國產CPU，指令集之殤

無芯之痛的陰影，縈繞在中國科技和產業界幾十年了。

“缺芯少魂”，描述的就是中國沒有真正自主可控 CPU 的痛。

CPU 可以說是整個資訊科技產業的核心中的核心，特別是在伺服器和 PC 市場，不光是中國，全球範圍看，PC 和伺服器 CPU 也是以 X86 架構為主，基本 Intel 和 AMD 兩家公司壟斷。

這裡的 X86 架構，指的就是 Intel 和 AMD 公司 CPU 使用的指令集。

所謂指令集，是 CPU 中用來計算和控制計算機系統的一套指令的集合。指令集是決定 CPU 執行效率的重要因素之一。

每一種新型的 CPU 在設計時，就規定了一系列與其他硬體電路相配合的指令系統。

“與其他硬體電路相配合”，決定的是這一款 CPU 的生態系統。

因此，指令集搭建的是一個橋樑，聯通 CPU 與外圍軟硬體，對形成生態至關重要。

當然了，在所有電子裝置 CPU 的指令集中，也不是 X86 獨霸天下，還有很多後起之秀，比如主打精簡指令集的 ARM 公司，在手機處理器、MCU 等領域高歌猛進；比如精簡指令集 RISC-V 更是憑藉開源優勢，彙集了大部分創業公司的力量；除此之外，還有 MIPS 技術公司主推的 MIPS 架構的精簡指令集（國產 CPU 龍芯，用的就是 MIPS 指令集架構授權）。

所以，目前 CPU 指令集，形成了勢均力敵的兩大陣營，以 X86 為代表的複雜指令集（CISC，Complex Instruction Set Computing）和以 ARM、RISC-V、MIPS 為代表的精簡指令集（RISC，Reduced Instruction Set Computing RISC）。

關於複雜指令集和精簡指令集的區別，本文不再贅述，感興趣的讀者可以參考公眾號”科創之道“往期文章《RISC-V 能否重構晶片產業格局》。

在這幾年信創大潮的推動下，疊加中美貿易摩擦，都大大提升了中國高科技自主創新意識。國產 CPU 也在這樣的大環境中蓄勢待發。

目前我國國產處理器晶片的主要參與者有：龍芯、兆芯、飛騰 、海光、申威和華為等。

當然，除此之外，科創板千億市值的上市公司，瀾起科技，也在積極進軍伺服器 CPU 領域。早在 2017 年，瀾起科技就偕同清華大學及英特爾公司，聯手釋出面向資料中心應用的安全可控津逮 CPU。

從上圖中姍姍學步的國產 CPU 來看，要麼是指令集授權，要麼是 IP 授權，要麼乾脆是中外合資技術引進，套上個自主智慧財產權的外殼……

毫無例外的，指令集都是來自國外的授權，要麼是 X86，要麼是 ARM，要麼是 MIPS……

為什麼指令集如此重要？按照常規的理解，指令集不就是一系列控制命令的規則合集麼？既不能申請專利，又不是什麼商業機密，為什麼指令集還需要授權？

要說搞一套國產指令集，那還不是分分鐘的事情？搞自主智慧財產權標準的事情，我們可是十二分的拿手。

第一個問題，為什麼指令集如此重要？

關於這個問題，還是要回到前文所提到的“生態”。

任何一款 CPU 都是不孤立的存在，正是基於其處於整個 IT 系統核心位置，在生態形成的問題上至關重要。

而指令集，就是形成這個生態的橋樑。生態對於一款 CPU 的成敗起到了至關重要的作用，產業不支援，效能再高的 CPU 都沒有用武之地。

這也是為什麼華為的鯤鵬，將產品和生態放在同等地位的原因。

當然了，筆者之前也提到過，生態也不是銅牆鐵壁一個，並非完全不能實現突破。在常規模式之下，靠著產業潛移默化來形成生態，確實是一個長期的過程，而且不確定性很大。

但是，在新型舉國體制之下，形成生態相對就會容易很多。用的人多了，產品升級迭代加速，能夠更好地提升產品成熟度。這也是一個彎道超車的無奈之舉。

第二個問題，既然指令集沒有專利，沒有智慧財產權，為什麼還需要授權？

的確，指令集作為一套 CPU 控制指令的集合，本身是沒有辦法形成專利的。但是指令集授權卻是實實在在存在的。

這事兒從智慧財產權角度不好解釋，可能從“標準”角度更容易理解。

這些主流的指令集，已經形成了事實上的“行業標準”。

除了主流的指令集，還有各種千奇百怪的指令集，其實都充當了分母的角色，在行業內主流標準面前日漸式微。

成了事實上的“行業標準”，就意味著形成了生態，你要用這套指令集規則，也不是不可以，但要回避兩方面：

一是，你不能宣稱相容“X86”，“ARM”等，用來吸引產業界，來形成自己的生態，因為“X86”，“ARM”這些都是獨有的商標。

二是，指令集雖然沒有辦法形成專利，但是實現這些指令的 IC 設計架構和方法，最有效率的設計和架構，早就被申請專利了，你要用這套指令集，具體實現上的大部分專利還是繞不開的。

所有也就存在了一個問題，如果是指令集架構授權，背後的專利是不是也存在授權情況？

這事兒不敢說太細。

第三個問題，基於老版本的主流指令集，能否更容易形成自己的生態？

關於這個問題，就更具有現實意義了，華為目前拿到了 ARM 公司 ARM V8 晶片架構的永久授權。但從目前的這個形勢看，不但有美國壓力，還有 ARM 公司內部動盪，ARM 更新版的設計，估計授權給華為公司更加難上加難了。

所以，華為未來更要自力更生了。

有了老的架構授權，就有了基礎，但未來，華為還是需要更加註重生態。