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CPU是底层硬件基础设施的核心，也是智能设备的心脏。而高端处理器更是人类科技制造的皇冠，既代表一国的技术实力，也关乎一国产业发展的未来。 在冲击高端处理器这一科技巅峰的道路上，从不缺少中国企业的身影。目前，我国共有14万家与处理器相关的企业，并逐渐形成了海光、龙芯、申威、兆芯、鲲鹏、飞腾六大厂商作为中坚代表，并称国产CPU六君子。我们将以系列文章回顾国内六大CPU企业的研发历程，以思考国内高端CPU的破局方向。 本期，我们先来看看已经默默前行20多年历程的龙芯。
二十年百折不挠自研路 2001年，中科院计算机研究所成立龙芯课题组，龙芯正式开始研发。20多年，虽然龙芯经历过技术路线错误这样的重大挫折，但依然坚定地走出了自己的道路。 在龙芯研发的早期，需要靠犯错误积累经验，因此不断踩坑。龙芯CPU的性能一度落后同期主流的x86指令集CPU产品10倍。但经历过前期的试错积累，2009龙芯发布LoongArch指令集，紧接着推出基于LoongAarch指令集的3A5000，这是目前国内唯一的纯自研指令集，从此我国也有了自己的CPU“语言体系“。这是国产CPU独立自主研发之路上里程碑式的胜利。 今年，龙芯又发布了龙芯新一代高性能CPU3D5000。这是龙芯5000系列的最新成员，也是国内首款采用芯粒（chiplet）技术的服务器CPU，主要面向高性能计算领域。 业内人士认为，尽管3D5000与目前主流CPU仍有性能差距，但这表明了国产CPU自研路线，也能达到相当卓越的水平，是国产CPU自研之路上的又一关键突破。 正如马斯克说，技术不一定会自动进步，它需要有很多人不断努力。龙芯二十年自研路，就是龙芯团队在屡次失败，一度四面楚歌后，依然不放弃自主研发CPU的历程。这一路走来，龙芯已经俨然成为国产CPU百折不挠的精神图腾。 弯路比直路长，落寞比喜悦多 “百折不挠“这四个字，事实永远比后来者的回忆更沉重。 2001年，龙芯研发上马，选择了MIPS架构+Linux系统设计的技术路线。当时生态竞争格局还未完全确定，MIPS架构+Linux系统的组合确实不失为后来者另辟蹊径的选择。但很不幸，Intel的x86架构和微软的Windows操作系统很快在市场上建立了绝对垄断地位，WinTel联盟主导了市场生态，MIPS架构+Linux系统被远远甩在后面。 2010年，龙芯团队转型成立公司，企图通过企业化运营让龙芯可以投放到更大的市场，为龙芯的研发带来更多的资金，但当年冬天推出的龙芯3B1000 CPU连操作系统也启动不了。这次失利，让龙芯意识到单核性能是CPU性能的关键，盲目堆核的数量的路线走不通，这是龙芯真金白银砸出来的经验。 这表明我们对CPU设计能力的差距体现在理解深度上。有过编程经验的人都知道，程序不是写出来的，而是调试出来的，花足够多的时间，犯足够多的错误，对CPU设计的理解越深入，就越可能走对方向，但国产CPU起步时间短，犯错误少，流片成本高都是国产CPU落后于国际巨头的地方。 龙芯调整技术方向，在单核微结构上下足力气，并在借鉴MIPS指令集后，于2019年开始宣布自研指令集，第二年发布了LoongArch指令集。但接着龙芯又陷入了专利纠纷。2021年上海芯联芯认为龙芯的LoongArch指令集是对MIPS的二次开发，且未缴纳相关授权费用，而并不是龙芯宣称的“彻底抛弃MIPS发布自主指令系统”，并因此向龙芯提起诉讼。 目前，这场诉讼以一审判定龙芯胜诉暂告段落，而上海芯联芯已表示将上诉，这场纠纷仍然未完待续。这不是龙芯第一次陷入专利纠纷。在2006年，龙芯即曾被MIPS指出抄袭，此纠纷在2009年以龙芯与MIPS达成授权协议结束。显然，在技术上的试错之外，现实世界中龙芯也在摸着石头过河，一不小心就遇上麻烦。 这几乎是所有不甘放弃的后来者的必然命运。 生态建设的孤独之路 提升性能不是设计CPU 真正的难点，这是一个靠投入资源和自身努力后，靠时间和经验积累终究能解决的问题，建设CPU的软硬件生态，才是真正的困难。 因为一个生态的建成，是CPU厂商、开发者和使用者形成共同意愿后的结果，这是一个纯粹的市场竞争过程，靠CPU厂商单方面的努力，起不到多大作用，而行政指令和民族情怀，在这个领域都无能为力。 当前，无论PC还是服务器，x86架构都占到了绝对的主导，Counterpoint Research的调研数据显示，2022年全球服务器市场上，x86指令集仍然是服务器CPU市场的主导，占到了91%左右，赢家通吃的局面已经形成。 |
