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2022年,国产ARM CPU发展遭遇滑铁卢

近年来,有人鼓吹ARM是中国CPU实现自主可控的希望之光,并把国产ARM CPU与自主CPU划等号,将ARM CPU打入政府、金融、通信等事关国计民生的重要行业。

然而,从实践上看,国产ARM CPU是建立在ARM的底层技术之上的,在技术上很容易被釜底抽薪,从商业上看,综合性能、生态、成本等因素,ARM CPU没有优势,正是因此,这些国产ARM CPU虽然PPT上前景光明,但自始至终市场都只在政府、国企、银行等体制内单位。

国产ARM芯片自主可控是否是皇帝的新衣?

一些企业体量大、能量强,具有很强的舆论操控能力,将ARM CPU包装为自主CPU,并在信创市场上攻城略地。

2022年,国产ARM CPU发展遭遇滑铁卢

ARM对中国也算不上友好。早在数年前,ARM就遵守美国禁令,先后对两家中国通信企业进行了制裁。由于在设计上受制于ARM,在制造上均受制于台积电,受美国制裁令的影响,某通信大厂的ARM芯片直接绝版,该公司用于信创市场的ARM芯片也因此断货。

2022年12月,ARM宣布已经拒绝向中国企业出售先进CPU芯片设计 IP——Neoverse V1 和 V2产品,涉及一大批中国芯片企业。也就是说,ARM仅向中国出售上一代IP核,最新的IP核将与国内ARM CPU公司无缘,这对于寄希望于“搭便车”的国产ARM CPU公司而言是一个重大打击。

如果说之前这些例子是基于国际环境,在商言商,ARM也不是一家可以倚仗的上游公司。

2022年8月,ARM在美国特拉华州的地区法院起诉高通,指控高通公司未经许可使用ARM的知识产权。ARM诉讼高通,主要是希望与高通重新谈判,以获取更高的许可收入。日本软银以310亿美元收购了英国ARM,即便不计算利息,收回投资需要88年。投资人是趋利的,因此就有了ARM之后一系列资本运作。

先是成立ARM China,然后试图让ARM China上市,只不过未能成功。再是试图把ARM出售给英伟达,只是天不随人愿,英伟达对ARM的收购以失败告终。最后是试图让ARM IPO,为了顺利IPO,ARM还空降高管,把执掌ARM China的吴雄昂踢出局。就目前来看,ARM的一系列资本运作并没有为投资人带来直接、可观的回报。

在资本运作屡次碰壁的同时,ARM的成本支出大幅增加,从2015年到2020年,员工人数翻了一番,调整后的EBITDA从高于总支出变为几乎为负,这就使ARM现有的商业模式无法让投资人满意了,必须要调整授权方式和授权费率,当高通在收购NUVIA后,ARM借机起诉高通,要求高通按照ARM与NUVIA协商的费率支付授权费。

2022年,国产ARM CPU发展遭遇滑铁卢

ARM与高通的诉讼对于中国厂商而言是神仙打架,短期没有多少影响,但如果把眼光放长远,则能从这次诉讼和ARM、高通的相关声明中发现ARM路线的一些问题。

第一个问题是ARM授权存在风险。根据高通公开的诉讼材料,ARM授权的授予和终止有非常大的自由裁量权,对于NUVIA这样的小公司,ARM可以终止与NUVIA的ALA和TLA协议。对于高通这样的巨无霸,ARM则能在授权到期后断供。

过去,由于高通、苹果,以及国内ARM阵营IC设计公司与ARM之间的授权协议非常神秘,外人无法知晓授权具体内容,以及到底有多少效力,这使得国内很多ARM CPU公司在买到ARM授权后标榜自主,从本次诉讼暴露出的资料来看,ARM可以任意终止授权,或者在授权到期后断供。国内ARM CPU公司声称买到ARM授权就等于自主,无疑是夸大其词。

第二个问题是知识产权归属。NUVIA获得ARM的ALA授权后开发了Pheonix,高通耗资14亿美元收购了NUVIA,但对于NUVIA设计的 Pheonix,ARM居然认为高通无法自然获取,将任何NUVIA设计、权利或许可转让给高通,都需要ARM事先同意。

收购的内核需要看ARM脸色也就罢了,ARM还要求限制高通员工从事定制 CPU 设计工作的能力,那些曾经有权访问ARM机密信息的员工要等三年才能在高通从事CPU架构设计工作。这等于是收购的核心用不了,收购获得的人才要3年后才能工作,可谓收购了一个寂寞。

过去,有观点认为,ARM不会杀鸡取卵,不考虑制裁因素,中国CPU走ARM路线是靠谱和安全的。如果说上次ARM制裁中国通信公司,以及不再向中国出售是基于国际环境,那么这次ARM起诉高通则是因为赤裸裸的商业利益。

当ARM随着智能手机的崛起欣欣向荣之际,ARM与高通等公司的矛盾可以被行业的高增长所隐藏。当智能手机市场逐年萎缩,新开辟的数据中心、人工智能、汽车电子又没有产生足够大的回报,且ARM的基本盘正在被RISC-V蚕食的时候,ARM就暴露出其狰狞的面容。即便是强如高通,也要被ARM以技术授权相要挟。

高通体量巨大,有强悍的律师团队,在美国有很深厚的政商关系和游说团队,高通能够这么干,不代表中国ARM CPU公司也能有这种待遇。当中国ARM CPU公司做大做强有油水的时候,没有人可以打包票ARM不会故技重施,要求提高授权费率屠宰肥羊。

国产ARM CPU IPC自主性的商业性发展缓慢

就SPEC06测试成绩来说,某款ARM CPU当前的CPU产品,IPC仅有酷睿11代的1/2,频率也只有1/2,单核性能也就是1/4。

某ARM CPU 在2015年的PPT介绍上,SPEC CPU 2006的整数测试成绩就已经是9.6/GHz,但有产品的最新型号仍然是6.x/GHz。

2022年,国产ARM CPU发展遭遇滑铁卢

桌面、服务器CPU的市场,特点是赢家通吃。

目前,信创市场中的两家ARM CPU公司,算是引进ARM技术的“前浪”,一家引进ARM技术早一些,其CPU核为A57级别,另一家引进的晚一些,CPU核是A76级别,基本与技术引进时ARM的公版架构水平相当。

耐人寻味的是,某司于2022年推出的盘古900,IPC还出现了倒退,CPU单核性能不如龙芯5000的一半。

国产ARM CPU已经陷入了同质化浪潮,谁能买到ARM更好的IP和台积电更好的工艺,谁就能拿出更好的产品,这就使一旦国产ARM的“后浪”用更新的ARM IP设计出SoC后,国产ARM CPU中的“前浪”只能靠政策保护生存,在市场上会失去立足之地,比如阿里的5nm ARM CPU,正常的市场竞争,两家“前浪”ARM CPU公司根本不可能赢。

现在“前浪”ARM CPU缺少竞争者的原因,是因为ARM的桌面和服务器生态还非常不完善。阿里、亚马逊、谷歌等做的服务器CPU主要用来满足自己的业务需求,而没有对外公开销售。

他们自己做ARM服务器CPU的原因,是因为他们使用的批量很大,购买ARM的IP攒个CPU再自己找代工厂生产,就没有中间商赚差价,成本比买别人的CPU要低得多。

他们没有公开销售的原因,是因为我们的国产替代市场他们进不来,而外部市场很少有对ARM服务器的需求。有大量需求的就自己做ARM CPU了,也不需要买。

只要某ARM CPU继续努力,借助国产化替代的力量,做好ARM桌面和服务器软件生态。使普通用户和企业也产生对ARM桌面和服务器的需求,竞争者就会很快出现。事实上,现在国内已经出现了一批ARM初创企业。

国内的ARM桌面和服务器CPU企业,有能力把ARM桌面和服务器的市场培育成熟,然后再拱手相让给国外的竞争对手。比如某ARM CPU,如果他不能自主研发性能高于国际主流的产品,也不能以更便宜的价格买到ARM高性能IP,不能以更便宜的价格流片生产,那就以后就只能蜷缩在国产替代的特殊市场里苟延残喘。

2022年,国产ARM CPU发展遭遇滑铁卢

如果要强调自主研发,那么ARM架构授权就是制约国产CPU竞争力的手段。当国外的竞争对手都支持ARMv9或者更高的版本时,国内还在使用ARMv8架构的产品,就必然与主流的软件生态脱节,竞争力被削弱。

因为ARM不允许对指令集的私有扩展,只有部分嵌入式CPU的IP允许通过挂载dsp等形式扩展功能,所以很难形成独立的生态

某ARM CPU之所以支持国密sm3、sm4扩展指令集,是因为ARM在v8.2中增加了sm3、sm4的扩展指令。是ARM增加了指令后某ARM CPU才能用,而不是某ARM CPU先做了,ARM再把它收入v8.2版。顺序必须要搞清楚,未经ARM授权,无法做独立的ARM生态。

可以说,当下国产ARM CPU“前浪”有几个重大缺陷:

一、技术上存在被ARM釜底抽薪的风险。

二、发展上受制于人,只能亦步亦趋跟着ARM走,无法另起炉灶。

三、性能偏弱,面对阿里等国产ARM“后浪”不敌。面对龙芯新一代桌面CPU也是无力抵挡,在服务器CPU上也是靠核心数量优势才与龙芯持平。

四、生态不行,ARM生态与龙芯生态比是难兄难弟,就信创市场来说,各家CPU都能用,但在商业市场(桌面、服务器),X86才是王道,ARM基本没有任何市场竞争力。

一句话,国产CPU中,自主性最强的是龙芯和申威,性能、生态有优势的是海光和兆芯,国产ARM CPU则是自主性和商业性双输。

结语

从ARM起诉高通的例子来看,即便不考虑政治因素,ARM授权的商业风险依旧是高悬头顶的达摩克里斯之剑,何况从高通公开的诉讼材料来看,ARM正打算改变授权模式,这对于国内ARM阵营公司而言,不是好消息。

国内ARM CPU公司就法律团队和在美国的人脉、影响力方面都和高通有差距,高通尚且如此,国内企业很难在法律纠纷中比高通表现得更好。可以说,ARM路线的风险很高,对于那些对自主性有较高要求的领域,不适合推广ARM CPU。

2022年,国产ARM CPU发展遭遇滑铁卢

国产ARM CPU在单核性能上被龙芯超越,仅在多核性能上依靠64核打32核的方式取得与龙芯旗鼓相当的位置。在2023年龙芯6000系列问世后,国产ARM CPU 64核打32核的套路也无法再继续下去了。

申威的潜力在于国家重器,虽然申威在通用方面芳踪难觅,但在国家重器方面功勋卓著,在国际舞台上,必然会有申威的一席之地。

对于那些商业化不行,自主性不行,发展收到限制,CPU IPC多年原地踏步的ARM CPU,如果没有政策保护,华芯通就是这些ARM CPU的最后归宿。(部分图片来自网络)

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