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中国芯第一次“突围战”:ARM中国合资公司已运营

依靠商业和生态驱动的ARM

目前ARM全球生态中的主要合作企业

ARM在全球半导体行业中影响巨大,这一定程度上与ARM属于RISC(精简指令集)架构路线相关。RISC与英特尔主导的x86为代表的CISC(复杂指令集)架构路线相比,天生就比较高效。(目前经过多年的发展,RISC路线的指令集也得到了不断的扩充,极限性能也有所提升)

另外一个ARM被很多人所熟知的是它的IP(知识产权)销售商业模式——ARM只做芯片设计,和设计授权这一件事。

一般来说,芯片行业拥有非常多细分的环节,这些环节又会对应非常多的公司。其中极少数公司(最好的例子还是英特尔)选择将尽可能多的环节掌握在手中,从芯片的设计、到芯片的制造、再到芯片的销售(但英特尔在芯片之外还是参与了非常多半导体的生态系统,甚至一手打造了PC的生态系统)。剩余大多数都倾向于选择其中一个、或者数个环节,争取在这些小环节中获得自己的优势和话语权。

此前流出的ARM中国集资PPT

而ARM瞄准的,就是处理器的设计环节,更准确地说,是ARM自家“Advanced RISC Machine(高级精简指令集机器)”架构的设计工作。这些设计工作最后转化为芯片源代码。ARM可根据用户的需求、能力向他们分别出售处理器指令集架构授权,或某个处理器IP的源代码和微架构设计的知识产权使用权。用户可以根据ARM架构授权规范自己设计处理器,也可以在ARM提供的处理器IP基础上添加其他外设IP以及自己设计的IP,再经过仿真综合布局布线等工作,最后送到晶圆厂将这些芯片生产出来。

这一套体系有几个关键的优点:

ARM不负责最终的产品制作和销售,风险较小;

ARM灵活的授权模式增加了厂商的灵活度,变相降低了厂商进入生态的门槛;

ARM只需要专心推进指令集、微架构相关的核心技术;

ARM的授权机制,保证了整体生态的秩序,维护了软硬件生态的良好兼容。

也正是上面这一系列优点,让ARM在一众RISC架构路线的指令集架构中脱颖而出,并且以一个极小的体量数次在细分市场中战胜了英特尔这样的巨人。

另外还有一点值得特别提一下,虽然2016年7月ARM已经被日本软银集团收购,但事实上这并不是ARM第一次收到收购要约,早在2010年,苹果就曾表示要以85亿美元的价格进行收购,只不过最终ARM董事会选择了拒绝,理由也很简单:

苹果自己有生产ARM处理器,苹果收购的理由就是要消灭竞争对手,而ARM不希望这样子的事情发生。

正如一位半导体业内人士给虎嗅做出的说明:你就把ARM想成一次众筹,这些生产和使用处理器的厂商就是给钱的,而ARM筹到了这些钱就去研究下一代更强的技术和产品,然后再去收厂商们下一轮的钱。

在这种模式下,驱动整个ARM体系不断往前的,不再是一个厂家,也不是一项技术,而是一整个生态,以及背后的商业价值。重视商业价值的力量,这也是ARM会推进这次合资的一个重要原因。

国内现有的半导体生态状况

在中国半导体技术的发展历史上,“独立自主”这4个字被强调过无数次,最终凭借中国人的勤奋,实际上还是拿出了不少“可圈可点”的产品,其中有两个系列是既造了芯片,同时又在努力打造生态的:一个是中科院计算所的龙芯、一个是江南计算所的申威。

需要特别指出的是,这两个系列的芯片的指令集并非“无中生有”,其中龙芯采用的由MIPS指令集自我改进出来的LoongISA指令集、申威采用的是DEC Alpha指令集。前者最终还是向MIPS购买了指令集的授权,后者的指令集专利其实已经过期。

在整体半导体产业相对落后的情况下,龙芯和申威还是在各自的领域取得了不错的成果。龙芯持续迭代,虽然没能进入消费市场,但也上了北斗卫星。申威最新的旗舰则被直接拿来打造成了全球最快的超级计算机“神威·太湖之光”,并且因为其架构和设计方面的优势,还在很多环节击败了国外英特尔等巨头构建的超级计算机。

可惜的是,这些“突破性”的产物并没有办法凭借一己之力打造生态系统。以龙芯为例,其最早曾和微软合作,提供过微软最精简的Windows CE的支持,而后又转向Linux的生态圈。在2016年底其最新的“龙芯3A3000”处理器发布之时,龙芯CPU首席科学家胡伟武曾在文章描述了这颗芯片的主要用途:“以政府办公为代表的事务处理”。

而更加专用化的“神威·太湖之光”超级计算机则要好上不少,毕竟能用到超级计算机的应用场景,也就不怎么在乎再为这个应用开发、改进一款软件了。但反过来说,申威处理器也的确不怎么可能被应用到消费级市场当中去。

公允地说,不论是龙芯,还是申威,虽然硬件方面已经有所进展,但在软件生态上,都存在不小的“坑”。这种结果其实也不难找原因,一边是做完硬件做软件的工程师,一边是全球性生态、到处都是程序猿。

此前流出的ARM中国集资PPT

回望处理器架构中“两大巨头”x86和ARM,他们的成功都相当“复杂”:要有‘Wintel’、“AA”这样亲密的软件端战友、要能够吸引足够多的开发者、要能够不断随时间提升硬件水平,最终这些因素会形成一个生态。生态的优劣将直接决定一款产品、甚至是一家公司的生死。

另外一个关键是时间,还是以x86和ARM为例,x86起步于上世纪70年代,不仅是计算机浪潮最早的参与者之一,同时也参与了最早的处理器生态建设。ARM的崛起也很“顺理成章”,当年CISC架构路线处理器不断发展,但同时也暴露出来能效比不高、无法小型化的问题,众多的移动端设备急需ARM来解渴。

相比之下,中国目前的半导体体系,甚至是未来相当长的一段时间里,都很难遇到并且把握住这样的机会。

“中国ARM”的真实意义?

此前流出的ARM中国集资PPT

羡慕但是又不只是想跟随——这估计是中国半导体科研人对于外国“Wintel”、“AA”这种比较完善体系看法的最好概括,正如龙芯CPU首席科学家胡伟武自己写的那样:“当‘马仔’,是难以实现中华民族的伟大复兴的“中国梦”的。”

说是不安全感也行,说是希望核心技术想要独立自主也行,这种情绪实际上对ARM来说有着致命的吸引力。因为ARM想要的,并不仅仅是中国的市场。——更重要的是,ARM想要在中国成为主流半导体处理器架构,并让中国成为ARM全球的下一个生态支撑点。

事实上,2017年底的行业会议上,邻国印度就将RISC-V指令集定为了“国家指令集”。前者是一款开源的指令集,因为“不收知识产权费用”的优点也吸引了不少公司参与。

“国家指令集”这个做法也有深意:集中珍贵的半导体人才,集中攻壳一种指令集下的处理器研发,虽然不同项目容易构成直接竞争,但对于上层生态来说,吸引力就大了不少。不过截至目前,印度方面还没有太大的进展传出,一定程度上与RISC-V指令集开源但同时难度较高有关。

这个时候我们再反过来看目前中国的状况,不仅没有主导性的指令集架构,而且大家都想要发展“自主”的处理器技术。但限于半导体厂商的技术保密和软件生态的薄弱,中国一直无法进入生态良性循环。相反ARM所采用的是知识产权授权模式,所以国内客户跟国外用户一样,只要给钱就能拿到芯片的源代码,只要有能力就可以拿架构授权自主开发处理器。

于是乎,中方给ARM中国注资就变成了一个最优的变通方案:ARM依旧拥有现有处理器知识产权的所有权,ARM中国合资公司排他性拥有ARM在中国的市场,同时合资公司将开发自主的ARM兼容处理器和其他IP,并拥有其产权。

不同于过去的一些合资只是卖现有甚至是过时的技术,或者在其他地方没有市场的产品,ARM中国合资公司开创了面向未来的合资新模式。

随之涌向ARM的,将会是一大批世界最勤奋的半导体工程师,以及全面、国家牵头的资金支持。当然,ARM最想看到的还是国内ARM应用遍地开花,甚至是国内贡献出更多有利于ARM发展的新核心技术。

此前流出的ARM中国集资PPT(给出了一堆假设条件,ARM中国2021年将上市)

而对于中国来说,这个方案的好处也非常明显——将中国半导体市场的红利,从全部流向国外,转为一部分留在国内。

这不仅仅是钱的事,还包括人才培养、半导体生态建设等多个方面。例如,目前ARM中国的新网站已经添加了官方的社会招聘入口,并且是应届、实习、社会三大渠道同时招聘。其中规格最高的社会招聘,一口气列出了37个职位,涵盖了CPU、GPU、IoT、软件等。

“招聘并且使用本地人才”应该也是中资注入的一个附属条件,因为数量不算太多,这一批岗位的主要目的是负责国内具体项目和客户的对接工作,当然也有可能进行一定的专利技术研发,他们将近距离观察到ARM的技术储备和经营方式,绝对算一次非常宝贵的学习机会。

在有学习先进技术的机会时,的确应该有必要把民族情绪控制一下。

写在最后:谁都不能没有中国

在整体中美经贸、技术大对抗的大环境下,ARM能够和中国达成这样的合作,是极具里程碑意义的。

事实上,半导体领域正在有越来越多的行业巨头“跑步冲刺”进中国,以前一阵子一众台湾半导体制造业公司进驻南京为例:台积电带来了16nm制程的12英寸晶圆厂、欣铨带来了成熟的半导体测试封装技术、ASML直接进驻南京提供光刻机全方位服务等等。

为什么会出现这样的趋势?原因很简单:这些公司都害怕错过中国。

在持续“超速发展”的半导体行业中,抢夺市场与技术一样重要,尤其还是在摩尔定律持续逼近、半导体巨头之间互相渗透、跨界竞争越来越激烈的时候。

这也算是中兴事件之后,商业驱动的半导体业给出的一份答案——尽管先进技术有禁令,但是面对同时拥有市场和发展决心的中国,没有哪家科技公司能视而不见。

以“ARM中国”作为第一例成果的中国半导体“突围战”,才刚刚拉开序幕。

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