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作者：鐵流 日前，在第18屆中國國際工業博覽會上，上海兆芯公司的ZX-C處理器獲得了金獎。緊接著，兆芯宣布今年開始將量產100萬套ZX-C四核X86處理器，實現1/100的進口產品替代，未來還會進軍消費級市場。 聯想到在國家十二五科技創新成就展中兆芯宣稱，“兆芯國產X86通用處理器的成功自主研發和量產，令國產處理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，從十二五初期的不足國際整體水準的10%提升到了目前的80%”，以及Intel對X86的授權有著極為嚴格的限制，不禁要問上海兆芯的X86芯片技術到底從何而來？兆芯真能達到國際整體水準的80%？在民用市場上，上海兆芯能與Intel、AMD一較高下么？ 
上海兆芯的前世今生 客觀地說，在十一五期間，走自主研發路線的CPU走了彎路——這一方面既有學院派思路下過分追求核心數量而忽略了單線程性能的提升，也有國家對自主CPU的投入嚴重不足，廖湘科院士在一次會上的講話中指出，“過去十多年里國家對（龍芯、申威、飛騰）總計投入20億，而且還是三家分……”。 正是因為自主CPU的通用處理性能不夠，加上自建軟件生態難度很大，2013年起，“核高基”基本上放棄了CPU自主研發路線，轉而支持引進國外CPU技術的路線，引進境外現有的CPU，并兼容現有成熟的生態。 在技術引進中有幾個選項，一個選項是ARM，華為、展訊、飛騰都選擇了購買ARM指令集授權。另一個選項是power，江蘇中晟宏芯選擇power。第三個選項就是X86。 眾所周知，Intel對X86授權有著極為嚴格的限制，那上海兆芯是怎樣獲得X86授權的呢？ 在上世紀90年代末，臺灣VIA通過收購獲得了部分X86專利授權，從此開始設計自己X86芯片設計之旅。可能是王雪紅篤信基督教的原因，VIA處理器的命名具有非常濃厚的宗教色彩，VIA的處理器經過4個發展階段： Joshua基本上是自娛自樂，類似于練練手的產品。 Samuel、Ezra也并不成功，一年多就淘汰了。 Nehemiah和Esther的差別僅僅是Esther采用了當時相對先進的90nm制程工藝，曾被用在雜牌上網本上。 最后的Isaiah雖然曾被三星、聯想、惠普等廠商采用，但因性能太弱，在與Intel、AMD的競爭中完敗。 VIA真正曾經輝煌過的是它的橋片，曾經占據相當大的市場份額，但Intel于2006年取消對VIA的前端總線授權，對威盛公司造成了幾乎毀滅性的打擊。 2013年4月，上海兆芯集成電路有限公司成立，上海市國資委下屬上海聯和投資有限公司、VIA是兩大股東，其中上海聯和投資有限公司出資2億美元，占股80%，威盛電子出資4975萬美元，占20%。 在十二五期間，兆芯承接了核高基01專項，獲得了巨額經費，據《21世紀經濟報道》披露：至于兆芯，知情人士告訴記者，兆芯承接了國家核高基01專項，項目一期補貼高達56億元，而且“目前還在繼續申請，總額已經超過70億元”。從中可以看出，國家對發展IC設計的決心很大。 兆芯的技術引進—消化吸收—再創新之路 兆芯的技術源自臺灣VIA，走的是技術引進的道路。在引進技術中，往往有這樣一個過程——先貼牌，后仿制，再修改原始設計，最后在將引進的技術融會貫通后自主創新。最典型的例子就是50年代引進的5對負重輪和60年代初引進米格21，前者經過魔改后“遠看炮塔嚇死人，近看5對負重輪”，后者一直魔改到米高揚和格列維奇都不認識了。 那么，兆芯現有的產品究竟如何，真能達到其在國家十二五科技創新成就展中宣稱的“令國產處理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，從十二五初期的不足國際整體水準的10%提升到了目前的80%”嗎？
ZX-A是兆芯的第一款產品，微結構為VIA的以賽亞，有網友購買了該產品，雖然兆芯宣稱該處理器為ZX-A，但實際上就是VIA Nano，作為在技術引進過程中的第一款產品，出現貼牌的情況屬于技術引進中的正常現象。 那么ZX-A的性能到底如何呢？雖然兆芯官方從來沒有公布過相關數據，但根據一篇論文顯示， ZX-A在1.7G主頻時，采用GCC編譯器，SPEC06測試定點成績為8分，相比之下，Intel的haswell在3.2G主頻下定點成績可以達到32分。 兆芯ZX-C的微結構兆芯官方稱為“以賽亞2”，不過相對于以賽亞性能提升微乎其微，基本可以認為是同一個微結構。自稱參與ZX-C測試的網友發給筆者的郵件中也明確指出，“Zhaoxin ZX-C is the same VIA Isaiah - CNR !!!”，“VIA QuadCore E C4650 2.0GHz (28nm, Isaiah - CNR,) =Zhaoxin ZX-C4xxx”。 ZX-C和ZX-A的區別在于雙核變成了四核，40nm制程變成了28nm制程，主頻提升到2G。換言之，就是拿VIA的微結構改進了工藝提升了主頻，增加了核心數。至于ZX-C的性能，兆芯官方一直捂的很嚴，沒有公布過任何測試數據，不過據網友對ZX-C工程樣品的測試，認為其性能略優于Intel Z8700。 另外，從已知的ZX-C相關數據來看，ZX-C還存在訪存帶寬過小的問題，雖然和Intel的G3900同樣是2M緩存，但是Intel G3900的帶寬高了6-7倍，這會嚴重影響訪存密集型應用的水平，比如游戲、多媒體設計軟件、實時處理系統等。其實，就兆芯的ZX-A和ZX-C而言，可視為中國大陸出錢購買/委托VIA設計，由中國臺灣代工，取得部分產權，但本質上還是別人的東西，很難算得上是自主知識產權。 不過，這并不意味著兆芯只能拿VIA的技術穿馬甲。據兆芯員工透露，VIA的CPU設計部門一個在美國（半人馬），一個在中國大陸，他在工作中也與半人馬的工程師有過交流。 目前，VIA在中國大陸的CPU設計部門已經轉到兆芯名下，這位兆芯員工表示，當年他入職的是VIA，后來在成立合資公司后就成為兆芯員工了，而且在2013年，他就參與了ZX-D的設計，他認為，ZX-D已經是技術消化吸收后再創新的成果，微結構相對于VIA的以賽亞有一定提高。 而根據兆芯副總裁傅城博士介紹，“ZX-D將會采用16nm制造工藝，而且會將圖形GPU，以及DDR4內存控制器、PCIe控制器與其他一些高速接口統統都集成在處理器內部……ZX-D將會在2017年流片，2018年量產”。至于ZX-D是否能實現技術引進的消化吸收和再創新，讓國人一同拭目以待。 如果ZX-D是完全由中國大陸工程師獨立設計的，而且其微結構的性能相對于VIA的以賽亞有一定提升，那么，基本可以認為ZX-D不再是VIA處理器的馬甲，但如果ZX-D的微結構性能依舊和以賽亞相當，只是提升了主頻，改進了制造工藝，或者雖然性能有提升，但卻是在VIA麾下的美國工程師幫助下完成的，那么，ZX-D到底是馬甲還是自主設計就比較值得商榷了。 兆芯的GPU——S3的遺產 高性能GPU的技術門檻其實很高，有很多各種專利和底層技術障礙。目前能做高性能GPU的也只有英偉達、ATI/AMD，標準放寬一點還能加上Imagination和Intel，盡管后兩者比起前兩者的性能要遜色不少，一個主要用于集顯，另一個主打移動端。 其實，GPU是非常倚重技術積累的，即使是現在最新的GPU，很多底層技術依舊是歷史積累上來的。即使是Intel這樣在90年代就做過圖形芯片的廠商，在GPU技術方面，也是入股Imagination之后，Intel自家的GPU性能才有比較大的提高。 即便是門檻相對較低的手機上搭載的GPU，那也是因為現在手機游戲3d渲染效果并不復雜，如果加入af、aa和高分辨率紋理的情況下，英偉達的GPU和某些廠商的GPU馬上就能拉出距離。總而言之，如果能以相對較成熟的國外產品為基礎，那么對于技術研發能少走很多彎路，而且能大幅縮短研發周期。 兆芯的GPU技術源自VIA從美國收購的S3 Graphics。S3在美國Fremont設立總部，并在上海、臺灣、深圳均設立了分公司，現有員工數百人，是一家GPU老牌設計廠商。雖然S3 Graphics在技術上已經被英偉達和ATI拉開了一大截，但瘦死的駱駝比馬大，購買S3 Graphics現有的技術做基礎，能使兆芯能在相對高一點的起點起步，并少走很多彎路。 目前，兆芯的Elite1000被用在機頂盒上，官網資料上顯示性能大約為12-15個Mali400@600Mhz，能夠支持雙路同時編解碼1080P@60fps。上海兆芯、上海聯彤與湖北省廣電還曾經聯合簽署過戰略合作協議，“兆芯+聯彤”TVOS整體解決方案項目將在湖北落地。裝載Elite1000的機頂盒已成為廣電的TVOS御用機頂盒，相信以廣電的市場推廣能力，該機頂盒自然能在全國大紅大紫。
根據兆芯官網資料顯示，兆芯新一代產品Elite2000 300Mhz時曼哈頓為22.5幀，而功耗只有700mW。根據第三方發布的跑分軟件顯示：兆芯的Elite2000大約和Mali 760MP8性能相當，性能基本處于移動端GPU主流水平。 目前，國內開發GPU的公司除了兆芯外，還有圖芯科技和景嘉微。景嘉微電子和國防科大有很深的淵源，其產品怎么看都像軍用GPU。而圖芯科技則是被中國大陸資本收購的國外公司，其創始人和骨干大多為華人，華為海思的K3V2就使用過圖芯科技的GPU。 就GPU性能而言，雖然兩家最新產品都缺乏測試數據，但根據現有的資料看，兆芯的GPU和圖芯科技的產品基本處于同一起跑線，性能不會相差太大，而且兆芯擁有更好的整合能力、體量和極為強悍的背景。就GPU而言，如果兆芯是購買了S3全部知識產權，而并非僅僅是購買了技術授權，并可以此為基礎開發自己的新產品，那么兆芯的GPU業務前景是比較樂觀的。 是否具有X86授權 臺灣VIA的X86授權源自其在美國收購的IC設計公司，但VIA獲得了部分X86專利技術的使用權，所有權始終是在Intel手里，比如在2006年Intel取消了對VIA的前端總線授權，對VIA公司造成了幾乎毀滅性的打擊。 在英特爾與美國聯邦貿易委員會（FTC）達成協議后，英特爾需向VIA提供x86授權協議延長至2018年4月，也就是說2018年4月前VIA/兆芯是可以使用X86授權的。 不過，據業內人士透露，因為Intel對X86授權有嚴格限制，只有當VIA持股超過50%，也就是處于控股狀態下，麾下的合資公司才能使用X86授權。而這也是為什么AMD在來華合資時候，曾經必須強調擁有合資公司的超過半數的股份，否則合資公司就無法享有X86授權的原因。雖然最終與海光的合資協議內容未必會是最初提出的條件，很有可能是變相進行硬核授權，但也從側面表明，AMD和VIA并不能將其所擁有的X86專利隨意再授權。 由于VIA僅僅持有兆芯20%的股份，達不到控股的指標。因此，就X86授權而言，這是非常模糊的。筆者并不清楚兆芯和VIA之間有什么保密協議，無論是兆芯，還是VIA都沒有對X86授權有關公開明確的表態。而且還有業內人士透露，雖然兆芯的X86芯片只在國內出售，但如果將來要向海外出售，則必須打VIA的標簽。 鑒于兆芯/VIA從2013年成立合資公司至今始終對X86授權模糊化處理，在兆芯的宣傳文稿之中，也對X86授權顧左右而言他。因此，筆者對兆芯的X86授權問題暫且存疑，有待兆芯/VIA的進一步披露。 能否替換Intel、AMD的CPU 日前，上海兆芯公司宣布今年開始將量產100萬套ZX-C四核X86處理器，實現1/100的進口產品替代，未來還會進軍消費級市場。這對一直受困于缺芯少魂的中國大陸而言無異于一劑興奮劑，不過在興奮之余，也要看到兆芯和Intel、AMD的差距，以及其在消費級市場存在的不足。 ZX-C進軍消費級市場最大的問題是性能偏低，雖然兆芯官方將測試數捂的很嚴實，但據根據網友對ZX-C工程樣品的測試，認為其性能略優于Intel Z8700，就這個性能而言，基本上很難在桌面CPU領域立足，而且根據網友實測，ZX-C打開較大的Word和PPT就會發生卡頓，雖然在政府機關日常辦公中性能夠用，但卻談不上有多好用。至于大型游戲，ZX-C目前的性能還不足以應對，對于日常玩大型游戲的用戶而言，基本可以將ZX-C排除在選擇之外。 另外，考慮到兆芯相對有限的產量，其成本很難通過大量生產的方式平攤，芯片的成本很難壓下來。目前Intel的賽揚性能大幅優于兆芯的ZX-C，而且售價僅為200-300元，如果不依賴政府補貼的話，ZX-C的價格很難有市場競爭力。不過，如果政府的扶持力度和資金補貼足夠大的話，在黨政軍市場，以及廉價的上網本等對CPU性能要求不高的領域，ZX-C還是能占據一席之地的。 筆者認為，兆芯最大的優勢就是能兼容Wintel體系，開發出產品后能夠比較好的商業化，想必這也是國家對兆芯投入巨大資金并寄予厚望的原因。但福兮禍所伏，禍兮福所倚，兼容Wintel也有不利的一面。過去幾十年的歷史已經證明只有建立自己的生態的CPU公司（Intel、ARM）才能活得滋潤，凡是不建生態，或是跟隨生態的CPU公司，不是活得不好（AMD、VIA），就是淪為他人馬仔，甚至是銷聲匿跡——DEC、SUN、IBM的技術實力不可謂不強，但Alpha、Sparc、Power卻大多蹤跡難尋。 唯一在Intel的陰影下，成功發展壯大的ARM，也是依靠建立起了自己的生態。有了自己的生態，就等于有了自己的根據地，只有這樣，才能一步一步茁壯成長——即便性能落后Intel一大截，但可以在自己的根據地里回避Intel的競爭，關起門來自己玩，Intel即便耗費巨資補貼，并開發出Atom、酷睿M這樣優秀的產品，也不可能在手機CPU和平板CPU上取代ARM。 相比之下，AMD的CPU性能強過ARM一截，但因為沒有自己的生態，不得不直接面對Intel的競爭，所以始終被壓著打，在到中國與海光合資以前，股價更是低的不可思議。而VIA在技術上和AMD都有很大差距，在直面Intel競爭的情況下，直接被Intel和AMD攆出市場。VIA在商業競爭中面對Intel、AMD處于絕對劣勢，作為VIA的子公司，在沒有中國大陸政府扶持的情況下，兆芯未必能做得比VIA更好。 因此，兆芯目前的產品而言，還不具備撼動Intel、AMD的實力，在將來相當長的一段時間里，兆芯都需要仰仗政府的庇護——給予資金、政策、黨政軍市場來扶持兆芯成長。至于兆芯能否通過政府的扶持成長為能與Intel、AMD對抗的參天大樹，只能讓時間來檢驗。 |
