问题

如何看待「龙芯之父」胡伟武谈阿里华为等垂直系统企业做芯片能成功,「因为现在做集成电路芯片的门槛很低」?

回答
“龙芯之父”胡伟武先生关于“阿里、华为等垂直系统企业做芯片能成功,因为现在做集成电路芯片的门槛很低”的论述,是一个非常值得深入探讨的观点。要理解这个观点,我们需要从几个层面去剖析,包括集成电路芯片设计的门槛演变、垂直系统企业在芯片领域的优势、以及“门槛低”这句话背后更深层的含义。

一、 理解“集成电路芯片设计门槛的演变”

首先,我们需要明确胡伟武先生所说的“门槛很低”是指相对而言的,是在与过去几十年的历史相比。

过去的高门槛(集成电路设计的黎明时期):
技术壁垒极高: 在集成电路发展的早期,从材料选择、晶圆制造到封装测试,整个产业链都充满了高深的技术难题。即使是设计环节,也需要深厚的物理学、电子工程学知识,以及对电路理论、半导体器件特性的透彻理解。
设备昂贵且稀缺: 设计芯片需要专业的EDA(电子设计自动化)工具,这些工具的开发和授权费用极其高昂。同时,早期制造芯片的设备更是堪比天文数字,只有少数国家和大型企业才能负担。
人才稀缺且培养周期长: 精通芯片设计的专业人才凤毛麟角,培养一个合格的芯片工程师需要多年的学习和实践。
市场风险巨大: 一旦设计失误,整个流片过程的成本将是巨大的,而且产品能否被市场接受也存在极大的不确定性。这使得新进入者望而却步。

现在所谓的“低门槛”:
EDA工具的成熟与普及: 随着摩尔定律的推进和半导体产业的蓬勃发展,EDA工具链已经发展得非常成熟和完善。虽然顶级EDA工具依然昂贵,但市场上存在不同档次的工具,并且有开源选项(尽管在复杂设计中能力有限)。更重要的是,许多EDA厂商提供了更易于使用的流程和IP核,降低了设计难度。
IP核(Intellectual Property Core)的广泛使用: 现代芯片设计不再需要从零开始。大量的IP核(如ARM的CPU核、GPU核、存储控制器、USB控制器等)已经商业化,设计公司可以直接购买、授权或租用这些IP,然后集成到自己的芯片中。这极大地缩短了设计周期和降低了技术难度,允许企业专注于特定应用的功能实现和差异化。
Foundry(晶圆厂)的崛起与商业模式: 像台积电、中芯国际等先进晶圆厂的出现,提供了一站式的制造服务。设计公司只需提交设计文件(GDSII文件),就可以获得制造好的芯片。这种“设计”与“制造”的分离,极大地降低了单个企业在制造环节的投入和技术要求。晶圆厂负责工艺研发和生产,设计公司只需专注于自己的设计。
IP和服务的生态链成熟: 除了IP核,还有很多提供验证、封装测试等服务的公司,形成了一个完整的生态系统,支持设计公司完成芯片的生产流程。
技术门槛的“局部转移”: 确实,将一个高性能的CPU核心从零开始设计,并进行物理设计和验证,仍然是极高的门槛。但是,对于垂直领域的系统企业来说,他们可能只需要设计一个集成了现有IP的SoC(System on Chip),用于特定功能,例如AI加速、通信处理、影像处理等。这种情况下,他们是将核心的技术挑战“转移”给了IP提供商和Foundry。

二、 垂直系统企业为何能成功?

胡伟武先生提到阿里、华为等企业,他们的成功并非偶然,而是得益于其作为垂直系统企业的独特优势:

1. 深刻的市场和应用理解:
阿里在电商、支付、云计算、大数据等领域拥有深厚的积累,了解其业务场景对算力、存储、网络等方面的具体需求。
华为在通信、智能终端、数据中心等领域,更是对性能、功耗、成本、可靠性有极其精确的把握。
这种对下游应用的深刻理解,能够指导他们设计出最适合自身业务的芯片,避免了“为设计而设计”的误区。他们能精准定义芯片的功能、性能指标、接口协议等,甚至能为未来的产品迭代提前规划。

2. 强大的生态整合能力:
这些企业本身就拥有庞大的软件生态和硬件平台。他们设计的芯片可以快速地融入现有的产品和生态中,验证和推广的阻力较小。例如,为自家服务器设计的AI芯片,可以立刻用于其云计算平台;为自家手机设计的处理器,可以直接用于其手机产品线。
这种“自产自销”的模式,为芯片的早期应用提供了保障,也更容易通过规模效应摊薄研发和制造成本。

3. 雄厚的资金和人才储备:
作为大型科技公司,阿里、华为拥有充足的资金来投入芯片研发和制造。虽然门槛相对降低,但高端芯片的研发仍然需要巨额的投资,尤其是在工艺升级、先进IP购买、EDA工具授权等方面。
他们也能够吸引和培养大量优秀的芯片设计人才,组建强大的研发团队。这些人才不仅有技术能力,更能与公司业务紧密结合。

4. 对成本和性能的精细控制需求:
对于这些企业来说,芯片的成本和性能直接关系到其核心业务的竞争力。自主设计芯片可以让他们更好地控制这两项关键指标,优化产品利润率和市场竞争力,摆脱对第三方供应商的依赖,或者避免被“卡脖子”。

三、 对“门槛很低”的深层理解与辩证看待

胡伟武先生的这句话,更多的是一种策略性陈述,其核心在于强调:

“设计”的门槛相对降低,但“成功”的门槛依然很高: “低门槛”主要体现在可以“造出芯片”,即通过购买IP、使用EDA工具、委托Foundry代工,可以相对容易地完成一次芯片的物理设计和流片。但是,“造出有竞争力且符合实际需求的芯片并实现商业成功”的门槛,依然非常高。这需要深入的行业理解、优秀的工程能力、强大的生态支持和持续的投入。
设计思路的转变: 过去是技术驱动一切,现在更多的是业务和应用驱动芯片设计。垂直系统企业正是抓住了这一点。他们不是要去做最先进的CPU,而是要做解决自己核心问题的“专用芯片”或“定制芯片”,这就大大降低了在某些维度上的技术挑战。
“卡脖子”与“自主可控”的背景: 在全球半导体产业链受到地缘政治影响的背景下,许多国家和企业都在寻求自主可控的芯片解决方案。胡伟武先生的这番话,也是在鼓励和肯定那些有能力、有需求的企业去进入芯片领域,以应对外部挑战。他看到了中国科技企业在垂直领域的优势,并认为这些优势可以转化为在芯片领域的竞争力。

四、 总结

胡伟武先生的论述,并非否定集成电路设计的复杂性和难度,而是聚焦于当前集成电路设计产业生态的成熟以及垂直系统企业在特定场景下的独特优势,指出了一个相对更容易进入的路径。

他的观点可以解读为:

不再是少数巨头垄断的设计领域: 借助成熟的EDA工具、IP核生态以及Foundry服务,更多的企业有机会参与到芯片设计中来。
垂直整合是关键优势: 那些深刻理解自身业务需求并拥有强大生态的企业,能够更好地利用这些“低门槛”的工具和资源,设计出具有战略意义的芯片。
中国企业有机会: 对于中国而言,在复杂的国际环境下,发展本土芯片产业至关重要,而垂直系统企业凭借其应用优势,是这条道路上值得重点关注的力量。

然而,我们也需要警惕过度解读“门槛低”。成功的芯片设计依然需要顶尖的人才、巨额的投资、精细化的管理和长期的技术积累。胡伟武先生的观点更多的是一种“启发式”的论断,旨在说明在新的时代背景下,芯片设计的参与方式和成功路径正在发生变化。

网友意见

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目前市场上,大部分的芯片,多多少少都会买了Vendor的IP来用,实在想不到还有啥公司自己从头造轮子,不仅成本高,而且风险大,毕竟公司是要盈利的,不可能冒风险来试错。

即使强如高通、苹果,不也是买ARM来魔改使用吗?即使是龙芯,不也买了MIPS吗?

不谈CPU这种大IP,就像UFS、DDR这种包含PHY的IP,国内有哪家公司有能力自研量产?

但是,能够买到各种IP,并不代表芯片设计量产难度低。

各个Vendor的IP都买来了,架构怎么设计?总线怎么设计?功耗怎么控制?怎么优化?做出来和竞品比有什么优势?业务场景有哪些?

SOC的设计有太多的因素需要考虑了,并不是把各种IP买来了就万事大吉了,不然还能被人卡着脖子按在地上摩擦?要是那么容易的话,各个手机厂,还用看高通脸色抢首发?

最离谱的一句话【在不用研发人员的情况下,2~3亿就可以做出手机芯片?】

好家伙,不用研发人员,纯外包,拿来之后,自己都不验证评估一下,就敢量产上产品???

现在很多创业公司,随便哪个也都融了不止2 ~ 3亿的投资,咋没搞出来麒麟、巴龙这种芯片?

而且,不得不替华为说句话,海思的成功绝不是因为芯片的门槛低!

华为在海思投了二十年左右的经费,养了那么多研发人员,即使最初的K3V2那么拉跨,也在坚持不断迭代,才有了麒麟970之后的辉煌。

要是因为门槛低,中国为啥只有海思做出了可以和高通、发哥媲美的芯片?龙芯为啥没做出来?

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某些角度是,确实门槛很低。比如RISC-V的开源实现,国内有香山处理器,很多工作是一群本科生做的。美国有SonicBOOM,团队不清楚,但论文的一作2020年才开始读博,2016年大学入学。同频性能都相当于2015到2019年的龙芯,而且和龙芯不同,这两家都是在没有SIMD下取得的。很怀疑如果不启用SIMD龙芯的同频性能能否超过它们。

但另一些角度门槛又很高。比如龙芯至今PCIE、SATA、USB全部2.0,比如龙芯至今使用AMD的HyperTransport做互联。


至于怎么评价这个言论。众所周知龙芯12月17日要上会评审IPO。这时候突然想起踩华为来抬高自己,还真是把握时机。啧,有趣之处在于,龙芯自我构建的信息茧房已经强到根本认识不到企业形象差距。


真是可怜,龙芯吹鼓手又来玩陈年话术了。

好歹也是技术积累。以后说不定就能魔改arm呢~

无非就是再次重复胡伟武在发布会上的话术。前半句说有些国产处理器用ARM,后半句说麒麟是买的处理器核。话术的目的就是阴惨惨让人觉得ARM处理器都是买的处理器核。但凡还知道鲲鹏和麒麟不同的,有看不出来这话术企图的么?

连胡伟武都只敢用话术阴阳怪气,这位装得好像自己有证据的,还不快去献给胡伟武,让他直接说鲲鹏是买的处理器核?

胡伟武知道但凡他话术里不说麒麟说鲲鹏什么后果。龙芯吹鼓手嘴嗨无所谓是吧。

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断章取义,都能引起这么多评论,恰逢今天我在b站黑某一个“X川X察”搞标题党(这B改标题,跟当年知乎得了高赞改文字内容如出一辙),被群众怼了,说我就算干了十年记者也不懂什么叫标题党。

该改改这个风气了。

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老规矩,先问是不是,再问为什么。

这句看似充满争议的话,出自凤凰卫视主持人陈琳与龙芯中科董事长胡伟武12月9日的2021凤凰网科技峰会上的一对一对话。

贴出访谈的整段内容如下:

认真看了整个采访,胡老师这一段话,虽然有些许夸张的成分,但是并没有引战华为的意思。胡老师想表达的意思其实很明白,做芯片本身的门槛并不高,难的是整个芯片配套的东西,比如软件生态之类的,这样才能在市场上有竞争力。

胡老师所说其实也符合实际情况,不然你以为一夜之间出现的几千家芯片设计公司都在干嘛,大多数公司都是自己只设计核心功能,然后辅助功能都是买IP,快速流片上市。IP已经有了一个成熟的产业链,有不少芯片公司自己不卖芯片,专门提供IP,国际上比较知名的有ARM,新思,国内比较知名的有戴老板的芯原。说实话这个问题有些断章取义,刻意引战,我熟悉的知乎又回来了!

不过话说回来,老胡的采访,真是语不惊人死不休啊,还有一句很经典:如果日欧站我们,美国一片芯片也造不出。可惜这个世界没有那么多如果,有的只是结果,吾辈当自强!

老胡的言论,站在我们普通人的角度来看,可能有些离谱。但是老胡在中国芯片业是大佬,他说这些话,是有底气的。

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对比是要横向对比的!

中国市场的能力,秒杀蓝星绝大多数国家。在中国可以找到完整的IC设计人才,可以随便买到ARM授权。甚至可以找到有技术能力的代工厂。

只要有钱,门槛就低。

但,做集成电路芯片跟做顶尖集成电路芯片。是两个概念。

你可以理解为考上大学门槛不高,但成为全国大学生中TOP10就难了。

所以,你做芯片可以,但你想跟苹果华为高通联发科三星去比。我觉得你应该有些误解了。

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说两句公道话吧。

在胡伟武2002年做龙芯二代的时候,没有那么多IP可以直接买。

有指令集,架构得自己设计,而且你设计了CPU核心,主板没有,总线没有,还得买。

那个年代设计CPU是很难的。

ARM公版IP买来用,一家小公司就能设计一个CPU去流片,是以后的事情。

之前,国内设计一款CPU很难,龙芯,神威,飞腾都有官方背景掏钱。或者逆向,或者买国外的核心授权。

ARM时代,是ARM把架构设计好了,对外授权,配套GPU总线都有,你买就行了,虽然攒IP流片也是个技术活,但是比当年方便多了。

这是胡伟武感慨的东西。

以前他做CPU的时候,相当于从轮子开始造车。造了个发动机,变速箱还得买别人的才能跑。

后来造CPU,全套配件有人卖,你懂装配,能测试好,就能造出来了。

龙芯其实稍微晚一点搞,就能赶上ARM这波了。

龙芯二代是自己设计的架构,好不容易搞出来是2002年,当时ARM这套还没流行起来。

国内用ARM处理器做MP3要晚好几年。

后来智能手机爆发,ARM才遍地开花。

不止华为,瑞芯微,全智都能设计CPU了。以前它们都不做通用CPU。

华为做集成电路很早,但是都是专用于通信和解码的。CPU用ARM一开始做K3,很多山寨WM手机尝试使用,当时安卓,WM, 塞班还在竞争,不是安卓就一定行。

到了2012年,有k3v2了,龙芯二代就不如手机公版的ARM处理器快了,功耗还差很多,基本宣布死刑。

龙芯只能用于安全有特殊要求的地方了(其实也不安全,只有一个CPU没有后门没用)。

在ARM以前,设计处理器是高难度动作。

指令集得授权,你有钱别人都不一定卖给你。买了指令集,自己从头设计一套体系。很多厂商都是从电路做到操作系统。

譬如你用sun工作站,处理器指令集是自己的一套,主板显示芯片是自己的一套,连显卡到显示器接口,都是自己一套标准,你要接PC得转接才行。

一家一套,互相不兼容,开发成本高,性能好不到哪去,后来就都被淘汰了。

ARM的做法是符合历史潮流的,所以它成功了。

阿里这样的企业,随便就做一个高性能处理器。这在以前是不可想象的。

ARM普及还有一个好处,是指令集普及了。自然有操作系统和软件支持。

即使你不买它的架构,只买指令集授权,自己设计一个高性能处理器,也不用担心没有软件用。

这是龙芯当年无法解决的,它必须后来无论怎么魔改指令集,也兼容MIPS才有软件用。

ARM不用担心,你设计一个高性能核心,生态系统很容易解决。

对中国的自主处理器来说。

可以两条腿走路。

一条走国际化。

就用ARM指令集,在台积电流片。用ARM的生态。先用公版,慢慢探索设计比公版更强的架构。靠性能获得竞争力。

不怕受制于人。现有设计先进处理器的能力,有人才再说。

一条是保密需求,完全搞一套独立体系。

有130nm用130nm,自己定义指令集,自己设计处理器,自己定义接口,自己搞一套网络协议,自己搞GPU,自己找合适的操作系统移植。

这套东西,性能不强,但是可以保证安全。

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提问的人明显是想带节奏,有兴趣的可以点进题主个人主页看看,并且他给的链接了连华为两个字都没有出现。

采访原文里确实是有提到华为的:

具体的对话是(网页注明:在不修改原义基础上有删改):

胡伟武:未来做集成电路企业主要是两类:一类是垂直型的系统企业自己去做,比如阿里、华为自己去做,为什么会做成?因为现在做集成电路芯片的门槛很低。理论上来说给我两三个亿,我可以不用一个研发人员做出一个手机芯片,因为所有IP都可以买得到。我可以找ARM公司买CPU核和GPU核,我可以买各种接口的IP核,所以所有的IP就可以买得到了,拼在一起也有设计服务公司帮你去拼,国内上市企业也有帮助做设计服务的,我再给他们一笔钱,找台积电和中芯国际做代工芯片封装就回来了,所以门槛很低。这样就使得系统企业,比如美国IBM、Google的系统企业自己垂直来做是容易的,而且有一个好处,可以和自己的应用紧密结合,形成自己的核心竞争力。

从字面意思上来说,胡伟武说的没错

ARM的授权费是20万美元/年,流片的费用根据制程的不同略有差异,但整体上应该在1百万美元以内,也就是说芯片本身的费用,200万美元就够了。加上打包测试和各种服务费用,以及反复流片的成本,2-3亿做一个,确实是可行的。

当然了,芯片做出来和可以商业化使用是两码事,公版IP做的芯片,可能会遇到各种问题(最直观的:功耗、散热、兼容性),所以海思投了那么多钱才搞出麒麟;MOV投了不止几个亿,连的芯片的影子也没见到。

胡伟武有这样的发言,主要是感叹于当年的门槛太高。一方面是那时候太穷了,别说几个亿,几百万都费劲,另一方面,很多东西完全是空白,想买也买不来,真是需要从头造轮子。

类似的感慨我也有:我上大学的时候做过校园论坛,那时候从域名注册到搭建服务器建站,都需要自己从头做起。当年搜索引擎不发达,很多东西需要自己摸索,租个服务器也很贵,一年1000多块钱,那时候一个月生活费才200-300块钱(西北地区),需要一群版主们凑钱才能维持网站运行。

现在呢,自助建站的东西太多了,要什么风格有什么风格。遇到什么不明白的,网上搜索一下,各种资料一大堆。一年1000块钱现在看也是小钱了,哪怕对于大学生来说,也不是一笔很大的数字。我也可以感慨,如果有今天的各种成熟的解决方案,有今天的经济实力,当年建站的时候也不会那么困难。

我的理解是:胡伟武并不是要贬低什么,只是感慨于当年的困难

我在这个回答里,提到过,龙芯和海思走的是两条完全不一样的路:

芯这种其实意义是最大的,基本上把CPU设计中所有的水都试过,虽然也出过能跑Linux的桌面版本,但整体技术来说有点落后,并且市场前景也不乐观,MIPS自己都快死了。
龙芯肯定会活着,至少作为国家战略的技术储备,也会有人让它活着,但活的好不好就难说了。

如今的技术环境下,确实很少需要重新造轮子,但是不能因此就否定当年造轮子的过程,不管是作为技术储备,还是培养人才,都是有意义的。要知道在那个年代,真的是连个轮子都造不出来。

就商业化来说,海思的这种模式更好,也确实更容易。但这种容易也是相对的,原来的难度是99分,现在的难度是80分,我们可以说难度降低20倍(分),但对于60分的学渣来说,都是很难达到的。

从轮子开始造车,我们可以系统地学习整个造车的过程,哪怕这个过程非常漫长,哪怕这个过程会走很多弯路,哪怕最后造出的车性能很差。这是一个从“是什么”到“为什么”都学习到的一个过程。而购买零件组装一辆车,大多数时候能学到的可能只是“是什么”。

我们需要商业化的CPU去占领市场,也需要高度自主化的CPU去深入了解整个CPU的研制过程,两个都很重要

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其实主要是当初没给多少钱。

世纪初那时候。

CPU的明星项目是倪大院士站台的“方舟CPU”,及其配套的“NC2000”计算机。资源说多不多,说少也不少了,10亿RMB而已。

胡老师搞“龙芯CPU”,那时候计算所刚从孙子变回爷爷, 从股票套现上 搞了一笔钱,也不多,几个亿,高兴的以前想上的项目全上马了,一口气上了 大几百个项目。这其中,胡老师搞“龙芯CPU”,拿到了也就RMB一百万挂零的经费。

“方舟CPU”,及其配套的“NC2000”计算机早十几年前就死悄无声息了,贴吧几次全局旧帖消失,连声讨它的帖子都没有了吧。

胡老师搞“龙芯CPU”,真的是开局一把螺丝刀,最后攒出一辆59坦克,那种风范了。

现在做集成电路芯片的门槛很低,主要是真的可以花上几亿几亿的,就买现成的IP模块来嘛。CPU买ARM,显卡GPU买IMG,很热门。当然,只有2-3亿应该是买不到的,胡老师口嗨了。不过再多一点,目前的价格大概有个15亿,确实是可以从头到脚都买服务躺着出来了。

你要开局只有100万再试试?

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虽然有给自己贴金之嫌,但是某些方面说的也不是错的。

只是他的维度站的太高了,又一棍子打翻一船人,让人看了很不舒服。

他这段话的中心思想如果通俗解释就是。

假设你做个APP,你APP优化的再溜,市场规模再大,你还是要在安卓或者IOS跑。

你做的好不好,好。人家谷歌和苹果要你下架,你就要完蛋。

但是毕竟人家是纯商业公司,人家不可能从太底层去弄起,否则财报没法看了。而且说个不好听的,就算是国家战略储备也要考虑成本问题,就算要赛马,能活下来的也就一两个吧,纯粹是浪费资源,不可能个个都去从什么指令集这种底层的玩意开始做。

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你俩干一架吧,就约在文松路上。

胡伟武原话是这么说的:

陈琳:作为一个努力去做高端通用芯片的(企业),当你看到行业在2020年那么火,2021年资本更是追捧,你怎么看?
胡伟武:未来做集成电路企业主要是两类:一类是垂直型的系统企业自己去做,比如阿里、华为自己去做,为什么会做成?因为现在做集成电路芯片的门槛很低。理论上来说给我两三个亿,我可以不用一个研发人员做出一个手机芯片,因为所有IP都可以买得到。我可以找ARM公司买CPU核和GPU核,我可以买各种接口的IP核,所以所有的IP就可以买得到了,拼在一起也有设计服务公司帮你去拼,国内上市企业也有帮助做设计服务的,我再给他们一笔钱,找台积电和中芯国际做代工芯片封装就回来了,所以门槛很低。这样就使得系统企业,比如美国IBM、Google的系统企业自己垂直来做是容易的,而且有一个好处,可以和自己的应用紧密结合,形成自己的核心竞争力。

你别说,胡老师这个想法倒是非常不错。

重点在后面

胡伟武:有些平台型的芯片企业会去收购他们,作为自己的一部分,系统级企业也会把他们收购掉。当然,现在显然是太多了,因为资本在追捧,(但)多数会死掉。我觉得从商业的角度来说壁垒最重要,最好是这个东西我会做,你不会做。总结起来,集成电路要打造三个门槛才行:
第一个门槛就是芯片本身很难做,就是高端通用,CPU算一个,这是最难做的,Intel就做了。
第二个门槛是芯片系列化和配套化,我自己跟我自己配套,就像Intel的CPU和GPU配套,虽然NVIDIA可以降低整个系统成本,网络芯片也做得非常好。系列化就是从工控的芯片到电脑的芯片、服务器的芯片,任何一个竞争对手说其中一个做得比他们好的时候,一般用户不敢去替,几十个芯片只替掉其中一个,犯不着,所以系列化和配套化会形成一个门槛。
第三个门槛是软件生态,Intel、Wintel、ARM、Android生态。
世界上只做芯片企业的话三个门槛同时具备的就是Intel,所以一年赚200亿美元的净利润,具备两个门槛的TI(德州仪器)算是一个,软件生态没有太多壁垒,他们是比较专用的东西,但系列化配套化做得非常好,他们做AD/DA和DSP,很多很多系列,AD/DA和DSP多少比较高端、比较通用、比较难做,所以能够赚钱。集成电路企业操的是白粉的心,卖的是白菜的价,只要大家会做了,价格战打得一塌糊涂,最后说很多创业企业,我也看到有些已经倒掉了,有些对赌失败被资本接管,我经历的就有好几个。

原文链接我放在这了

其实整体看下来,胡老师主要还是在向大家倾诉龙芯这么多年走下来的不容易。

毕竟好些东西都是可以直接从国外买来的,又快又好用。

龙芯接受了国家这么多年的补贴,并不是在浪费纳税人的钱。而是在为国家接下来的信息产业发展构建第三套生态体系。

整个逻辑没毛病。说的是华为阿里,其实更像在说现在中国整个芯片产业的发展有点奇奇怪怪的畸形。

要知道华为阿里虽然是基于arm搞得东西,但好歹也是技术积累。以后说不定就能魔改arm呢~



说龙芯技术不行,芯片能力不够,这些都没问题。技术要在产品的研发中不断改进,要在产品的使用过程中不断优化才行。只靠一张嘴,中国芯片是不能有任何进步的。

果然,一说到龙芯就有魔怔人出现。

龙芯的路走对了。

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1、澄清一下胡伟武访谈的歧义;
2、谈谈核高基任务的自主可控;
3、对比ARM的商业IP授权模式;
4、谈谈龙芯LoongArch的商业化生态;

很多朋友关于龙芯的认识是停留在从前,如今龙芯/LoongArch架构的演进日新月异,可参考我的文章:

胡伟武:未来做集成电路企业主要是两类:一类是垂直型的系统企业自己去做,比如阿里、华为自己去做,为什么会做成?因为现在做集成电路芯片的门槛很低。理论上来说给我两三个亿,我可以不用一个研发人员做出一个手机芯片,因为所有IP都可以买得到。可以找ARM公司买CPU核和GPU核,可以买各种接口的IP核,所有的IP就可以买得到了,拼在一起也有设计服务公司帮你去拼,国内上市企业也有帮助做设计服务的,我再给他们一笔钱,找台积电和中芯国际做代工芯片封装就回来了,所以门槛很低。这样就使得系统企业,比如IBM、Google的系统企业自己垂直来做是容易的,而且有一个好处,可以和自己的应用紧密结合,形成自己的核心竞争力。访谈原文链接

显然,胡老师的访谈被断章取义,因此引起歧义;但思考他的语境,不妨将时间线从2002年谈起:

胡老师带队在2002年推出龙芯1号样片(参考制程0.18um)的时候,课题组不到50人;那一年的半导体国际分工环境还不好;IP授权市场混乱且门槛高企;设计工具还不强大;以及当年GCC编译器优化和OS适配的障碍都需要推倒自研;如今那些贴心周到的、贯穿前后端的全流程design_service还不存在。 那一年,台积电刚并购了世大半导体,体量增大的同时也赶走了张汝京,并在美国起诉SMIC和张汝京老师,胜诉;那年台积电的代工规模攀升全球第一,制程是微米级。

:自主可控而言:LoongArch是弃用MIPS授权的完全独立设计,自主可控,摆脱卡脖子;而其它厂商的处理器不是。
:国家安全而言:龙芯是国家亲子;LoongArch是始出于863计划、且是当前唯一满足核高基标准的工业产品、并兼顾于军政用和商用PC/IDC需求的处理器;而周边友商的ARM_based商用处理器仅能够满足信创要求。

【从国科基础创新的角度谈谈什么是自主可控】:

从核高基立项开始,近15年里出现了两个课题方向的争论:自主和兼容。兼容的好处是有生态,比如Wintel和AA;但兼容的弊端,就是受制于授权方;例如 x86是不授权的、ARM是严格授权并监督到出片合规、MIPS是授权后几乎无监督的(可以超长期,且可以自主加指令);但追求兼容却是阻碍了以OS为代表的自主基础软件的发展,假如走兼容路线,自主可控/可信的软件必然发展不起来,不可能基于敌国的指令系统建立自主可信生态,基于x86/ARM/MIPS/RISC-V都会备受质疑,都会为可信系统以及自主软/硬件商业化带去阻碍,因此去除Wintel和AA基因就成为核高基的基调。而龙芯从早期参考MIPS,到如今转向自研LoongArch架构的意图就是从指令层做到自主可控+可信,因此告别繁荣的商业生态。

LoongArch当下的受众是指向自主可控、可信的相关行业,并对标核高基设计要求;至少中短期的数年内不会影响大宗PC/IDC市场。这样做的初衷,是旨在发展我国自主可控/可信的基础软件生态(含OS内核/编译器/应用软件等);因此所作出的牺牲是,一方面通过BT/LAT二进制翻译引擎实现三方应用兼容,需要跟随友商的版本迭代且不断后进的调整兼容性,消耗指令/面积/开销,意味着相比竟品总是有断代。以及,由于指向信创、可信行业,自然没有竞争力与飞腾/华为等厂商分享大宗PC/IDC市场的增长,两者生态建设方面也不能相提并论。

【对比ARM的IP授权模式,及其赋予全民Fabless之繁荣的便利】:

ARM的早期生意是经典的授权IP core licences + Roality%的模式,即一个Fabless团队购买了ARM的IP cores(如流行微架构 Cortex-A53/A72 / Mali-G72以及接口IP等),随后将这部分具备门级物理设计的、工业化的、且经过市场考验的成熟电路集成到自己的项目(如SoC)当中。期间,Fabless可以修改core的配置,但不能修改core本身的设计和公版指令兼容性;同时,ARM也会提供服务以帮助项目在验证、工艺导入和流片环节的顺利。这类模式的技术门槛不高,很多缺乏核心自研能力的Fabless也可以低成本的快速出品。最终ARM会从授权费和芯片出货后的版税中获利。

更进一步,对于高阶客户,还有Architectural License许可模式,允许客户定制私有的指令集系统,为自己独有的系统、应用和生态做优化;Fabless需要重新设计电路,按照指令集的规范去实现指令功能,因为难度高,所以通常这类许可模式还要购买官方NRE服务、各种测试程序、检测验证工具等等支持。ARM官方有大量人力常年进驻各大芯片设计公司和TSMC产线,并与EDA厂商保持更新同步,因此无论在应用设计、IP拼凑、工艺导入、生产制造和成本预算方面,架构许可客户都离不开ARM的帮助。Common sense一点,动辄数亿门电路的设计,谁家能从第一个晶体管开始画起呢?这就是Fabless/IP-House与EDA和Fab之间的商业秩序。这类许可十分昂贵,目前只有Samsung/Apple/Qcom/华为等几家实力大厂才能获得;但差异化在于,相比Qcom和Samsung的芯片需要依赖第三方OS和应用软件,Apple的ARM_based芯片的优势就在于拥有整个硬件设备+编译器+软件应用的生态,因而Apple可以参与设计和控制从SoC到外设的所有环节,最终产品的差异化就非常明显了。同时另一个角度也说明购买Archi-license这种指令集授权,本质是购买兼容此指令集(私有定义指令)的软件的运行权,也就是支持系统和软件应用。指令集的价值体现在系统和应用生态上。在此期间,ARM对于Architectural License申请者的背景调查和监督会贯穿从IP设计到流片量产的所有环节,违规或盗版的架构许可代码是不会获得合法的IP交易和产能的。

不可忽略的一方还有EDA和design services厂商,它们为Fabless客户的整个系统项目提供服务,比如周边IP的拼图、SoC设计以及外部系统协同等;从逻辑设计到物理设计,到验证测试,到出掩膜和流片封装,确保Fabless设计团队仅专注在自己的应用实现即可。尤其一些Startup项目,大量工作都给IP house和design services做了;5%的自研专精电路+95%的IP拼图就已经是不错的设计了。

【 综上,反思近年百花齐放的基于ARM授权的“自主设计”,将其与龙芯相对比是不恰当的。ARM_based授权规则的背后是与商业OS/App、EDA、IP-House、design_services以及Foundies产线各方技术路径和商业利益彼此绑定的。而龙芯不是上述商业生态中的一员,LoongArch从指令集到体系结构设计,从逻辑/物理设计到周边IP集成,到OS和应用适配,几乎都需要团队独立完成。—— 那么结合以上的论述,就能理解胡老师感慨说出“拼乐高”观点的语境了。】

【龙芯的商业化生态,需要从零做起】:

除了供应关键系统,还需要支持遍布商业软件的信创应用,以及未来面向大宗商业应用。因此龙芯的处理器产品也需要商业化流通,LoongArch架构也需要构建兼容性生态,胡老师的思考是:首先,要组建自主指令系统联盟,包括【a. 把LoongArch架构免费对全世界开放;b. 把部分处理器IP核(等同或低于ARM Cortex A53以下性能)的源代码开放,以蚕食部分ARM中低端需求;c. 简化LoongArch,学习RISC,简化一下形成百条指令规模的小系统,在高校推广】;同时,对联盟成员设定了准入条件:即进入这个联盟的成员间不要因为指令系统造成诉讼,当有联盟外的三方厂商/机构对联盟内的成员进行CPU/IC方面的诉讼时,各成员将专利拿出来共同反击,当然这一点比较理想化。其次,持续改进二进制翻译的硬件支持和软件优化;龙芯官方计划是到2025年,逐渐消除指令系统间的壁垒。其三,龙芯官方称从Y20年Q2起,新流片的龙芯CPU均支持LoongArch,不再支持MIPS;Y20年以前已流片的商业产品继续维护到2030年;但出于兼容性,可以通过LAT二进制翻译引擎100%翻译执行MIPS程序,藉此兼容MIPS生态,同时重点发扬LoongArch原生生态。


BTW:融资能力方面:龙芯2001年成立以来,从国家863计划、核高基专项中累计获得项目经费¥5亿;获得北京市政府¥2亿的股权投资;也就是说龙芯成立至今共从国家获得资金7亿;对比紫光、兆芯等的融资+补助杯水车薪。因此,龙芯的消费水平抵不上tier-1 Startup,纵使要去外购IP和服务也没有购买力。

BTW:2020年12月,龙芯云体验中心上线,旨在积极开放云服务能力,展示各个云厂商基于龙芯CPU的云解决方案,目前已有浪潮云、阿里云(建设中)、腾讯云(建设中)、希云、曙光云、云宏、金华龙芯云等多个入驻示范。

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胡伟武说得不错,现在比二十年前好太多了,芯片的很多地方只要买就可以了。

所以我们才能看到:不仅华为做出了手机soc,就连OPPO和vivo也做出了影像芯片。小米自然不用说,soc、ISP都有,甚至前两天宣布自研了“小米澎湃电量计芯片”。

当然,大家也别看不起小米,小米是国产手机里面除华为外,芯片技术储备最多的厂商了,要知道小米仅仅成立了11年。

小米做芯片整体思路和胡伟武说的“买”相差不大,但不同的是,小米不是买授权,而是直接“买公司”。

下面是小米投资的半导体相关领域的公司,少说得有几十家了:

小米或者其他厂商入局芯片很让人激动,但小米的短处是入局太晚了,很多专利都在别人手里,要想做芯片就必须有这些专利,那怎么办?

小米的选择是——直接把其他芯片公司买下来。

当然,其实也没有那么豪橫,全买下来不现实,但小米确实投资了很多半导体企业,这样的话小米就能在专利上处于优势。

所以大家真的不用太过悲观,中国所有手机厂商都在为做芯片努力,并不是说华为被制裁天就塌了,要给我们中国厂商一点时间,也要给华为一点时间,我预计三五年后国产soc会有较大的突破。

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这个就夸张了,华为在90年代就已经是国内领先的半导体设计公司了,也不是头一天就做成这样的……当然龙芯能经历市场验证后还有一席之地,这也很好,国产CPU应该百花齐放……而且现在能这么简单的拼装CPU,龙芯也有培养人才的功劳。

美国商务部认证的,清单上的中国直接牵扯到CPU设计的企业如下:

  1. 华为海思——基于arm指令集的tsv120自研核心,基于riscv指令集的hispark
  2. 天津飞腾——基于arm指令集的ft663自研核心
  3. 成都申威——基于alpha指令集的Core3A自研核心
  4. 天津海光——基于x86的购买自AMD的核心(这个也可以不算)
  5. 深圳大疆——基于arm指令集、和小米澎湃s1同来源于大唐电信lc1860sdr方案的芯片(这个可以不算)

华为自研ARM指令集cpu core的历史,借用夏晶晶大佬的话:“Almost ten years。”即使没有ARM,华为的设计仍然可以自己延续,TSV120传说很强。

期待龙芯早日拿出新的互联方案,不要再用AMD 2007年发布的HT3.0总线做互联了。

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华为都断芯了,我不知道他说华为芯片成功是哪年的事情。

少了美国的EDA软件,IP,英国的ARM内核授权,台湾的代工厂,美国的半导体设备,日韩的基础材料和零部件,中国还能造成什么样芯片?

G7的工业国即美国、法国、英国、德国、日本、意大利和加拿大GDP占世界的46%,我们只占世界的17.5%,而且这17.5%里面的科技含量相对于G7国家并不高。

所以归根结底,我国不可能G7脱钩的情况下保持现状的工业水平。我们与G7国家的4国关系糟糕到不能再糟糕,与剩下三个国家关系也很糟糕。

所以无论谁龙芯和华为,命根子其实都捏在外国人手里。自己人就别争风吃醋了。想办法研究点捏别人命根子的高科技才是正事。

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