引言：《一周易評》是網(wǎng)易科技頻道小編們就本周發(fā)生的一件新聞事件闡述個人觀點(diǎn)的新欄目。換句話說，就是小編們要在這里秀一下“智商下限”，還望網(wǎng)友們積極參與并踴躍吐槽。欄目將秉承“用事實(shí)說話”的原則，但若其中存在主觀性陳述，將僅代表小編個人意見。
本周發(fā)生了一件轟動全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的大事件——英特爾斥巨資167億美元收購FPGA生產(chǎn)商Altera。此事件之所以被認(rèn)為是一次產(chǎn)業(yè)地震，不僅僅是因?yàn)?67億美元的交易堪稱英特爾歷史之最（公司手中現(xiàn)金不足，以致于要舉債來完成），更因?yàn)樵谶@個交易的背后還很可能隱藏了一個未來足以顛覆整個計(jì)算產(chǎn)業(yè)的宏偉計(jì)劃。
當(dāng)然，這個宏偉計(jì)劃跟中國其實(shí)并沒有太多的直接關(guān)系。本期標(biāo)題之所以要扯上“國產(chǎn)芯”，更主要還是因?yàn)榍皫灼凇兑恢芤自u》的經(jīng)驗(yàn)告訴小編——網(wǎng)友喜歡干貨，但一篇有內(nèi)涵的文章里也同時還要有“槽點(diǎn)”才算成功。所以，小編今天的點(diǎn)評大體可以歸為如下三個章節(jié)：技術(shù)深入剖析、吐槽國產(chǎn)芯的差距，以及展望走捷徑的可行性。
技術(shù)知識科普篇
這里會涉及很多如CPU、GPU、FPGA、ASIC以及DSP等英文縮寫及半導(dǎo)體術(shù)語（急性子可以直接跳至下一章），為了盡量讓大家看得懂，小編會盡可能用接地氣的話來描述細(xì)節(jié)。當(dāng)然，其中一些比喻可能不夠恰當(dāng)，不準(zhǔn)確之處還望網(wǎng)友指正和包容。
首先，我們要理清一個概念，那就是何為“計(jì)算芯片”，或者說“處理器”？對于很多人來說，“處理器”就是CPU。這種認(rèn)識是不準(zhǔn)確的！CPU只是傳統(tǒng)電腦里被稱為“中央處理器”的東西，準(zhǔn)確來說它只是一顆“通用計(jì)算處理器”，注意這里特別強(qiáng)調(diào)的“通用”二字，也就是說，還有一些處理器是可以不通用的，而另作“專用”，譬如我們熟悉的GPU，即顯卡處理器。它的專用就是為圖像顯示進(jìn)行復(fù)雜的浮點(diǎn)計(jì)算，但也因?yàn)橛布O(shè)計(jì)上的先天性，GPU在并行計(jì)算上要比CPU強(qiáng)大得多，所以就有了后來的GPGPU加速概念，被廣泛應(yīng)用于超級計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。
GPU只是千百種具備專業(yè)用途的處理器芯片中的一種，因?yàn)閺V為用戶熟知，所以小編就先拿出來舉個例子。而其他常見的“專用”處理器還包括了DSP及FPGA等等。
DSP英文全稱翻譯過來就是“數(shù)字信號處理器”，是幾乎每部手機(jī)里都會有的一個小芯片——其作用很簡單，就是對無線信號進(jìn)行一個處理，譬如過濾雜波等等，這個過程也是在進(jìn)行各種計(jì)算，所以DSP也是“計(jì)算芯片”的一種形式。
從嚴(yán)格意義來說，F(xiàn)PGA并不能算是一種專用處理芯片，因?yàn)檫@東西全稱叫“現(xiàn)場可編程邏輯門陣列”，即：可以將內(nèi)部的一個區(qū)域通過軟件程序變成一個具備特定功能的芯片（多個區(qū)域扮演不同功能的芯片并聯(lián)合起來，就能實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能）。換用通俗一點(diǎn)的話來說，就是你想讓FPGA變成GPU，它就可以變成GPU；而你想要它成為DSP，它就是DSP了……AMD和英偉達(dá)在設(shè)計(jì)新顯卡時，其實(shí)都是先通過FPGA進(jìn)行流片測試的。所以，F(xiàn)PGA不是一種專用處理芯片，而是多種或者說萬能的處理芯片。
FPGA如此強(qiáng)大，但這與一直依賴CPU為主要業(yè)務(wù)的英特爾有何關(guān)系？難不成后者打算自廢武功，從此改為推FPGA不成？也不是，CPU作為通用計(jì)算處理器，其在邏輯計(jì)算（判斷真或假）方面的優(yōu)勢是其他數(shù)學(xué)計(jì)算（加減乘除）處理器不可替代的，因此幾年前業(yè)界就有了一個共識——未來處理芯片必將是以“異構(gòu)架構(gòu)”為主導(dǎo)的一種趨勢，即：用CPU搭上某種其他處理芯片配合使用。說到“異構(gòu)架構(gòu)”，這里大家比較熟悉的可能是AMD提出的APU產(chǎn)品。APU是消費(fèi)市場的東西，是傳統(tǒng)CPU + GPU的一種異構(gòu)搭配。而在企業(yè)市場上，同樣是基于CPU + GPU的異構(gòu)設(shè)計(jì)，方案有來自英特爾的Xeon Phi，以及IBM和英偉達(dá)的Power + CUDA等……只不過，財大氣粗的英特爾比大家都看得更遠(yuǎn)——其在2014年6月低調(diào)發(fā)布了一款集成FPGA的Xeon處理器，這是首款X86 CPU + FPGA的異構(gòu)設(shè)計(jì)（Xinlinx和Altera一直都有ARM+ FPGA的異構(gòu)設(shè)計(jì)SoC），但卻預(yù)示了未來英特爾要利用FPGA的一切優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步顛覆企業(yè)市場的決心——所以，小編最初在3月份看到英特爾打算收購Altera的傳聞時，完全不感到驚訝。
前面小編說了FPGA可以像“孫悟空72變”一樣被編譯成任何功能的芯片，但沒有具體說其中又是如何實(shí)現(xiàn)加速的。那么，這里我們要先了解一下ASIC（專用集成電路）這個概念。ASIC簡單說就是一種通過電路設(shè)計(jì)，從硬件上去實(shí)現(xiàn)軟件算法的芯片方案，譬如我們前面提到的DSP濾波功能——天線接收到的信號波有很多為雜波，現(xiàn)實(shí)里我們有各種算法去過濾它們。這些算法可以寫成公式，然后用軟件計(jì)算來完成過濾，也可以是通過電阻、電容、多路轉(zhuǎn)換器等電子元件的搭配，以硬件手段來實(shí)現(xiàn)。很顯然，從硬件上去實(shí)現(xiàn)算法會比用軟件計(jì)算要快得多，而FPGA可以隨意被編程為某一特定功能的ASIC的特性，自然也就能讓其某些領(lǐng)域里獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。如果小編沒記錯，微軟必應(yīng)和百度都在去年宣布了利用FPGA實(shí)現(xiàn)搜索加速的消息，F(xiàn)acebook和谷歌其實(shí)也在做著同樣的優(yōu)化。所以說，英特爾看好CPU + FPGA的未來是有遠(yuǎn)見的。而隨著云技術(shù)的進(jìn)一步普及，及市場對數(shù)據(jù)中心要求的進(jìn)一步提高，這一切對于英特爾而言也就意味著滾滾不斷的財源。
技術(shù)內(nèi)容談到這里，很多網(wǎng)友可能又要給AMD判死刑了，GPGPU敵不過CPU + FPGA，未來難道英特爾一家獨(dú)大？也不完全是。其實(shí)FPGA比GPGPU加速更優(yōu)勢的主要一點(diǎn)在于功耗，而至于加速效果則要考慮多個方面的綜合因素。首先，給FPGA編程并不是一件容易的事情。其次，想要讓FPGA實(shí)現(xiàn)加速，起碼要有相當(dāng)?shù)腁SIC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而這又是一個不低的門檻。相比之下，GPGPU因?yàn)榘l(fā)展較早，已經(jīng)有了像OpenCL這樣比較開放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此代碼的優(yōu)化、開發(fā)人員的生態(tài)建立都比FPGA完善。此外，過去要實(shí)現(xiàn)GPGPU加速，CPU數(shù)據(jù)總是要先從內(nèi)存復(fù)制到GPU顯存后才能進(jìn)行加速處理，而處理完后，數(shù)據(jù)還要再復(fù)制回內(nèi)存才可被CPU調(diào)用……這種局限性制約了GPGPU的加速效率，不過所幸的是此“落后”技術(shù)在HSA基金會確立HSA 1.0標(biāo)準(zhǔn)后已發(fā)生了根本性改變（請參閱小編此前介紹AMD的《一周易評》）。未來企業(yè)級APU解決方案（內(nèi)嵌HBM內(nèi)存顆粒的APU產(chǎn)品）應(yīng)該會在超算市場上保留相當(dāng)?shù)母偁幜�，尤其是性價比方面——FPGA其實(shí)并不是新鮮事物，但價格卻一直高高在上，所以迄今也沒有被大規(guī)模普及。英特爾收購Altera能起到促進(jìn)作用，但短期內(nèi)也是難以改變眼下的事實(shí)。
前面提到CPU + GPU或者CPU + FPGA的異構(gòu)設(shè)計(jì)，其實(shí)主要是為了指引出一個計(jì)算領(lǐng)域的未來方向，而不是要比較孰優(yōu)孰劣。簡單一句話，單純的CPU在未來是很難滿足人類計(jì)算需求了。而如果不是一顆擁有異構(gòu)架構(gòu)設(shè)計(jì)的處理器，恐怕未來也很難在動則以EB（=1 000 000 TB）甚至ZB（=1000EB）為計(jì)數(shù)單位的數(shù)據(jù)中心里出現(xiàn)。
然而……當(dāng)國外技術(shù)已先進(jìn)到可以將不同功能的處理內(nèi)核整合到一起，并 裝成SoC或APU時（可不是簡單的拼積木哦，CPU和GPU共享內(nèi)存絕對不是1+1的拼湊），我們的國產(chǎn)芯卻還在糾結(jié)CPU架構(gòu)的自主設(shè)計(jì)，以及某項(xiàng)指標(biāo)能否媲美英特爾若干年前水平……小編難免不對這樣的現(xiàn)實(shí)感到淡淡的憂傷，難免不去感嘆彼此間技術(shù)的巨大差距——我們總說我們只花了十年就追趕上了歐美20年的發(fā)展——其實(shí)并沒有！CPU某些指標(biāo)可能是拉近距離了，但人家20年的經(jīng)驗(yàn)累積使得在其他方面的技術(shù)推動和產(chǎn)業(yè)整合上又比我們快了不知道多少倍……
吐槽一下國產(chǎn)芯的巨大差距
吐槽前，小編要先表明一下態(tài)度：小編支持國產(chǎn)芯的發(fā)展，且異常堅(jiān)定。說是吐槽，更多的是痛心。小編沒有看不起國產(chǎn)芯的意思，但是對于某些企業(yè)、負(fù)責(zé)人的德行和莫名自滿，打心里想罵幾句——少一些拋頭露面，少說些沒意義的話，多做點(diǎn)實(shí)事，認(rèn)真搞科研，這才是眼下唯一應(yīng)該有的態(tài)度。
說起國產(chǎn)芯，其實(shí)有兩大陣營：一個是龍芯系列（MIPS架構(gòu)），另一個就是以華為、瑞芯微等為首的ARM架構(gòu)芯片。
小編之前在某期《易評》里說過，所謂的自主架構(gòu)設(shè)計(jì)其實(shí)就是在電路層面用自己的方式實(shí)現(xiàn)對某一指令集的兼容。所以，小編在這里要先幫龍芯說句話——雖然MIPS指令集是別人的，但具體實(shí)現(xiàn)的電路設(shè)計(jì)確實(shí)是龍芯公司自己搞出來的，因此也確實(shí)算得上自主設(shè)計(jì)。至于為什么不搞出一套自主知識產(chǎn)權(quán)的“國產(chǎn)指令集”？其實(shí)也不是不可以，只是這東西弄出來了也不會有任何人用，Linux內(nèi)核不會去兼容、微軟Windows也不可能去兼容，沒有任何意義。至于ARM陣營，原本中國廠商都是采用ARM提供的公版內(nèi)核設(shè)計(jì)的，但華為、瑞芯微等一些比較有實(shí)力的企業(yè)先后開始了自己的架構(gòu)研發(fā)。這里拋開國產(chǎn)ARM架構(gòu)的性能是否優(yōu)異不談，這種主動嘗試掌握設(shè)計(jì)權(quán)的決心應(yīng)該是值得稱贊的。
小編一開始就說了，本人非常堅(jiān)定地支持發(fā)展國產(chǎn)芯。理由不必多說，大家看看美國禁止英特爾出口芯片給中國，以及美軍禁止使用聯(lián)想提供的服務(wù)器等新聞報道就能夠知道——在國家戰(zhàn)略層面上，發(fā)展國產(chǎn)芯是義不容辭的事情！
但是，雖說發(fā)展國產(chǎn)芯是涉及國家戰(zhàn)略意義的大事，但這并不等于我們就能以此為借口來綁架用戶，讓用戶為“國情”買單吧？這里小編特別想質(zhì)疑一下龍芯的市場定位。其實(shí)從指令集和架構(gòu)的先天性差異看，MIPS應(yīng)該是比ARM更適合發(fā)展高端服務(wù)器的處理器架構(gòu)，而我們的龍芯又有中科院支持，潛心研究幾年即使趕超不了歐美，自用也是勉強(qiáng)了……但結(jié)果，我們看到了龍芯迷你電腦、龍芯筆記本電腦以及龍芯臺式電腦——這是硬生生打造出了一整套垂直產(chǎn)業(yè)鏈啊。也不是說龍芯走垂直商業(yè)化道路不可以，但問題是產(chǎn)品本就還不具備競爭力，做出來的東西能賣嗎？于是又打著“國情牌”流竄于市場上，價格還不便宜！本來我們的技術(shù)就落后，資源也有限，把有限的資源和時間消耗在與供應(yīng)商談產(chǎn)品設(shè)計(jì)、談市場推廣等方方面面，這不正是一種浪費(fèi)嗎？
從2002年發(fā)布首款龍芯1處理器（主頻266 MHz），到2012年底發(fā)布8核的龍芯3B處理器（主頻1.05GHz），龍芯的確用十年就走完了英特爾20年的路——英特爾發(fā)布首個32位33 MHz的386處理器是在1985年，首個1 GHz奔騰處理器是在2000年，而首個雙核心奔騰D處理器則是在2005年。但同樣是從2002到2012年，英特爾先于2009年發(fā)布了迄今仍無對手的Core i系列處理器架構(gòu)，后又在2012年推出了全球首個采用3D晶體管制造的CPU；即使是臺面上輸?shù)靡凰康腁MD，也在百般困難中于2011年發(fā)布了首顆APU……試問，再給我們一個十年，我們能追上Core i架構(gòu)和APU架構(gòu)嗎？時間并沒有因?yàn)槲覀冏汾s而停止，當(dāng)我們在跑時，別人也沒有停下。
不說距離我們太遙遠(yuǎn)的10nm生產(chǎn)工藝（英特爾在全球獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的制程技術(shù)），就拿網(wǎng)民都喜歡調(diào)侃的AMD及其APU來說，我們有嗎？十多年來，我們只是發(fā)展出了一些個自主設(shè)計(jì)的CPU架構(gòu)，不管是借助ARM的幫忙，還是完全的自主原創(chuàng)�？墒�，我們的GPU架構(gòu)又在哪里？FPGA更是望塵莫及吧（小編自我糾正一下：國內(nèi)已經(jīng)有一些海歸團(tuán)隊(duì)開始自己的FPGA芯片設(shè)計(jì)，這是一個好的現(xiàn)象，但仍需大量經(jīng)驗(yàn)累積）？我們用了十年去追逐CPU的發(fā)展，而美國用了十年就把CPU和GPU給融合了……這十年間，我們等同于在跑單核，而國外卻是CPU、GPU、FPGA多核齊刷……我們用十年追趕了人家20年？這句話今天也就能哄哄祖國的花朵了。
我們發(fā)展自主CPU究竟是為什么？如果是為了成本和產(chǎn)品多樣化，華為、瑞芯微目前做的算可以了。如果我們是先打出國家戰(zhàn)略這張牌，那么我們這里談的就是未來技術(shù)，未來的計(jì)算機(jī)處理能力——這是一種遠(yuǎn)超CPU可以提供的計(jì)算能力，別說我們目前還沒有掌握，即使是地位不斷被弱化的CPU，我們也只有一個半成熟的自主架構(gòu)。對于這樣一個實(shí)事，小編更多地是感到憂心，而不是自滿，更談不上值得炫耀！
異構(gòu)APU比CPU的優(yōu)勢有多大？給大家一個實(shí)例：最優(yōu)秀的龍芯3B號稱單雙精度浮點(diǎn)峰值性能分別達(dá)到256和128 GFlops，AMD用在PlayStation 4上的APU有1.84 TFlops（單精度，雙精度不詳，但后者不是游戲機(jī)要求的性能，不過AMD雙精度性能一直是業(yè)界最優(yōu)的，這也是個事實(shí)），用在Xbox One上的APU有1.31 TFlops……隨便都甩龍芯幾條街了，況且這還是民用級產(chǎn)品，可見發(fā)展異構(gòu)架構(gòu)的必然性和必須性。
可惜，我們沒有自主GPU架構(gòu)怎么辦？買授權(quán)和收購是兩條捷徑，但是……
展望未來國產(chǎn)芯的發(fā)展可能
總結(jié)一下前面長篇大論下的兩個實(shí)事：1.異構(gòu)處理器是未來高性能計(jì)算的必備；2.我們有自主CPU架構(gòu)，但沒有GPU和FPGA這些“高級貨”。
沒有怎么辦？自我研發(fā)太耗時，買唄！ARM有一個圖形處理內(nèi)核Mali，這是可以被授權(quán)給其他公司使用的，就像公版的ARM處理內(nèi)核一樣。事實(shí)上，英偉達(dá)也開放Maxwell的架構(gòu)授權(quán)，AMD也開放GCN架構(gòu)的授權(quán)……只不過，用人家授權(quán)的架構(gòu)永遠(yuǎn)有一種“寄人籬下”的感覺，東西不是自己的，使用好壞還要看人臉色。從極端情況來說（盡管不太可能發(fā)生），美國政府可以禁止出口CPU，也就能禁止授權(quán)GPU架構(gòu)。不是自己的知識產(chǎn)權(quán)，說沒有還真突然就沒有了。
想要徹底一點(diǎn)擁有別人的技術(shù)，那就只好去收購別人的公司及專利——譬如某些國人特別津津樂道的收購AMD啦、收購MIPS啦、收購GlobalFoundries等等……MIPS當(dāng)年倒是有可能被收購，但可惜了，ARM和Inmagination于三年前已捷足先登。至于另外兩個，小編必須得抱歉地給抱有這些幻想的企業(yè)家們潑盆冷水——不可能！想都不用想，美國政府堅(jiān)決不會同意，就算政府表面妥協(xié)了，英特爾也不會同意。
這里，小編作為一個曾經(jīng)深入研究過AMD和英特爾專利交叉授權(quán)的人（原版協(xié)議：http://www.sec.gov/Archives/edgar/data/2488/000119312509236705/dex102.htm），可以負(fù)責(zé)任地給大家剖析一下為什么中國企業(yè)不應(yīng)該浪費(fèi)生命在考慮如何收購AMD或者GlobalFoundries身上。
首先，美國政府視X86處理器技術(shù)為尖端技術(shù)，不會允許被視為“假想敵”的中國購買和掌握。這是政府層面的政治考慮，小編就不多說了。假設(shè)，如果我們過了政府這一關(guān)，我們接下來就要面對繁瑣和嚴(yán)苛的專利交叉授權(quán)了（這也是讓很多想收購AMD的公司望而卻步的原因所在）。
交叉授權(quán)規(guī)定，任何一方只要破產(chǎn)、控制人發(fā)生變化（某一股東持股比例超過50%），當(dāng)前的交叉授權(quán)立即作廢（參見原版協(xié)議5.2章節(jié)）。作廢對雙方公司都生效，因此并不存在只有某一方作廢，而另一方仍被允許使用對方專利技術(shù)的情況——不要小看AMD，X86-64的專利大多在AMD手上，作廢了英特爾也舉步艱難。所以，這種交叉捆綁的限制讓雙方的談判有了很多的周旋余地。
那么是不是任何一家公司只要收購了AMD，就立刻失去X86授權(quán)？表面上是，但是——2009年，美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會（FTC）對英特爾的反壟斷裁決里（鏈接地址：https://www.ftc.gov/sites/default/files/documents/cases/101102inteldo.pdf）給出了如下這么一條解釋：“如果AMD因?yàn)楸皇召彾鴮?dǎo)致交叉授權(quán)協(xié)議作廢，在控制人發(fā)生改變后（被收購）的一年內(nèi)，英特爾不可以就X86的專利授權(quán)問題提起起訴，而更應(yīng)該積極地展開新的談判。”
這里又談到了美國政府。所以還是那句話，中國企業(yè)想要收購AMD直接獲得CPU和GPU的各種福利，是完全不可能的。先是美國商務(wù)部不會同意，即使礙于面子勉強(qiáng)答應(yīng)，英特爾也必定選擇撤回專利授權(quán)，而這時候美國政府總不會因?yàn)橹袊髽I(yè)去處罰英特爾吧？大家做做樣子，最后還是不會同意（收購GlobalFoundries也會是這個結(jié)果，英特爾將拒絕繼續(xù)授權(quán)）。
倒是韓國三星如果真有興趣收購AMD，美國或許會答應(yīng)。畢竟韓國在政治上算得上美國的戰(zhàn)略同盟國，地位非凡啊。
不能買，不能收購，想要掌握尖端處理芯片技術(shù)，中國還真只能靠自己。話說在硅谷設(shè)計(jì)芯片的高級工程師，包括英偉達(dá)和AMD的兩位CEO，很多都是華人。如果中科院真心想要發(fā)展長久之計(jì)，建議還是從招攬人才這個方向下手。當(dāng)然，人歸不歸，國家要不要下血本發(fā)展CPU以外的芯片技術(shù)，這都不是小編要談?wù)摰膬?nèi)容了。
這里小編要補(bǔ)充一段，國內(nèi)有一些由海歸工程師組成的FPGA芯片設(shè)計(jì)公司在近幾年里陸續(xù)出現(xiàn)。這正是上一段小編所呼吁的一種發(fā)展途徑。因?yàn)镕PGA畢竟是國外最先提出的技術(shù)，所以國內(nèi)很多FPGA設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都是游走在“灰色地帶”的（沒有技術(shù)授權(quán)）。不過這并沒有關(guān)系，隨著時間推移，經(jīng)驗(yàn)的累積，自主的FPGA技術(shù)是慢慢會有的。當(dāng)然，距離實(shí)現(xiàn)CPU + FPGA這種異構(gòu)設(shè)計(jì)，則恐怕還有相當(dāng)一段路程。
小編胡亂寫了一通，只想說：其實(shí)我們的半導(dǎo)體技術(shù)真的很落后。那么多年搞出個CPU，其實(shí)本就沒什么，但一些人卻沾沾自喜，完全忘記了整個行業(yè)變遷的方向。而在新的領(lǐng)域里，除了半成品的CPU，我們啥都沒有。偶爾有一兩個博士愿意歸國，結(jié)果還被美國以偷芯片為由給抓了……我們有的最多的就是一群喜歡暴著青筋在網(wǎng)上對罵的“鍵盤俠”——這些可都是牛人，什么都懂，什么都看不起。在他們眼里，世界上最能賺錢的蘋果是一家沒啥真正技術(shù)實(shí)力的奸商；為中國企業(yè)鞠躬盡瘁的谷歌則是產(chǎn)品體驗(yàn)爛得一塌糊涂的惡霸；還有微軟和IBM，全都是不思進(jìn)取的典范；最后是一文不值的AMD，產(chǎn)品差、技術(shù)差……哎，可就這個讓我們“看不入眼”的技術(shù)，卻是我們苦苦求都求不來的東西。
