芯片好做专利难破 难道中国芯面对的只有绝望？

刘绪刚

       或许很多读者看到这样的一个标题，首先会质疑“芯片好做”这四个字。其实相对“原产于美国”的x86架构、部分ARM架构的授权，以及牢牢把持在美国科技巨头手中的层层专利壁垒。我们再来看“芯片好做”四个字，恐怕心中也只有一声苦笑了……

       中国的半导体工业起步较晚，但却进步迅速。回望2004年，当时已经60岁的尹志尧离开硅谷从事了二十多年的半导体行业，带队回国创业。中微很快开发出第一台国产的生产半导体芯片的设备——等离子体刻蚀机，实现从无到有的突破。

       经过了短短十余年的发展，目前中微半导体基本可以衬得上“跻身全球第一梯队”这样的评价。可能有的网友有所不知，在全球最先进的可量产的7纳米芯片工艺上，中微半导体是全球五大刻蚀机供应商之一，并已进军5nm领域。

       在台积电计划于2020年启动的5nm生产线中，就将有来自深圳中微半导体的5nm等离子体蚀刻机。而且是自主研发，并且已经通过了台积电的验证。

       看到这里，您是否为我们的进步神速而感到骄傲呢？然而一盆冷水很快就会泼在我们的头上，无论我们具备再先进的半导体加工技术，但想要做出来“能用”的处理器，在PC领域始终无法绕过英特尔的x86架构，和移动领域的ARM架构。

       与芯片制造领域所面临的困难相比，芯片架构和专利的封锁似乎是一个“无解”的难题。这也就解释了今天的主题，我为什么说“芯片好做专利难破”。引发全球强烈关注的美国“封锁”华为事件就是一个活生生的例子。

ARM与华为终止合作为我们敲响警钟

       麒麟980移动平台虽然已经具备不俗的实力，但始终是基于ARM底层技术打造。华为海思通过十几年的努力，耗费亿万研发经费和无数的心血，终于打造出可与苹果、高通竞争的产品，但却因为一纸禁令变得前途渺茫。

       假如美国封锁我们的芯片制造，以中国现在的技术实力完全可以让华为撑过最艰难的时刻。中微半导体已经可以提供7nm底层技术及设备支持，中芯国际已经具备12nm量产能力，正在备战7nm。加之华为的芯片储备所获得缓冲期，完全可以实现初步的制造转移。

       虽然中国的芯片制造实力不能够跟英特尔、三星等相媲美，但华为的制造转移无疑给正在高速发展的中国半导体制造业带来了机遇，形成了扩大盈利到加速研发的良性循环。或许不出几年，中国在芯片制造领域就会真正实现“全球第一梯队”的宏伟目标。

       生产制造能力有了，那我们做什么芯片呢？依然沿着英特尔的x86架构，或者部分技术“原产于美国”的ARM架构，按照别人划的道道走下去，永远受制于人吗？当然了，你想制造x86架构的处理器，人家英特尔也未必会给你授权……

x86架构和ARM架构制霸手机电脑领域

       难道中国芯面对的只有绝望？

       至少在很长的一段时间，笔者内心中始终是存在些许灰暗的色彩。因为对我这个“文科生”来讲，我始终想不出有什么办法能够突破x86架构和ARM架构的重围。想要打造一个全新的软硬件生态，其难度无异于重构这个世界的科技格局。

       这个世界应该是始终存在对立的，这样才能达到平衡与和谐。就好像有黑就有白，有阴就有阳，有灭霸就得有复仇者联盟。如果一家独大打破制衡，就会出现此前多年AMD不给力、英特尔挤牙膏的畸形发展，甚至严重拖慢了人类科技发展的进程。

       谁在引领全球科技发展，美国！谁又在阻碍全球科技发展，似乎还是美国！仅仅是在科技领域，美国通过各种架构授权和专利封锁形成了难以逾越的壁垒。或许不仅仅是我们，这个地球上还有很多人希望看到壁垒轰塌时刻的早些到来。

       直到我最近研习了一篇关于RISC-V架构的学术论文，这让自己的思维变得豁然开朗。其实在这个世界上，还有很多心存理想的科技工作者，正在为打破这种不平衡的科技壁垒，默默地贡献着自己的心血！

RISV-V架构处理器原型

       那么问题来了，RISC-V架构是个什么鬼？

       简单的说，RISC-V是一个完全开放的处理器架构。自中美贸易摩擦以及“中兴事件”爆发后，中国企业为了寻求破局之路，对开放的RISC-V架构产生了浓厚的兴趣。有业者分析，RISC-V架构是中国芯片寻求替代，实现挑战英特尔和ARM的关键。

       第一代RISC（精简指令处理器）的诞生可追溯至1980年，由美国大学教授David Patterson主导。而RISC-V则发布于2010年，“V”不仅表明该架构已经更新至第五代，而且还代表了变化（Variation）和向量（Vectors）的寓意。

       作为近些年关注度极高的微处理器架构，RISC-V的优势和缺点同样十分明显。其最大的优势是“开放”，它可以自由地被用于任何目的、允许任何人设计、制造和销售基于RISC-V的芯片或软件。这种开放性，在处理器领域是革命性的第一次。

       当然缺点也很明显：诞生时间短、性能较弱、生态较弱等等……简而言之一句话，不够成熟。沿用了40多年的x86架构成熟，但英特尔不带你玩。就是这样一个很多人都没听过的架构，却被业界基于寄予厚望，甚至已经对ARM的地位形成了威胁。

RISC-V可以应用多个领域 对ARM形成挑战

       这样一个不太成熟又有前景的架构，难道不正是我们所需要的契机吗？

       经过四年多的发展，RISC-V基金会的成员由最初的只有几家成长到235家。其中不仅有Google、华为、IBM、镁光、NVIDIA、高通、三星、西部数据、特斯拉等这些耳熟能详的商业公司，也有全球很多著名的大学和科研机构。

       2018年“中兴事件”爆发后，上海颁布了全国首个明确支持RISC-V设计开发企业的相关政策。同年，中国RISC-V产业联盟和中国RISC-V联盟相继宣告成立，一场关于RISC-V的“暴风骤雨”正在中国迅速展开。

       2018年的世界互联网大会上，RISC-V基金会成立了中国顾问委员会，并任命半导体资深人士、英特尔前副总裁方之熙博士为主席。随着越来越多的中国企业和机构加入RISC-V阵营，中国在RISC-V领域中的地位和话语权也越来越多。

       相信我们的很多老读者对方之熙博士比较熟悉，多年前本站曾多次报道过他在英特尔（中国）供职时的专访和观点。方之熙博士曾任英特尔中国研究院（Intel Labs China, ILC）院长，在中国半导体领域颇具影响力。

曾供职英特尔的方之熙博士加盟RISC-V

       而在方之熙博士看来，RISC-V能让中国芯避开走不通的两条路：

       “一条是关起门来自己做一套东西，比较典型的就是龙芯。因为芯片还是一个商品，性能再高，没人用就无法体现出价值，所以必须有相应的生态系统发挥价值。”

       “第二条路就是跟在别人后面，国内有许多公司做x86、Arm、IBM Power的芯片，在某些特殊领域，用这些指令集架构确实可以做一些事情，但是因为受到ISA所属公司知识产权（IP）的控制，很难取得成功。”

       方之熙博士的观点可谓一针见血，刺破了过去中国芯片产业发展的痛处。方之熙表示， RISC-V既不是关起门来自己做，也不是跟在别人后面，提供了很好的机会，希望中国能够抓住这个机会，开发出自己的CPU或者MPU。

       有了RISC-V，一切都万事大吉了吗？

RISC-V基金会铂金级会员

       或许对我们来讲，RISC-V架构是目前中国芯片所能把握的，为数不多的机遇之一。只是在这样的一个机遇和挑战面前，我们不能再像以前那样“闭门造车”、“故步自封”，需要携手全球的志同道合者，共同构建出媲美ARM架构的软硬件生态。

       完全的独立自主创新，听上去很美，但是想要实现起来却无比的艰难。开放令我们国家的经济获得了飞速的发展，科技的发展皆同一理。别人打压我们，我们就关起门来研究，这只会让我们与别人的距离越来越大，我们的科技产品更难走出国门。

       正如华为创始人任正非在最近接受媒体采访时表示：

       “目前这种形势，我们确实会受到影响，但也能刺激中国踏踏实实发展电子工业。过去的方针是砸钱，芯片光砸钱不行，要砸数学家、物理学家等。现在光靠一个国家恐怕不行，虽然中国人才济济，但还是要全球寻找人才。”

任正非：拥抱世界 依靠全球创新

       “完全依靠中国自主创新很难成功，为什么我们不能拥抱这个世界，依靠全球创新？”任正非一句话，点明了问题的关键！而RISC-V架构能否成功，其实说白了就在于“众人拾柴火焰高”，参与的企业越多，其生态越容易成熟和完善。

       作为RISC-V基金会的重要成员，据悉华为很早就已经开始研发基于RISC-V架构的处理器，并且已经将其列入“备胎”计划的一部分。RISC-V架构或许是华为和中国芯片的转机，亦有可能因为中国企业的加入，RISC-V架构将会大放异彩。

       您或许会问，我凭什么断言RISC-V架构将来一定会成功？甚至能够在将来发展成为媲美x86和ARM架构的成熟完善生态？我只能说，抱歉，我不能肯定！但我知道，如何突破来自美国芯片架构和专利壁垒，已经成为全球科技企业的迫切需求。

       x86架构引领了PC时代，ARM架构创造了移动时代，他们对人类的科技发展做出的贡献无法估量。但如今ARM极为昂贵的专利费，以及英特尔死守不放的x86架构所形成的壁垒，反倒成了全球更多科技企业难以承受的负重，和难以跨越的障碍。

RISC-V架构的灵活更适合物联网

       而在下一个即将到来的5G万物互联时代，RISC-V架构的灵活优势将会更为突出的显现出来。RISC-V基金会中国顾问委员会主席方之熙表示：在物联网时代，RISC-V若能充分展现其优势，将对英特尔的X86和ARM构成挑战，甚至成为行业第一。

       因其简单和灵活的特性，非常适合部署到物联网、控制器、数据中心的专用芯片和边缘计算等市场。而对于手机和PC市场来讲，RISC-V的生态远未成熟。我们与其拿自己最薄弱的环节，去跟x86和ARM死磕，倒不如通过RISC-V布局未来。

       因此，“想要做RISC-V的公司一定要抛弃短平快的想法，因为芯片和互联网不一样，不是更早把芯片推向市场就能占有市场。性能、可靠性、安全性更重要。关键还是要沉下心认真研究应用的需求，让RISC-V芯片适应这个市场。”方之熙进一步表示。

       当然这些都是美好的设想，最终RISC-V也有可能会一败涂地，但肯定会有其他的什么开源处理器架构冒出来。共享与创新，是人们内心中迫切的需求，是时代发展的必然结果。全球科技领域早已失衡的天平，最终会因为某个契机的出现而再度恢复平衡。

       颠覆或许会迟到，但最终不会缺席……