)体系中已经形成潜规则,国内ARM阵营厂商基本沦为AA体系的“马仔”。

如果是购买ARM指令集授权,不仅价格成本昂贵,而且有授权期限限制。最关键的是“买无止境”——指令集到期接着买,指令集更新还得买;每次以什么价格授权,ARM说了算;如果是购买IP核授权,除了一笔不菲的授权费外,每生产一片芯片还需缴纳专利费。

这使单纯卖ARM芯片的厂商日子过的并不好。

在ARM阵营里真正混得好的,诸如高通、苹果、三星、华为等公司,很多都不是或不完全依赖于在市场上直接出售芯片赚钱。

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高通在2014年凭借专利业务获得利润66亿美元,芯片业务赚取利润38亿美元,近60%营业利益来自于技术授权费,总利润将近一半源自中国市场(注释4)。

高通芯片业务38亿美元的利润更多的是依赖于市场份额巨大的因素,但利润的主要来源是高通税、专利授权费等方面的盈利。而2015年被中国国家发改委反垄断后,新版专利授权协议给了大陆手机厂商更大的自由度,谈判难度大幅提升,直接导致至今依然有不少大陆手机厂商尚未与高通签约,专利费悬空未缴,高通2015年3季度净利润锐减44%。

苹果、华为都采用垂直整合模式,自家的手机芯片不外卖,自产自销过日子,芯片价格内部定价,依靠自家手机的高溢价获得利润为芯片业务留足利润空间。

三星也是如此,除了出售给某国产手机少量芯片外,基本上都是依靠垂直整合模式自产自销,依靠自家手机的高溢价为芯片部门预留利润,而非在市场上直接出售芯片。

而ARM真要里单纯靠卖ARM芯片过日子的厂商日子过的都一般,即便上联发科和展讯这样的巨头,过的也不如意。联发科高管在媒体上公开宣称“含泪卖芯片”,后者的市场规模很大,但利润并不高,而且一定程度上依靠紫光、中国移动等巨头的扶持与联发科、高通竞争。

而全志、瑞芯微这些市场份额较低的小厂,基本就是“操卖白粉的心,赚卖白菜的钱”。

根据瑞芯微此前的IPO说明材料,瑞芯微2015年营业收入为10亿,利润为2500万,但这2500万的利润,是这获得2218.16万元政府补贴的情况下的数据,其中隐含的信息耐人寻味。

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6 、供应链受制于人

国内ARM阵营IC设计公司在供应链上严重依赖境外公司。比如,华为海思麒麟910、920、930等(注释5)相关芯片全部依赖台积电工艺;华为16纳米制程ARM公版微结构服务器芯片也依赖台积电工艺。 

7 、ARM获得“自主可控”身份意味着什么?

随着国内网络安全和自主可控等规划和战略的出台,国内的IT自主厂商也终于迎来了蓬勃发展的春天。

而在中国希望重新制定IT产业游戏规则的时候,国外的IT企业开始模仿类似ARM所采取的“开放授权”的障眼法,纷纷通过技术授权及合资策略成立本土化公司,企图穿上国产“自主可控”的合法化马甲。

比如,目前IBM通过OpenPower联盟授权在国内成立了中晟宏芯CPU企业;微软推出中国政府专用版本的windows10,并在中国成立合资公司进行销售;IBM的informix数据库也已通过开放授权方式代理给了国内几家数据库厂商。

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乱花渐入迷人眼。CPU、操作系统、数据库等产品作为信息产业的基础性产品,其自主可控的重要性不言而喻。

但从目前情况看,如采用ARM技术授权的厂商在国内俨然已被贴上了自主可控的标签,堂而皇之地进军党政军市场。

如果国家没有对自主可控身份的清晰认定,那么接下来,ARM芯片就可能变身国产自主CPU、微软Windows10就可能变身国产自主操作系统、IBM informix就可能变身国产自主数据库。

这样的日子还会远么?(注释6)

注释一:关于飞腾内核的问题。

据一位业内人士披露,飞腾拿去流片的第一个版本就是A57,而另外一位业内人士也披露,ARM的朋友说当初飞腾那个就是A57。之后飞腾对内核做了不少修改,在功耗上做了不少优化。由于华为的Hi1612就是A57,对比FT2000就可以发现,Hi1612在制造工艺领先2代的情况下,用FT2000一半的功耗,实现了不到FT2000一半的性能。虽然做功耗控制上飞腾做的不错,但从SPEC2006成绩看,FT2000的内核FTC661与A57的测试成绩大致处于同一水平。综合来看,FTC661还是处于修改的水平,距离再创新尚有一段距离。由于文章写的早,当时FT2000还没上市,自然按照业内人士披露的观点写文章。

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注释2:虽然早两年ARM服务器被炒的非常火,但实践证明,ARM服务器完全就是一个悲剧,铁流2年前写的“未来ARM一旦在服务器市场站稳脚跟,对国内厂商的服务器授权态度恐怕也将是另一番情景”估计上不可能实现了。不过,软银有了新玩法,那就是割韭菜,注释3中会介绍。

注释3:ARM被软银收购了。数月前,ARM决定放弃ARM mini China的控股权,ARM mini China在中国大陆IPO后,中资持股51%、ARM持股49%。虽然有媒体认为,这对中国芯片发展都将有一定利好,甚至还有媒体把RISC-V兴起视为美国控制世界的阴谋,并认为ARM决定放弃ARM mini China的控股权是中国“在下一盘大棋”是对美国阴谋的反制。

这实在让人哭笑不得,因为“RISC-V兴起视为美国控制世界的阴谋”、“ARM决定放弃ARM mini China的控股权是中国在下一盘大棋”都是伪命题。

本次ARM mini China IPO是一场非常彻底的资本运作,对中国芯片发展在短期内不会造成太多影响,就长期来看,反而会对中国自主CPU的发展产生负面作用。

由于日本软银以310亿美元收购了英国ARM,即便不计算利息,收回投资需要88年。日本软银曾经宣称ARM公司将继续保持原有的管理体制,其商业模式不会受日本软银钳制。

但投资人是趋利的,日本软银也急需从ARM身上攫取利润。

那么,最好的方式就是借助ARM资本运作,比如把ARM mini China的股权高溢价出售给中资和中国股民。

如此一来,软银既可以依旧牢牢控股ARM,又能空手套白狼。毕竟ARM的主要研发中心在美国,核心技术也归属ARM,也就是说,ARM mini China基本就是一个“空壳公司”。

日本软银以失去一个空壳合资公司的控股权为代价,回收部分收购ARM耗费的资金,这笔买卖在中国已然掀起“芯片热”的背景下可以大捞一把。

另外,在中资控股ARM mini China之后,不排除ARM会被一些人包装之后,摇身一变成为“自主可控CPU”的可能性。

注释4:高通过去的高利润很大程度上是得益于高通税的,在被发改委反垄断之后,专利授权业务江河日下,利润大幅下降,日子也越来越不好过。高通的投资人看的非常清楚,所以才有博通收购高通,高通收购恩智浦,因为高通的股东希望借助并购资本运作,推高股价后解套,可惜特朗普把两笔交易都搅黄了,估计高通的股东恨死特朗普了。在ARM阵营中,不当专利流氓,不靠垂直整合,是很难赚取高额利润的。以前联发科、展讯是活生生的例子,现在高通可能也即将变成新的范例。

注释5:麒麟910、920、930、950、960、970、980都高度依赖台积电工艺,而且CPU内核高度依赖ARM,从K3到麒麟980,CPU核引进一代又一代,10年里反复引进......

注释6:如果国家没有对自主可控身份的清晰认定,那么接下来,ARM芯片就可能变身国产自主CPU、微软Windows10就可能变身国产自主操作系统、IBM informix就可能变身国产自主数据库。这样的日子还会远么?

这个好像已经变成现实了。铁流还是低估了买办的能量。


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