談到CPU，國人心情是復雜的，其中不乏慷慨激昂要大干一番的豪情，也有很多恨鐵不成鋼的遺憾，在當前全球貿易、尤其是中美貿易異常復雜的大環境下，更有擔心被限制、被攻擊的隱憂，關于CPU安全自主可控的聲音也越來越大。當前，“中國應該發展什么樣的CPU技術”的討論日趨熱烈，但是技術層面還能探討一二，說到商業上手段不外乎專項投入、市場壟斷、國家扶持，對CPU本身的特性、技術依賴、法律風險、商業推廣上的考慮很少提及，因而陷入諸多迷思。筆者打算拋磚引玉，說說自己的一些看法。首先，從開源開始。

提到開源，國人的第一印象往往是：免費下載，自由使用，不需要授權費用，還有社區的支持，眾人貢獻一起把技術生態建立起來。殊不知，這些想法都是偏頗的，甚至有時是有害的。

事實上，在多年的運營實踐中，開源社區本身也在探索更合理的運作方式，來獲取商業公司的支持和技術反哺，當今的開源社區運作方式甚至可以類比于商業公司內部經營：

?基金會，類似于公司的管理層和董事會，作為開源生態體系的權威合法組織，協調技術演進，定義公共接口，確定開源生態的授權條款和資源分配，把相應的開源生態當作商業品牌運作。

?開發社區，類似于產品開發團隊，以委員會的形式管理，通過控制代碼的審核權和提交權來保證全球聯合開發和寫作模式，進而推進技術本身的演進；注意：開發社區的核心開發人員大多數都是全職工作者擔任。

?商業公司，類似于產品交付和維護團隊，負責將開源技術產品化，通過技術授權，維護升級等方式獲得商業利益；商業公司與主流社區保持著緊密聯系和互動，開發社區的核心開發人員大多數都是商業公司全職雇員擔任，以保證公司在技術趨勢和資源分配上的優先權和影響力。

基于以上事實，我們探討一下CPU開源（包括Power，Sparc，MIPS，RISC-V等）給大眾可能帶來的迷思。

迷思之一：開源意味著免費

Free 這個詞在英文的語境中，既有自由的涵義，也有免費的涵義。看看GNU關于Free Software的定義：“要說一個軟件是‘自由’的，這意味著它尊重用戶的基本自由：自由地運行這個軟件，學習和修改它，以及重新發布它的原版或修改版。這是個關于自由權利的問題，而非價格高低。”

事實上，開源的系統也受到各種授權協議的限制，包括GPL，BSD，Apache等，圍繞著開源的系統，需要足夠多的商業公司圍繞著開源的生態在做商業上的運營，才能保證開源系統的長期投入和技術演進。知名的Linux供應商紅帽公司Redhat近期賣了340億美元的好身價，比軟銀收購ARM還多了20億美元，這家20億美元年收入的公司主要的商業模式，就是使用訂閱模式提供商業版的Linux操作系統，和基于操作系統的虛擬化平臺和云計算平臺。值得一提的是，MIPS/RISC-V可以免費獲得指令集設計規范，但是具體的處理器芯片實現，是需要商業CPU IP公司正式授權的。另外，使用RISC-V的商標，也是需要付費的。

迷思之二：開源意味著自主

一個CPU芯片能夠保證自主需要看具體的場景定義：

?是否所有硬件實現代碼都是自己編寫或者充分審核的。

o在這個場景下，答案是肯定的，的確有可能所有的代碼都是自己編寫和審核。同樣，大多數商業CPU IP也能滿足同樣的要求：ARM和MIPS授權的CPU IP也是明文的RTL源代碼；國內ARM和MIPS的授權客戶的CPU芯片同樣是自主可控的。

?是否CPU相關的配套軟件（編譯器等工具鏈）是自己編寫或者充分審核的。

o在這個場景下，答案是肯定的，的確有可能編譯器等工具鏈都是自己編寫和審核。同樣，大多數商業IP也能滿足要求：ARM和MIPS授權的CPU IP的配套工具鏈有開源社區(GNU)支持，源碼可以自由的下載和審閱。

?是否CPU設計不會遇到專利問題。

o在這個場景下，答案是不確定。開源指令集只能保證“指令集”相關的專利可以自由的使用。在CPU設計的具體實現中，具體的處理器設計和實現專利，也是不容忽視的。只能由商業IP公司來保證或者自己在設計中花費足夠的精力去做專利檢索和排除。

?是否CPU未來的技術演進可以由自己定義。

o在這個場景下，答案是不確定。前面說過了，公共接口定義，技術路線和資源分配是掌握在開源生態基金會手里的，商業公司無法主導技術路線的選擇和公共接口的定義，基金會是否有可能會趨向于某些主導公司或者組織的技術路線而讓整個聯盟都繳納相應的專利費用呢，只能說不能排除這種可能；

o是否有可能自組類似基金會的組織，從主線中拉出分支做為新的主線自己維護？這個的確滿足自主的要求了，但是開源生態最大的優勢（軟硬件工具，操作系統，應用軟件支持）也就喪失了，可能需要像Google之于Android系統一樣投入大量的人力維護自己的技術體系和商業體系，時間一長，這又和自己做一套指令集沒什么區別了。

迷思之三：開源意味著成熟穩定

芯片行業是一個非常嚴謹，錯誤成本非常昂貴的行業：投片失敗，所有投入打水漂。無論是芯片，還是芯片內部的IP部件開發，都需要大量的，嚴謹的，全面的測試和驗證，驗證的工作量往往占到整個芯片開發的70%左右。就算如此，設計的缺陷和使用上產生問題也在所難免，需要后繼的技術支持和缺陷修復才能保證芯片安全量產。在開源社區的分工上，這些工作是由商業公司完成的，至于商業公司本身能投入到什么樣的程度，確保什么樣的質量標準，也許需要長時間大規模量產才能驗證。

另外需要強調的一點是軟件開源社區和硬件開源社區的差異，軟件開源社區可以容忍有限度的錯誤，并用快速迭代的方式去修正錯誤和增加新的功能，推動整個技術前行。硬件開源社區對錯誤的容忍度非常低，意味著很難用一個松耦合的方式整合第三方的資源進行開發而是更傾向于一個完整的團隊緊密配合進行開發。

迷思之四：開源意味著豐富的生態系統支持

有道是做芯片很難，做核心芯片更難，做需要生態系統的CPU芯片，比大家想象得都要難。做成功的生態系統的CPU芯片要滿足三個門檻：

1、技術有足夠大的革新，解決當前亟需解決的技術難題。

以英特爾為首的X86系統正是因為PC兼容機滿足了市場對個人電腦的需求而崛起的，當時正在面臨工作站小型機不能進入家庭和簡單辦公場景的問題。整個崛起的過程也經歷了與MOTOROLA的競爭，與PowerPC聯盟的競爭，最后勝出的。

ARM公司的處理器，滿足了使用電池的移動設備對于極低功耗的需求，通過與MIPS的競爭脫穎而出，在手機和便攜設備領域開拓出了新的市場。而在所謂的物聯網設備領域，無論是ARM的32位MCU，還是傳統的8051類8位CPU，目前處于共存的狀態。滿足一部分物聯網設備極低功耗的需求，目前業界更多寄望于制造工藝和存儲介質的技術演進來滿足。

2、商業模式要被業界廣泛的接受。

在PC時代，Wintel聯盟降低了個人電腦的使用門檻，普及了家用和辦公電腦的使用，通過橫向的整合讓整個PC產業鏈（硬件提供商，軟件提供商）受益，奠定了在PC產業的霸主地位。英特爾的優勢在于，豐富的產品列表，前向兼容平臺，符合摩爾定律的性能增長，基于Windows和Linux的豐富生態系統。近幾年，由于虛擬化技術的完善，X86在一些專用處理器的領域也大有斬獲（比如網絡處理器）。

在移動通訊時代，ARM采取IP授權的方式，與以TSMC為代表的代工廠通力合作，回避了設計和生產芯片的技術和資源劣勢，與諸多新興IC設計公司合作，一起打造了整個ARM在移動終端上的生態體系，更借著智能手機的爆發增長建立了完整的生態支持。ARM的優勢在于，不追求和Intel一樣把CPU的芯片設計，制造和銷售整合在一起，而是與IC產業的所有廠商合作，用IP授權費和權利金的商業模式和業界合作伙伴共同分享成長收益。

3、有足夠的第三方和應用方支持

一個CPU芯片在2~3年的開發周期中越過重重障礙，成功量產，芯片上市開始銷售，對于芯片廠商，問題可能剛剛開始。跑操作系統Kernel沒問題，內部開發和使用的時候都驗證過了。編譯器的穩定性和安全性問題，第三方的硬件驅動適配問題，開源的公共軟件庫的兼容問題，其他指令集應用程序的移植問題，一些特殊的應用（安全應用，特殊硬件的加速應用）的運行問題，都需要CPU廠商長年的支持和修正。相對而言，相對閉源的體系雖然喪失了一定的靈活性，但是也保證了所有廠商開發和使用體驗的一致性。對大的OEM廠商，尤其是工業控制等高可靠性應用場景的廠商，更傾向于長效的，穩定的架構來保證產品的長期可靠性。

迷思之五：開源意味著可能的彎道超車

經過多年的發展，芯片行業已經是一個規模巨大，應用廣泛，分工明確，技術更新頻繁，年銷售額4000~5000億美元的行業。

1、從產業分工上看，EDA設計軟件，芯片設計（尤其是模擬芯片），制造設備，圓晶代工，封裝測試等領域，國外的廠商都經過多年的發展，都占據了領先的地位。中國的芯片工業雖然在設計，制造和封測領域形成了一些規模不小的企業，但是都不成體系，并沒有形成類似日本當年半導體行業一樣的閉環體系。

2、在一些基礎設施上，比如核心基礎零部件，先進基礎工藝，關鍵基礎材料和產業技術基礎上，還相對薄弱，沒有辦法通過簡單的復制解決高端芯片的問題。

3、在整個產業鏈上，芯片下游客戶大多是承接產業轉移，因此一方面對產業轉移的發源地存在技術依賴，另一方面還處于消化吸收最新技術，追趕國際潮流的階段。

4、做為一個成熟的行業，在沒有出現革命性的需求變革之前，是很難培育出另一個完整的CPU生態的，而國內產業在產業分工和基礎設施上的缺失，讓基礎技術有彎道超車的可能性的很低。更合理和務實的選擇的，是利用規模龐大的市場實現應用領域的技術突破，利用技術需求重新定義本土的芯片，本土芯片的出貨來保證技術團隊的長期研發投入，從而逐漸實現點到面的突破。

如果說，在某種程度上，芯片是工業的皇冠，CPU芯片則是皇冠上的明珠，那么，它同樣是一系列制度的結晶。這些制度包括企業長遠和穩定發展的預期，完善的知識產權保護體系，透明、公開的科研體系，和公平競爭的商業氛圍。在制定長期計劃的時候，我們應該在思想上做好以下準備：

1、產業政策，財政補貼，不可或缺，但也需警惕過猶不及。

2、技術的獲取，既可以用自我研發的方式獲得，也可以用資本的方式收購。

3、在國際分工的格局中，只要做到你中有我，我中有你，貿易沖突就是雙輸的結局。

4、中國的產品要走出國門，走向世界，就需要在技術體系上和國際通行標準保持一致，而不是閉門造車。

5、產業繁榮的標志，應該表現為涌現出一大批有規模有技術的代表性企業，并能影響和主導國際標準的制定。

6、未來的中國，不僅應該追求產品的輸出，更應該追求智力的輸出。

中國作為近幾十年來國際分工和貿易體系最大的獲益國家之一，有什么理由不相信自己能用充分市場競爭的方式獲得成功呢？