谁将取代英特尔？
文|旺旺智库特约科技观察员王强
用上一台内置国产CPU的个人电脑是很多中国人的梦想，中国的IT行业也为这个目标奋斗了近20年。
但过去由于技术落后、成本高、软件兼容性差等因素，国产CPU市场竞争力较低，只能用于少数实验室和特定领域，无法在商用市场与进口处理器竞争。
随着技术的进步，IT行业的变化，国际形势的变化，用国产CPU替代进口产品不是遥不可及的梦。在政府机关、国企等关键领域，改用国产CPU也成为需要尽快完成的任务。
那么，如何执行这一任务，谁来肩负替代进口处理器的使命，就成了摆在决策机关面前的现实问题。
为什么要改用国产处理器？
如果CPU行业不存在“软件兼容性”的问题，中国或许已经可以在关键领域大规模应用国产处理器。可惜CPU的设计直接决定了它能运行哪些应用，这也成为了摆在国产CPU面前最大的障碍。
20世纪90年代以来，微软和英特尔分别以Windows和奔腾处理器横扫PC市场，确立了x86系统的垄断地位。
X86是一种低级计算机指令规范，其专利主要掌握在英特尔公司手中。个人电脑中使用的Windows系统、奔腾、酷睿等处理器以及成千上万的应用软件都是在这个规范的基础上设计的，所以即使是2005年生产的电脑也可以运行新一代的Windows 10系统以及相应的软件，反之亦然。
如果其他厂商想设计制造兼容x86指令规范的CPU，需要Intel的授权。但出于自身利益的考虑，英特尔很少同意这样的授权请求。
这样，新的CPU R&D企业只能使用不同于x86的指令规范来开发CPU，所开发的产品不能运行基于x86规范设计的操作系统和应用软件。由于x86在个人电脑领域的垄断地位，其他企业很难与英特尔竞争。
IT行业的变化比大多数人想象的要快。虽然x86系统在PC行业一直保持着垄断地位，但近年来，这种状态有松动的迹象。这也为中国自主CPU的大规模应用创造了条件:
首先，为非x86 CPU开发操作系统和应用程序没有以前那么难了。只要有足够的需求和资金支持，在新的系统上建立软件生态环境是可能的。
其次，英特尔CPU近几年的性能增速大大放缓，给后起之秀一个赶超的机会。即使国产CPU在性能、功耗等指标上没有达到英特尔高端产品的水平，也依然可以满足普通用户的需求；
最重要的一点是，政府、国企、军队等关键领域迫切需要用国产芯片替代进口产品，以消除信息安全隐患，防范可能的贸易封锁。
近年来，美国多次向国内敏感单位和国有企业发布出口禁令，进一步加剧了相关行业和单位对进口CPU过度依赖的担忧。从长远来看，重要部门和企业在CPU、操作系统等IT产品的使用上实现国产化是不争的目标。
国产CPU系统之争
虽然在重要领域转用国产处理器是当务之急，但中国现在在具体实施上面临着“艰难抉择”的尴尬。
当时国内自主研发CPU的相关机构在为CPU选择底层指令规范时，因为没有人能获得Intel的x86授权，所以大家都选择了其他规范体系。
其中，中科院计算所龙芯使用了一个名为MIPS的标准，并在此基础上开发了自己的一套规范；江南计算技术研究所的神威芯片选择了Alpha规格；国防科大的腾飞芯片最终决定采用ARM规范。
除了这些国家级科研机构，还有优秀的民营企业在研发自己的CPU。最典型的就是华为，它正在用ARM规范开发自己的CPU核。
最近，上海的赵信和中科院的曙光先后与海外企业合作，提出了与外方联合开发x86 CPU的计划。
由于x86专利授权的限制，两个单位无法完全掌握CPU的研发流程，所以在自主性上不如上述单位。但是，在合作研发的过程中，赵信和曙光仍然可以避开产品的后门，获得自主生产的决策权。所以这两家公司的产品也可以作为决策部门的备选。
总结一下，现阶段国产CPU R&D单位选择的指令系统有四种:MIPS、Alpha、ARM、x86。为一个系统开发的操作系统和应用软件，无法直接在其他系统上运行，成为国内需求最大的困境。
出于软件兼容性、方便性和成本的考虑，未来国内市场只能容纳一种CPU指令系统，需要在现有的几种方案中做出选择。一旦选定某个系统，并在此基础上开发出软件生态系统，其他系统就基本告别大规模应用的可能，最多在特定领域小范围部署。
换句话说，决策部门的选择将直接影响几大R&D单位的市场前景，甚至影响全球CPU市场的产业格局。
谁更适合中国？
那么，国产CPU的几种主要备选系统方案各有什么特点和优缺点呢？让我们来看看。
Alpha:神威芯片选择Alpha的优势在于其指令系统相关的大部分专利都过了保护期，可以自由使用。但问题是，目前的软件行业对Alpha系统的支持力度较弱。如果我们选择这个系统，我们需要在软件生态上投入大量的资源，并且需要很长的时间来完善它。
MIPS:知名的龙芯选择了MIPS指令系统，并在此基础上进行扩展，开发了自己的一套标准，完全掌握了指令系统的修改权。未来不需要根据国内需求寻求国外公司的授权进行相应的改进，所以在自主性方面具备了最好的条件。
但龙芯和神威一样，面临着软件生态支撑薄弱的困境，所以虽然龙芯多年来一直瞄准主流PC市场，但实际效果并不理想。如果决策部门最终选择了龙芯系统，也需要付出极大的代价来构建软件生态系统。
ARM:国防科大和华为都选择了智能手机和平板设备广泛使用的ARM系统来开发CPU。原因是ARM系统的软件生态已经相当成熟，未来的发展基本不需要国家的支持。
从全球市场的大趋势来看，ARM系统也是最有希望与x86系统直接竞争的一方。当然，选择ARM系统的问题是，国内的机构和单位需要每五年向ARM购买一次许可证，不如Alpha和MIPS灵活。
X86: Megacore和中科曙光分别与台湾省威盛和美国AMD合作，计划推出联合开发的CPU产品。他们的方案自主程度远不及上述三者，长期来看难以避免“卡脖子”的风险。
而合作开发则是国内单位可以直接获取CPU的原始代码，检查是否有后门，因此可以满足关键部门的基本信息安全需求。
同时x86系统几乎不存在软件兼容性问题，可谓“用就用”。短期内，如果相关需求方需要快速过渡到没有安全风险的国产CPU产品，Megacore和曙光是最现实的选择。
国产CPU:中国该如何选择？
显然，国内几大CPU R&D势力选择的指令系统都有各自的优势和问题，选择哪一个都会有相应的成本和风险。
如果需求情况不是那么迫切，那么国家可以再等几年，等到各个公司开发的产品足够成熟再做最后决定。只是现实可能不允许长时间的等待。短期内，中国需要为进口芯片确定一个国产替代方案，并在此基础上投入大量资源建设相关软件生态系统。
综合来看，ARM系统是几个方案中的折中选择，既满足自主研发的相关要求，又有成熟的软件配套资源，很容易开发出一套软硬件生态，满足政府、国企等单位办公PC、服务器等需求。
当然前提是国内单位和企业使用ARM指令授权开发真正自主的CPU核，而不是直接购买ARM CPU核制造芯片，这和直接进口没有太大区别。
如果选择龙芯或者神威的自主方案，国家需要迅速确定方向，尽快启动配套软件生态系统的建设，并大幅增加R&D机组的投入，这在前期会花费很大，但从长远来看，这种选择完全可以摆脱对国外厂商的依赖。
至于Megacore和曙光的合作开发方案，非常适合目前的燃眉之急，但并不是激进的选择。
无论中国选择哪种系统替代进口CPU，最终都会对全球IT产业格局乃至国际局势产生深远影响。如今的国产CPU行业已经走到了一个十字路口。谁将主宰大局，完成未来重要领域替代进口处理器的重任，我们拭目以待。
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