近日,两家国内ICT行业巨头决定合并ARM CPU的软件生态,两家公司此举的根源是国产ARM CPU发展不顺下的抱团取暖,试图通过合并降低CPU断供的风险,以及降低软件适配成本。必须说明的是,国产ARM处理器在迭代能力、自主性、软件生态等方面存在硬伤,如果不解决这些短板,生态合并对于提升CPU的市场竞争力于事无补。
生态合并的本质是抱团取暖互为备胎
之所以要合并生态,主要是基于以下2点考量。
一是避免软件重复适配,减少资源浪费。FT CPU和KP CPU都是引进ARM的技术,用的都是ARM V8(64位)指令集。所谓的KP生态和FT生态,以及合并后的生态本质上都是ARM生态。具体来说,依托ARM的这些生态其实是伪生态,没有独立性,必须跟随ARM的脚步亦步亦趋,自然就没有生命力,只有苹果那样,能够自成一体的生态才真正具有价值。中国企业买ARM授权,其实就是为了可以依托ARM的生态搭便车,减少软件生态建设成本。
就应用软件层面上说,由于指令集相同,在FT CPU+麒麟OS上跑的应用,改一下BIOS和OS,把FT CPU换成KP CPU一样能跑。行业人士表示,合并生态对应用软件层面影响较小,主要是BIOS、OS这些和芯片直接相关的东西,在生态合并后,可以实现BIOS、OS等方面的互相支持,可以减少软件重复适配。
二是避免硬件断货。此前,FT和KP在供货上一度出现一些不足,麒麟则直接绝版。当年,由于KP芯片断供,最后原本有KP抢下的订单,最终由同属于ARM阵营的FT接盘。合并生态后,BIOS、OS等方面已经互相适配,KP和FT可以实现硬件互换,这样就可以互为备胎,一旦FT或KP因为制裁断供,就可以用另一家的CPU顶上去。
由此可见,生态合并是好事,避免了软件重复适配,增强了硬件供货的稳定性。不过,合并生态其实也从另一个方面说明,靠各自的力量已经很难推进了,只能抱团取暖。
国产ARM CPU迭代较慢 性能偏弱
从过去十年各家国产CPU的发展历程来看,国产ARM CPU发展的迭代速度是偏弱的。
某ARM公司,其在2015年PPT上,SPEC CPU 2006的整数测试成绩就已经是9.6/GHz,但现有产品的最新型号仍然是6.6x/GHz。其IPC达到10/G的CPU依然只在PPT上。
另一家公司,其Hi1610、Hi1612的CPU核是A57,Hi1616的CPU核是A72,该公司仅仅做SoC设计,CPU核是从ARM公司购买的。Hi1620/KP920宣称是自研,CPU核相当于A76的水平,于2019年1月发布,至今4年有余,下一代产品尚杳无音讯。
相比之下,以龙芯为代表的自主CPU在IPC上提升迅速,龙芯3A3000于2016年研制成功,在过去几年里已经完成了3A4000、3A5000、3A6000的研制,期间把指令集从MIPS换到LoongArch,又耽误了1年多时间,从2016年至今,龙芯CPU的IPC从7/G提升到17/G,在IPC上已经追平了英特尔12代酷睿。正在研发的3B6000将达到20/G。
国产ARM CPU过度依赖台积电尖端工艺和ARM授权,依靠自己的前端和后端设计能力提升CPU性能的能力不如龙芯。以数据来说:
龙芯6000(2.5Ghz)使用境内12nm工艺,SPEC06单核成绩定点43分,浮点50分;
KP920(2.6Ghz)使用台积电7nm工艺,单核定点为28分;
使用14nm工艺的D2000(2.3Ghz),单核定点为15分。
铁流认为,使用相对落后的制造工艺开发出高性能CPU,这才是CPU设计的“硬实力”。
国产ARM CPU自主性较弱 容易被卡脖子
如果要强调自主研发,那么ARM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。也不能幻想基于ARM扩展扩展自己的指令,形成独立的软件生态。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。
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同意,谁都别想分裂ARM生态。
此前,ARM已经宣布禁止向中国企业出售高性能CPU IP核,且目前ARM未证实国内企业已经购买ARM V9,这使国内ARM CPU厂商很难像过去那样搭便车。这种依赖ARM授权的发展模式,自主性较弱,对ARM有一定技术依赖。因为很多技术问题是ARM帮国内企业解决了,因而国内ARM CPU公司在这些方面就没有锻炼的机会,作为对比,龙芯是什么都要自己做,反而在实践中锻炼了能力,这也是国内ARM CPU迭代速度缓慢,在发展后劲上不如龙芯的原因。
更为麻烦的是,ARM正在寻求美国上市,一旦成功上市,ARM会被美国捆绑的更深,美国政府不可能把ARM最新版本的技术授权中国企业,甚至进一步加深技术封锁,届时,国内ARM CPU厂商会更加麻烦。一旦CPU因为制裁而断供,用户系统的升级、业务的影响,谁来买这个单?因此,信创、关基行业用户需要格外关注CPU的自主性和其未来的发展性。
ARM生态在服务器和桌面市场明显逊色于X86
目前,在数据中心、云、服务器、PC等企业级市场,X86处理器居于统治地位,ARM处于绝对劣势。在软件生态上ARM与被ARM的拥簇嘲笑生态差的龙芯是五十步笑百步,与X86相比差距明显。生态落后主要体现在应用少、兼容差、移植成本高等方面。
目前,ARM生态的建设主要靠洋人,国内厂商大部分都是搭便车的心态。真正有一定作为的是某司,但某司在生态建设中存在以利益捆绑生态伙伴,驱使这些“代理人”为自己挖掘市场、攫取利润的问题,这种做法虽然短期有效,但长远来看,路能走多久尚未可知。合作伙伴原想“大数底下好乘凉”,但在做了一段时间后,发觉自己只是“提线木偶”,生意、利润全在别人的指挥之下获得,还要投入大量人力财力去做兼容优化,才明白其实“大树底下不长草”。
从用户的角度看,用户使用ARM的3个问题:一是太难用,兼容性、适配性差;二是迁移太耗人耗时,所有都要从头开始做,成本太高;三是厂商采取IBM那套遭人诟病的办法:即前期承诺免费开发移植调优,但要求全部系统采购同一品牌产品或单一技术路线,这就意味着强封闭和强捆绑,后期系统再升级维修,高额费用宰用户没商量。对于用户来说,上了贼船就不好下了。
结语
正所谓一山难容二虎,根据两家公司的行事方式、公司文化来推演,两方合作很难真正落地。虽是生态联盟,但彼此也是竞争关系,技术标准合作谁的主导权更大?谁的专利更多,是否愿意完全共享?如果客户愿意选择ARM路线,那么在具体项目中,两家公司的销售是强背书还是强竞争?如果依然是竞争关系,那么也起不到国家希望的收敛作用,合作就会貌合神离。
当前,国内CPU路线太多,需要收敛,但是需要政府更加严谨、系统性的评估。从发展持续性、自主安全性、通用兼容性、应用体验性、政府和用户时间和投入成本等方面做更综合的评估。合并是好事,但背后也体现了国产ARM发展的无奈之举。