Rual
2021-03-01T23:12:42+00:00
前言
本文脱胎于本人前阵子所撰写的论文，精练掉了一些太过繁杂的数据免得帖子实在太长。
本文为子杞经NGA发布的原创文章，未经许可，严禁转载。
黑暗时代
故事要从1994年说起，那时我甚至还没出生。
1994年，联想集团因大量国外品牌(惠普，戴尔等)开始涌入，并抢占中国市场，遭遇了经营难题。
这时候有两个人，一人是中国工程院院士兼联想集团总工程师倪光南，一人是联想集团创始人柳传志，在联想的董事会上大吵了一架。
倪光南指出，想要稳固市场地位，提高经营利润，需要从处理器研发上入手，投入大量资金搞自己的处理器才是未来。
而柳传志认为，没有必要投入过多资产在研发上，不如增设生产线，继续购入Intel处理器，以营销作为集团未来的盈利点
而这场争论，由倪光南被董事会免职结束。
结果证明，对联想集团而言，柳传志是对的，联想增设生产线的决策让联想集团在中国市场如日中天。在2005年甚至收购了IBMPC业务，达到了联想集团最鼎盛的时期。
在这段时间里，国内半导体企业方舟科技找了zf请求帮助，试图制造出自研CPU，北京市zf成为了第一个投资人，同时把微软从采购名单上踢了出去。
本来出发点很小的事情，却被外交事务搞得很大。时任微软总裁辞职，基辛格直接给北京市长寄信施压，最后还是总理顶着压力，方舟一号处理器终于进了采购单。
而这款处理器，正是被踢出联想集团的倪光南院士主持开发的。
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这款方舟一号是真正意义上的中国第一款自主知识产权的CPU，采用32位RISC指令集，主频为166MHz。
然而市场却不承认这些。根本没人愿意用装了国产处理器的电脑。最终的结果是方舟科技的老板贪了经费拿去修了大楼。项目彻底终结。
与此同时，2003年的磨皮“汉芯”事件(在进口摩托罗拉处理器顶盖上磨掉原厂刻字，雕上汉芯二字假装自主研发，骗取数亿研发经费的事件)更是让国产处理器的发展雪上加霜，无论是官方投资者，还是消费者，都已经认为国产处理器死路一条，和当时平行发展的自主研发高铁飞机核电站这些项目比起来，国产处理器的道路已经彻底失败了。
起步阶段
然而，中科院的元老们依旧在呼吁：“‘十五’期间必须启动自主CPU的研发，要不然就没机会了！”，终于，在国家不满于Intel的垄断地位的情况下。推出了目标为振兴国产自主CPU的“泰山计划”
于是全国各地多家企业与组织各自设立了自研处理器的计划。除上文提及的方舟科技外，第一批入场的三家分别是龙芯，申威，飞腾处理器。
龙芯为中科院计算所研发
申威为无锡总参56所研发
飞腾为天津飞腾信息技术有限公司研发
在“十五”“十一五”两个五年计划期间，在国家的不停注资输血的情况下，迎来了飞速发展的机遇，在这十年间，基本每一家都会在一年到一年半的周期内推出一款新的处理器。与海外主流品牌(Intel与AMD)相比的性能差距逐渐缩小。
中科院计算所于2001年成立龙芯课题组，开始研制龙芯处理器，当时得到了中科院，863，973，核高基等项目的大力支持
该课题组于2002年8月10日成功研制出第一块可用的的通用高性能微处理芯片“龙芯一号"
在2004年的龙芯2号已追平1999年的Intel的奔腾3处理器性能。
在核心技术积累持续了十年后，2010年4月，中科院和北京市共同牵头出资入股，成立龙芯中科技术有限公司，把龙芯从技术研发转向产业化。
龙芯中科技术有限公司独自完成了龙芯CPU从设计到生产，加上销售和服务一整条龙的业务链。
龙芯CPU采用自主开发的LoongISA指令系统，兼容MIPS指令，主要分为三条产品线：
龙芯1号：属于专用类小型CPU，用于嵌入式小型机械的运算需求，功耗≤1w
龙芯2号：面向工控和终端类应用，属于中型CPU，功耗≤5w
龙芯3号：面向桌面和服务器类应用，属于大型CPU。
目前最强的龙芯为3A4000/3B4000，这是龙芯3号系列中第一款基于GS464v微架构的处理器，采用新的FCBGA-1211封装，不向前兼容，具体参数如下：
4核，主频为1.8GHz/2.0GHz，支持128/256位向量指令，四发射乱序执行，拥有2个定点单元，2个向量单元，2个访存单元。
缓存分为三级，L1为64kb指令缓存和64kb一级数据缓存，L2为256KB私有二级缓存，L3为8MB共用三级缓存
内存控制器方面，有2个72位DDR4-2400控制器，支持ECC校验
2个3.0HT总线，1个SPI，1个UART，2个I2C，16个GPIO接口
制造工艺为28nm，TDP为30w(1.5GHz)40W(1.8GHz)50W(2.0GHz)
从参数可以看出，龙芯3B4000即便是与其他品牌的国产处理器相比，绝对性能差距也非常大。如果拿来和同为低功耗处理器的Intel i5-7200U来做比较的话，单核性能只有Intel的6成左右。但龙芯已经拥有了相当广阔的应用场景，比如政企，安全，金融，能源方面。
顺便一提，龙芯的技术开发是自主研发+海外授权的混合方式，具体细节并未透露。
龙芯预计于2022年将产品线重心转向开放市场。
申威则一直潜心于体制内市场与超级计算机，直到2016年通过40960颗申威26010众核(单片260核)处理器，制造出了当时世界最强的超级计算机：神威·太湖之光
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申威处理器以Alpha指令集为基础进行扩展，属于高度自主可控的处理器，原来Alpha指令集为美国DEC公司研制，主要用于制造64位的RISC微处理器，在DEC被Intel干碎被惠普收购后，无锡总参56所(无锡江南计算所)买来了所有的Alpha指令集的设计资料。通过这些资料开发出了更多的自主知识产权的指令集，研发出了独有的申威指令系统。
顺便一提，申威属于军方专供厂商，具体设备参数都属于机密……查不来资料，仅有极少数过时资料可供查找，没什么参考价值。
飞腾宣布入场后却陷入了迷茫，论性能，做不到与Intel和AMD的水平，论生态，自家的处理器也不受消费者接受，论研发，也有巨量的专利墙在等着他们，不仅仅是海外红蓝两厂的专利，作为一家公司，相当多的技术与资源还要优先让给另外两家有官方背景的国产处理器。到最后，他们选择放弃了x86架构，转而选择专利壁垒相对没那么过分的ARM阵营。通过自家擅长的软件技术在市场内立足。
事实上，因为x86的专利壁垒太高，当时基本所有的国产处理器使用的指令集都属于精简指令集，比如MIPS，SPARC，Alpha之类，这些全都是早年Intel的手下败将。
而且Intel在进入21世纪之后发展迅速，很快就将AMD踩到脚下动弹不得，此时就算国产处理器发展速度极快，也只能勉强吃到Intel的尾气。
况且在“十一五”计划的末期，官方注资已经没有之前那么阔气了。
此时产业的发展开始陷入僵局
分岔路口
此时，便有人提出了新的思路：既然纯自研打不过，那为什么不引进架构呢？
于是有这样两家公司开始出资引进海外的架构
天津海光和上海兆芯
那么，要找谁引进呢？
首先想到的当然是业内唯一巨头Intel，然而兆芯的谈判代表找到Intel之后却发现根本没有办法谈判。Intel的高层太过于强势，谈判根本不可能达成一致。
于是两家避开Intel，分别找到了他们的方案。
兆芯找到了在台湾被Intel打的奄奄一息的威盛电子，使用了2亿多美金的钞能力(兆芯大股东为上海联和投资有限公司)直接买下了威盛的x86授权和专利。
天津海光则找到了当时市占率第二的AMD，此时AMD在濒临破产的边缘急需输血。于是就出售了手下新鲜出炉的初代锐龙(Zen架构)授权给了天津海光。
直至今日，这两家公司依然过的很好：
兆芯收购威盛后，一下子有了x86处理器的研发人才，芯片组产业链和架构专利。公司通过收购，也同时掌握了GPU和芯片组的核心技术与研发能力，在公司成立的两年后便已开始量产出货，卖了一万多套。兆芯使用的是x86架构，使得它天生拥有出色的兼容性和应用体验，包括Windows系统在内，日常办公应用，视频解码甚至主流游戏都可以做到不错的体验。
海光充分借鉴利用买来的AMD的Zen架构，加入了自研的加密算法，在服务器领域也是混的风生水起，在2020年上半年净利润6000多万。但好景不长，很快海光便上了美国的实体清单，通过强劲的Zen+[s:a2:jojo立3]和无敌的Zen2[s:a2:jojo立2]翻身的AMD也不再需要海光的注资，很快就停止了给海光提供新架构的授权。
海光的处理器代号为Dhyana(禅定)，有研究发现禅定处理器与AMD的EPYC处理器在硬件层面高度相似，但二者在指令集方面差异巨大，禅定因为缺少DIV，SQRT，AES等加密指令集以及AVX这种单指令多数据流指令集，所以禅定在部分应用方面的性能完全无法与AMD同期的锐龙相比。
顺便一提，龙芯也引进了国外技术，上文已提及不再赘述
有人选择了引进，也有人选择绕路走。
ARM在2001年进入中国，由于他们特殊的“在指令集层面永久买断”的运营方式，对有自研处理器需求的中国企业相当具有吸引力。但阻碍他们选用的原因是，ARM架构的处理器并不能运行Windows和Linux等主流桌面操作系统。
但仍有几家公司选择抛弃x86和其他小众指令集，加入了ARM阵营。
天津飞腾和华为海思，还有经坛友提醒……我忘记的小米松果
天津飞腾很早就买下了ARM指令集的授权，在2015年8月，一名叫做张承义的工程师在国际芯片业峰会HotChips上介绍了飞腾公司的第一款基于ARMv8的处理器
这是世界上第一块64核的ARM架构处理器
代号“Mars”(火星)，号称可以与2015年当时Intel最强的E5，E7处理器相媲美，浮点性能达到了512GFLOPS，28nm工艺，双通道DDR3-1600内存通道，128MB三级缓存，32MB的二级缓存，支持2个PCIe3.0 x16接口，主频2.0Ghz
然而这款处理器的发布，无论是科技爱好者和媒体都抱有怀疑态度，毕竟这款CPU至今都没有任何的实机测试数据可以证明它真的有那么强，考虑到十几年前的“汉芯”事件，当时舆论上普遍认为这又是一个骗取科研预算的虚空产品。
但飞腾确实推出了几代能用的消费级的处理器，而且是现在市场上唯一可以通过零售渠道直接买到的国产处理器。
现在直接在狗东上面搜长城笔记本就是了。使用的型号为飞腾FT2000/4，一款ARM架构的4核CPU，10wTDP
就在两个月前(2021年1月7日)他们还发布了一款桌面级处理器腾锐D2000，8核8线程，25W TDP
至于ARM处理器无法运行Windows这一麻烦，飞腾选择了一款名叫银河麒麟的国产操作系统。
这是国防科技大学研发的一款开源的服务器操作系统，神威·太湖之光超级计算机就是使用该系统运行的，飞腾通过自家擅长的软件工程，成功让这个系统兼容ARM处理器并完美运行(他们做到了当初微软做了一半弃坑的事)。
顺便一提，搜资料的时候无意中发现有好事的网友成功让飞腾处理器运行起ARM版Windows10了，具体过程不明，图源贴吧
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另一家便是华为。
华为集团旗下的海思麒麟处理器应该是目前最受人关注的国产处理器了。
这也是现如今唯一一款同代性能可以超越海外同行的国产处理器。(膏通出来挨打)
与飞腾，或者其他国产处理器厂商不同，华为只想把这个处理器塞进手机、电视、平板这种设备中，而不是个人电脑。
所以华为完全不需要考虑系统兼容的问题，因为安卓本就是属于ARM阵营的系统。
华为海思在2004年建立，起初制作的更多是路由器芯片。直到2006年，MTK推出了名叫GSM Turnkey solution的方案，极大的推进了国内山寨手机市场的崛起。华强北这个地名也是在此时响彻全国的。于是在2007年，华为海思在巨大的市场吸引下，决定开始制作自己的GSM手机。
在2009年，华为海思拿出了自家的第一款用于手机的自研处理器，型号名：K3V1
然而由于制作工艺实在跟不上时代，简直可以说被同时期的高通处理器吊打。所以压根就没有实装到自己的产品中。且在次年，苹果发布了第一部使用自研处理器的iPhone4，一下子让功能机在市场上黯然失色。
此时华为内部开始了和1994年联想董事会上相同的辩论，究竟要继续烧钱自研处理器，还是决定采购处理器，依靠市场营销和销售来盈利
但是和联想的情况不同，此时华为的手机业务完全不成气候。管理层们更多人愿意直接放弃手机部门，专心在集团的其他业务上，直到有一个人站出来说自己愿意接手手机业务。
这个人叫余承东。
就是那个余大嘴。
由于自研处理器需要大量的时间和钱，所以余承东和任正非董事长达成一致，把手机业务和手机处理器部门拆分，短期内处理器使用采购，直到自家处理器成型后换用自家的。
在当时，华为的手机更多是给运营商做贴牌合约机，手机上并没有自己的品牌logo，但余承东接手后，大胆的砍掉了这些贴牌订单，着手开始做自己的手机品牌。
与此同时，通过集团其他部门的输血和政策的扶持，快马加鞭研发自家处理器。
于是在2012年，华为拿出了第二款自研处理器：K3V2，并号称是全球最小的四核A9 SoC，并成功将其塞入自家产品中
然而现实是残酷的，这款处理器第二次被国外品牌(高通APQ8064，三星的Exynos 4412)吊打。
2013年进行了第三次尝试，这次使用了全球最先进的封装工艺，拿出的处理器型号名为：麒麟910，虽然工艺不再拖后腿，但由于经验不足，依旧无法和国际品牌的旗舰处理器拿来比。
但是到了2014年，事情有了转机，这一年高通推出了臭名昭著的骁龙810，直接让世界几乎所有的一线手机制造商的产品全都变成了大火炉。
同年9月，搭载麒麟925处理器的Mate7手机大获成功，虽然绝对性能依旧比不过高通，但它依靠出色的稳定性和发热量，第一次获得了市场的认可。也是作为手机品牌的华为在国际市场上第一次真正的成功。
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在往后几年，华为的海思麒麟处理器的发展速度肉眼可见，如今已经超越高通(刚开始写这篇文章的时候高通888还没发售，不要在意细节[s:a2:不活了])，确确实实的成为了目前唯一在国际上站稳脚跟的国产消费级处理器。
同时在2019年初，华为发布了自家第一款ARM架构的服务器处理器，名叫”鲲鹏“，采用16nm/7nm工艺，分为24/32/48/64核，主频为2.4GHz/2.6GHz，同时进入了中国电信采购名单。
第三家是小米松果电子开发的澎湃处理器
2014年10月，小米偷偷注册了一个叫做松果电子的子公司，起初并没有引人注意。
直到2017年2月份小米5C手机问世，这家松果电子拿出的澎湃S1处理器才开始引人注目。这块SoC种内置了8核的ARM架构CPU，采用4大4小的核心设计，对标的是高通中端的骁龙625处理器。
据雷军在发布会上所讲，这块SoC的研发时间花费了一年多。背后也受到了多位领导和单位的支持。
在后来的采访中了解到，其实早在2015年7月6日，松果电子便已设计出了第一块能用的SoC，用这块SoC搭载的工程机第一次拨打电话的时间是2015年9月24日凌晨1点48分。当天雷军自己也试着拨打了这部电话，拨通后他表示非常激动。
但奇怪的是，松果电子至今都没有拿出第二块处理器。虽然引起了众多科技爱好者的强烈好奇心，但确实没有任何后续产品的消息传出了，具体原因不明。
几家品牌的现状
第一个拿出国产处理器的方舟科技公司，现在依靠做数码管，LED显示屏之类的产品继续经营，已经完全放弃了处理器市场。
龙芯现在主要收入来源于特殊的专用嵌入式处理器，例如门锁，工控机，航天器的计算芯片之类，还有军工芯片，也有少量微型电脑处理器在售。
申威专注于超级计算机事业，在神威·太湖之光上线后依然在开发新的功能，比如在2020年7月成功在神威太湖之光上实现千万核心并行第一性原理计算模拟。
飞腾的ARM处理器更多用于个人电脑，包括笔记本和办公用台式机，现在联合长城集团做的笔记本电脑和台式机在京东上都有卖，超级贵，不过更多是官方采购就是了。
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另外还有少数特殊用途的处理器，比如在2020年12月22日开始运转的由中国电子与中国华能联合研发的国产化自主安全风电 PLC 在华能陕西定边沈口子风电场正式投运，在这上面使用的处理器便是特别订制后的FT2000/4飞腾处理器。极限工作温度范围可达零下 40 摄氏度～ 70 摄氏度。
海光的x86处理器近几年相对其他品牌来讲进步不明显，只是一直在打磨从AMD买来的Zen架构，但好在起点较高，现在有工作站版CPU和服务器级CPU在售。工作站版为8核，性能略逊于1600x，服务器版为双CPU方案，2*32核，多核性能略逊于16核的3950x，但因为买来的授权缺少指令集，部分软件性能连R3 1200都不如。在2020年7月1日Intel断供服务器芯片后，海光已经开始为国内许多服务器厂商供货。
兆芯则搓出了自家的x86通用处理器，内置核显，在PC，工作站，服务器领域都能用，PC版性能号称可以和i5-7400掰手腕，性能详情可以参考加拿大白嫖王的测试视频：[url]https://www.bilibili.com/video/BV1cp4y1i7jW[/url]兆芯凭借买来的专利，现在可以提供桌面整机，服务器，工业主板，工业平台的系统级解决方案。主要市场为党政办公，交通，金融，能源，教育，网络安全方面。
华为……大家应该都知道，就不说什么了。
小米的澎湃处理器至今只出了一代，名为澎湃S1，但4年过去了，依然没有第二块SoC正在开发的消息传出。
另外还有4家研发处理器的企业或组织，因为规模实在太小，完全没什么资料可查的：
北京君正：
北京君正其实是最早推出国产CPU的公司之一，基于MIPS架构，到目前为止迭代了3代，都属于嵌入式微型处理器。
中天微(阿里平头哥)：
2018年那时候阿里收购中天微的新闻我到现在都记得……
中天微的处理器多为微型嵌入式处理器，采用的是RISC-V指令集。
在被阿里收购后，平头哥CPU分为三条产品线：
玄铁：高性能RISC-V处理器
无剑：SoC设计平台，接手定制业务
含光：宣传上说属于高性能人工智能处理芯片，实际上就是神经网络处理器(NPU)
紫光展锐：
主要使用ARM指令集，代号虎贲，典型型号为虎贲T7520，是一颗手机SoC，采用6nm制程，且支持5g网络。
另外除了手机SoC外，紫光展锐还做一些耳机和工业电子的处理器，分别使用RISC-V和MIPS指令集，并不是专研ARM
合芯科技：
合芯科技在2014年和IBM签署了POWER 8授权协议，现在在做一些国产化的服务器芯片研发项目，生产销售服务器芯片和定制化的服务器设备。
关于GPU
说了那么多CPU，那显卡呢？有没有国产的显卡呢？
答案是，有，但很少，且都远远不成气候
因为从技术上讲，研发GPU的技术要求要比CPU高很多(这话我记得是老黄说的)，且需要专业的CPU技术作为支撑才能研发GPU，国产CPU尚且不发达，何况自研GPU。
这里就简单介绍一下。
1：长沙景嘉微
这确实是一家做GPU的厂商，但更多是用于军工
仔细阅读他家的GPU参数表可以明白，单论性能来讲，最新最强的景嘉微JM7200连老黄多年前的GT610都不如，而且也只支持PCIe2.0协议。
但是他可以在-55到125摄氏度的环境下正常工作。研发重心一看就明。
2：兆芯
兆芯的独立GPU很久前就已经在部分型号的电视机顶盒里用了。如果几年前买过广电数字电视的机顶盒，你家里很大概已经有一块了……
但是年代久远，且性能拉跨，就不提了。
去年7月兆芯又说要做GPU，但到现在也没消息了。不过兆芯的CPU里都是有核显的，也不是毫无技术基础。
3：中船重工
就是中国船舶重工集团，他们旗下的709研究所研发了一款名叫凌久的GPU品牌，不知道这算不算跨界研发
不过凌久的GPU也是唯一一款可以在零售渠道买到的国产独显，在长城笔记本里和飞腾CPU做搭配。
4：华为
在华为的擎云W510整机上，配置单上写的是采用的是鲲鹏920处理器+1GB华为海思独显。可以确定华为有在做电脑独显了。考虑到海思麒麟的核显性能并不差，相信技术储备应该是足够的。
5：芯原电子
前阵子芯原电子刚刚上市。这是一家接受图形处理器定制业务的企业。产品更多是微型嵌入型芯片，并不能用于个人PC
6：其他还没能拿出实际产品的品牌
比如摩尔线程，据说是Nvidia中国区一把手离职后创建的公司，最近正在疯狂接受融资。
还有芯动科技(INNOSILICON)，去年8月，这家公司宣布将发售两款游戏GPU，代号”风华“，上面将搭载16Gbps GDDR6高速显存技术、HDMI2.1 8K显示技术和Cache一致性Innolink Chiplet技术等
但直至今日，除了一篇新闻报道以外就找不到任何有关这款显卡的其他信息了。这究竟是骗局还是难产，不得而知。
楼主的一些废话
如果有错误的话欢迎指正(我敢说一定有……因为这些东西网上的消息本来就不多，我能查到的肯定不全)其实这二十年，国产处理器磕磕绊绊，无数工程师的心血都凝结在里面，这绝对不是件容易的事。当然，作为普通消费者而言，这些东西基本全都没有购买的价值，对比国外品牌基本全都可以当作电子垃圾看待。
但这些东西其实和当年的两弹一星一样，可以不用，可以没用，但不能没有。
全文完
资料来源：《谁主沉浮：国产CPU的三大路线之战》——杨健楷
各家公司的官方网站
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