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5年来,围绕“龙芯”纷争不断,是伟大的“中国智慧”,还是“高科技”浮夸风?肩负着“打破境外芯片巨头在中国的垄断”重任的龙芯,从诞生伊始起,就面临着种种质疑。在“十五”期间解决了“可用”性难题后,龙芯软、硬件的产品化又成了一道新的难题。这颗小名为“狗剩”的国产处理器Godson,在改名为Loongson后,其产业化之道,实在值得我们探究。
3月28日,龙芯技术合作及产品发布会将在北京人民大会堂揭开帷幕。据龙芯总设计师胡伟武称,这是龙芯5年来第一次“产品”发布,或许这意味着龙芯产业化之路有了一个新的开始。
PC路艰险
在江苏省常熟市市郊虞山镇梦兰村的龙芯产业园里,有一栋三层的白色小楼,致力于龙芯产业化的中科龙梦科技有限公司和中科梦兰电子科技有限公司就在这栋楼里办公。楼后则是中科梦兰的组装车间和仓库,已经发到用户手里的1000台福珑电脑就是在这里组装、测试的。
龙梦公司的主要产品包括龙梦盒子、笔记本电脑和网络计算机(NC),除了笔记本电脑还处于工程化阶段外,盒子正在接受用户测试,NC已经在政府、教育等行业获得了初步应用。龙梦盒子可以外接显示器、电视等显示设备,其最大特点就是体积小、功耗低。
另一家做龙芯PC的公司则是四川国芯科技。这个2005年8月成立的民营公司,与计算所没有任何关系,其动机也颇受质疑。2月5日,国芯科技宣布4款电脑产品研发成功,售价从998元、1398元、1998元到2998元不等。参加了当日发布会的一位记者表示,现场展出的机器不让外人靠近,只能由工作人员演示给大家看。龙梦科技某负责人更是质疑:“如果他们几个人、几条枪就能做出来,我们为什么不做呢?”
这些基于龙芯的电脑价格都较低,让很多人把龙芯直接等价于低价,这是计算所不愿意看到的。如果单说价格,近日,神舟就推出了采用英特尔台式赛扬处理器的2998元的笔记本电脑,成熟的芯片比龙芯的价格可能更低。况且,龙芯初期几乎没有价格优势。福珑电脑接受预定的售价是1599元,但由于龙芯的产量小、外围配套成本高,其成本远不止这个数。
大环境留给龙芯的空间也很有限。PC市场已经是高度成熟的市场了,从全球到中国的增长速度都在放缓,中国PC市场的年度增长率从高峰时的49.7%下降到15%左右,Intel、AMD、威盛等CPU公司都开始从发展中国家和低收入人群中寻找增长动力,但收效甚微。
“短期内,龙芯的性能和价格肯定无法与成熟的芯片产品相抗衡,如果放在卖场里销售,用户很容易将其与同类产品横向比较,龙芯电脑很容易就被比下去了。”从事龙芯产业化工作的四川龙图共展科技公司总经理王恒说。
如今,计算所在多个场合都提出了“低成本的信息化”概念,希望人们接受“CPU够用即可”的观念,突出龙芯电脑低功耗的差异化定位。去年,中科龙梦的副总经理吴少刚接受记者采访时表示,不与wintel联盟竞争、走与应用系统捆绑的道路,是龙芯根据自己产品特点选择的道路。“龙芯应该为特定应用定制计算机,寻找市场空隙,比如高端机顶盒、车载计算机等。”吴少刚说。
如果没有类似的差异化定位,龙芯的PC之路几乎行不通。而接下来的问题就是,龙芯电脑如何打开市场?
很多受访者表示:“国家必须在政策上对龙芯有所倾斜,比如在农村信息化、中小学信息教育等项目上指定用龙芯,否则,龙芯可能难以为继。”目前,常熟市政府已经承诺采购3000~5000台的龙芯盒子或者NC,用于政府办公、中小学教育等; 去年年中,龙梦的NC在北京市平谷区试运行,反响不错,平谷区也有意再购买几百台用于新农村建设; 苏州也有采用的意向。
“之所以能在常熟获得应用,是因为拿到国家863项目后,地方必须有配套的扶持。”吴少刚表示。
政府固然能帮助龙芯树立一些示范应用,但仅靠政府的扶持不足以让龙芯在市场上成长壮大。吴少刚坦言,由于龙梦公司10余人的核心技术团队均来自中科院计算所,他常常感觉这里和所里的氛围像极了,这种氛围并不利于市场的开拓。为此,龙梦正在考虑扩大市场推广的团队,拓展一些典型应用,建立大PC厂商对龙芯的信心。
此外,中科院计算所也正在推进“LPC”的研发。LPC就是把PC和NC融合起来,企业级数据存在后台的服务器上,个人数据存在PC上。此前,龙芯只支持Linux操作系统被认为是阻碍其推广的大忌,但在NC模式下用户可以访问服务器端安装的Windows系统,一定程度上缓解了龙芯缺乏应用软件支持的困难。
LPC的项目多少反映出计算所独辟蹊径的态度。计算所给龙芯定义了“通用式芯片,专用道路发展”的方向,如果真能坚持这一方针,龙芯尚有一线生机。
授权道路扑朔迷离
中科院计算所已经签下了一些授权客户,这是不争的事实,其中影响最大的就是计算所与意法半导体的合作。据悉,意法半导体将出资3000万元购买龙芯2E CPU长达5年的生产和销售权,同时意法半导体每销售一枚芯片,将向中科院计算所提交两美元的“权利金”。
广州市鸿芯微电子有限公司也是这样的客户之一。根据它与中科院计算所达成的合作协议,鸿芯微电子可以利用龙芯的处理器核定制芯片。这种合作转移的是中科院计算所研发龙芯系列CPU所积累的技术,因此中科院计算所将收取一定的授权金。除了已经谈妥的龙芯1号授权外,鸿芯微电子还在积极争取龙芯2号的授权。
这些事实让龙芯是否会走授权道路的争论嘎然而止。中科院计算所所长李国杰院士也肯定了这一点:“从模式上来说,我们与ARM是一样的。海尔采用的就是龙芯1号的IP核,龙芯2号我们也要卖核。”
CPU授权道路的代表企业是英国ARM和美国MIPS,它们本身并不设计和生产芯片,而是设计出高效的IP内核,授权给半导体公司使用,半导体公司在其基础上添加自己的设计并推出芯片产品,最后由OEM客户采用这些芯片来构建系统产品。其收入来自两类授权,一是半导体厂商购买IP核时所缴纳的版权费(License),二是半导体厂商每卖出一个芯片产品,都要交纳一定的版税(Royalty)。
然而,在授权的道路上,龙芯还需要面临三大挑战。
首先,今天的授权市场远不是ARM进入时的市场了。1991年~1993年,ARM 公司刚成立的几年里,每年全球基于ARM的芯片产量不过一两万片; 1995年这个数量达到了上百万片; 如今,取得ARM授权的处理器客户已有近200家,每天基于ARM的芯片就有700万个,每年更是高达30多亿片。
除了量的优势外,ARM还领悟到,终端用户的消费需求对上游授权公司研发的影响越来越大,IP核做出来就有人买的时代已经过去了,产业链的各个环节都必须从用户需求出发,这对用户缺乏的龙芯显然不利。
其次,IP授权行业仅有26亿美元的规模,却活跃了几百家IP核供应商,洗牌不可避免。“到2016年,现有35%的半导体厂商将停止芯片出货,而中国90%的IC公司也将不再提供芯片。”Gartner一位高级分析师在中国集成电路与软件知识产权峰会上大胆预测说。这意味着,授权厂商面对的直接客户——半导体厂商也面临着市场的集中,这种趋势会波及上游的授权商。
一旦行业的洗牌来临,一个IP公司的价值将体现在两方面,一是具有独特的IP,别人无法提供,二是具有庞大的客户群。这两点,目前的龙芯都不具备。
第三,龙芯必须花费大量的时间和金钱去打造一个支持龙芯的生态圈。一条完整的产业链包括IP供应商/EDA厂商、IC芯片商、方案公司/ODM、系统厂商。成熟的ARM已经积累了400多家合作伙伴,龙芯则刚起步。
记者从北京海尔集成电路设计有限公司的研发人员那里了解到,从几年前开始,公司就想与龙芯1号在多媒体芯片设计上合作,然而几经反复,最终还是采用了海尔自己研发的CPU。主要原因就是龙芯独特的架构,导致其开发环境并不完善,在编译、调试时遇到了困难。
由此可见,建立一个数量庞大的合作伙伴圈是多么重要。与市场环境成熟的公司相比,龙芯不仅要承担运营成本、研发费用,还要有一笔庞大的支持生态圈建立的成本。这个代价有多大呢?
“从做出IP核、CPU,到以65纳米的工艺制造出来,再到各种工具和软件的支持,至少需要上亿美元。”谭军说。而1亿美元不过是ARM一年的研发费用,差不多是ARM2005年收入的1/3。这个重担,龙芯能否承受得起?何况,是否有公司愿意等到龙芯把生态链建立起来的那一天?
目前,计算所将如何处置龙芯系列CPU还没有正式公布。有人认为,对于一个授权公司来说,既做授权又生产芯片,将意味着与自己的客户竞争。龙芯能否走好利益的平衡木,授权市场剩余的市场空间又有多大,均有待观察。
嵌入式的市场机遇
业界对于龙芯的嵌入式应用一直抱有信心,甚至有人预测,龙梦科技做龙梦盒子不过是为其嵌入式应用做验证。广州市鸿芯微电子有限公司总经理伍康文也表示:“龙芯应用于嵌入式系统应该是一个主攻方面,如采用龙芯1号为核心订制SoC芯片。龙芯目前不适宜在PC市场上硬拚,在比PC更大的专用机市场会容易切入。”
SoC(System on a Chip,片上系统)确实被龙芯课题组明确为一个“单点突破”的方向。SoC指的是在单个芯片上集成一个完整的系统,其设计的工作量并不大,主要就是把外围的东西集成到芯片上去。中科院计算所的工作人员把这个过程比喻成“攒主板”,“验证”是最主要的工作。
这个方向与李国杰对微处理器宏观市场环境的判断密切相关。
“PC用的CPU只占微处理器数量的1%左右,销售收入有200多亿美元,占全球1500多亿美元IC总收入的15%左右。但在未来的发展中,各种Internet Appliance(所谓IA产品)增长势头明显大于PC。”李国杰告诉记者。
因此,龙芯微处理器的目标不是传统的“CPU”,而是“DPU” (Distributed Processor Unit)。随着网络存储和各式各样的通信与终端设备直接上网,微处理器将分布在各种设备中。
随着计算机、通信设备和信息家电的界限越来越模糊,新一代的微处理器和现在PC机上的CPU将会有很大区别,创新的空间很大。
从某种意义上说,中科院计算所与意法半导体的合作也有助于龙芯开拓嵌入式市场。“得到意法的认可,可以说是龙芯的一个转折点。”北京神州天脉网络计算机有限公司总经理崔洪亮认为。
意法半导体是欧洲最大的半导体公司,2005年净营业收入88.8亿美元,在Gartner关于2006年世界十大半导体厂商的排名中,意法半导体排名第五。意法主攻的五大核心市场是计算机外设、数字消费、汽车电子、通信和智能卡,并在这些领域拥有广泛的客户。如果意法能借助自己的营销网络让龙芯在现实中应用起来,将是龙芯产业化进程的一件大事。
当然,意法半导体也有自己的考虑。意法半导体在机顶盒芯片市场占据了世界70%以上的份额,如今正面临着向二代机顶盒的全面升级。一方面,龙芯2E的性能比意法半导体在一代机顶盒上采用的ARM核高很多,“ARM也想提升自己的性能,但是怎么做都做不上去。”李国杰说。
另一方面,中国市场的潜力不容忽视。预计到2010年,中国会成为最大的数字机顶盒生产和消费国,占据全球80%的份额。更主要的是,2005年意法半导体在大中国区销售收入达22亿美元,已占其全球销售总额的1/4,仅次于其所在地欧洲。意法在中国市场的投资也有增无减,先后在无锡、深圳投资了前端晶圆工厂和后端封装厂。
即便如此,龙芯能否获得市场的认可还有很多未知因素。ARM中国区总载谭军从业内人士的角度分析说,意法半导体捧场龙芯并不代表其客户也买龙芯的账,归根结底还是最终客户来决定采用什么芯片。
具体来说,这取决于4个方面的因素: 软件开发的难易度、操作系统、开发工具如编译器和仿真器、工程师是否熟悉其开发。由于龙芯问世时间尚短,资源有限,支持龙芯需要企业冒一定的风险。
对于业界的这些疑问,中科院计算所的一位研究员告诉记者,中科院计算所自己也做好了两手准备,不会把筹码全部押在意法半导体上。目前龙芯确定把SoC作为市场突破的方向,其根本出发点就是把客户掌握在自己手中,获得一定的主动权。
中科院计算所选择的这个细小的SoC领域是否有足够的盈利空间?前景如何?计算所内部的人当然是坚信不疑,据悉,这个市场有上百万片的需求。目前,这个市场只有一家主要供货商,但它只供货给需求在几十万片的企业。以往,那些规模小、需求只有几万片的中小企业,只能被迫几家联合起来集中采购。“这些用户也非常期待可替代的选择出现,市场潜力很大。”该人士分析说。
服务器: 曙光初现
如果不出意外,2008年6月,我们就能看到采用了龙芯3号的曙光5000 A服务器了,曙光5000 A的性能将是4000A的10倍,每秒峰值速度达百万亿次。这是曙光与龙芯合作打造的“超龙计划”的一部分,“超”为超级计算机,“龙”就是龙芯。
曙光与龙芯的合作可以追溯到2002年9月采用龙芯的龙腾服务器,但龙腾的路并不平坦,甚至今天曙光公司的一些员工都不甚了解龙腾。
最初,龙腾定位于通用服务器,受龙芯本身性能的限制,加上需要对应用软件进行移植,市场销售很一般。一位熟悉CPU产业的业内人士表示,基于Intel和AMD的X86通用服务器已经非常成熟,占了约90%的服务器市场份额,留给龙芯的空间非常小。
曙光也意识到这个问题。2005年底,曙光开始用龙芯设计专用服务器,如防火墙服务器、邮件服务器等,以整体方案的形式出现,希望发挥龙芯独有的特点,比如低功耗、低成本、对Linux支持较好、定制性较强等。服务器专用化之后,因为规避了很多应用软件的移植问题,龙腾的销量有很大提升,目前一年销量约1000台。
相比龙芯其他的应用领域,如PC、网络计算机等,曙光公司总载历军断言:“龙芯成功的第一步应该在服务器上。”他的理由很简单,服务器是后端产品,标准相对统一; 曙光在服务器市场有多年的经验积累; 而采用龙芯3号的超级计算机主要应用领域是应用特点明确的行业性应用,如科研、石油等,通常一台机器一年只计算一道题,应用规模庞大但应用又非常集中,龙芯的低功耗将发挥作用。
业内人士表示,无论龙芯3号的性能如何,都可能用龙芯做出可用的高性能计算机。“目前位居全球500大超级计算机排行榜首的IBM蓝色基因采用了PowerPC 440 处理器,这个处理器只有800 MHz,但一台计算机的节点总数多达上千个,蓝色基因最高还可以扩充到13多万个处理器。从这个角度说,高性能计算机确实可能成为龙芯的突破口。”该人士分析说。
当然,这并不意味着龙芯3号的服务器之路一帆风顺。目前服务器主流的架构就是以Intel为首的X86,其次是以Sun、IBM、MIPS等为首的RISC架构,还有Intel和惠普联合设计的安腾。然而,2001年推出首款产品的安腾,走了一条非常坎坷的道路。
安腾是一个与以往架构都不同且不兼容的全新架构,除了自身的性能因素外,是否有一个包括操作系统、企业级应用软件在内的生态圈支持非常关键。最初,成熟运行在X86架构上的软件都需要经过专门编译才能在安腾上运行,企业用户并不愿意冒险向安腾迁移,2003年,英特尔仅销售了10万个安腾2处理器。
经过几年的市场培育,2006年,安腾平台上的应用数量已经超过1万个,支持安腾的服务器厂商也达到了9家,用户环境在逐渐成熟,IDC也非常看好安腾的前景。
在X86平台呼风唤雨的Intel,尚且无法改变安腾的生存环境,同样采用全新架构的龙芯,即使解决了产品的性能、稳定性问题,也会碰到安腾所遭遇的软件迁移等应用问题。毕竟龙芯的目标绝不局限于专用的高性能计算机,历军也相信,龙芯3号会成为一个通用处理器的平台。
从专用领域再回归通用市场时,龙芯将面对更加强大的挑战。
链接:半导体产业链的生态变迁
从整个半导体产业链来分析,半导体产业的核心部分基本上分为芯片的设计、生产制造和应用几个环节。传统上,大的半导体厂商主要是通用芯片制造商,他们一般并不直接参与最终用户终端产品的制造,而是通过负责应用开发的系统和终端厂商与最终用户建立间接联系,他们与终端设备制造厂商也形成了相对稳定的生物链条。
一直以来,主要的半导体厂商基本上有三种生存模式:一种是以Intel、IBM和AMD等厂商为代表的IDM(整合器件制造商)模式,他们不但拥有芯片的设计、生产制造技术,还直接参与制定用户终端产品规范,拥有能几乎控制整个产业链条的影响力;一种是以ARM、高通等以出卖知识产权和设计而没有生产设施的无生产线工厂(Fabless)模式;还有一种是以较单纯的芯片硬件制造的代工(Foundry)模式,如台湾的台积电(TSMC)和联电(UMC),以及新加坡的特许半导体等。
经济和市场的全球化趋势造成了芯片业务集中度越来越高。这是因为随着半导体生产工艺的提升,半导体生产越来越复杂,固定投资也越来越大,而巨大的生产线和技术投资需要用更大量的芯片产能需求来填充;另一方面,芯片的价格也在不断下降,尽管全球半导体芯片产量在逐年上升,但是平均单价则在稳步下降,利润越来越薄。
因此拥有更大规模、更先进技术和工艺的制造商往往拥有明显的比较优势,其结果就是业务的相对集中。由于跟踪摩尔定律的成本越来越高,因而规模较小的半导体厂商越来越难以生存下去。
随着竞争的加剧,能够提供唯一性独特芯片产品的公司越来越少,僧多粥少的局面往往造成对终端用户的影响力成为决定其芯片成败的关键因素。
在这样一种新型的模式下,产业上下游的关系已经模糊,半导体产业链的重心已经明显地向后端和用户端偏移。
目前来看,由于数字芯片市场波动较大,投入巨资的生产线往往不能保证稳定的产量,为了避免业务起伏给公司带来无法预计的损失,大量的数字芯片IDM厂商如TI、飞利浦半导体、英飞凌、飞思卡尔等已经逐渐转向“轻制造”(Fab-lite)甚至Fabless策略,与代工厂合作研制先进的数字工艺,并将生产制造部分委托给代工厂,以降低投资风险。
而代工企业无一例外地都在和EDA厂商以及IP供应厂商合作,扩大其设计服务工作; 并加强与测试、封装厂商的联系,以形成一条龙服务体系,提高为设计单位服务的质量,加快提供产品的速度和质量。
整个半导体产业链的各个环节都在力求变革,以争取在产业链条内建立更大的影响力。即使是传统上被认为地位最稳固的处于产业链前端的上游厂商,都在极力拉近与终端用户的距离,试图通过更直接地参与设计和影响用户终端设备,以控制整个产业链条。
消费电子已经崛起,尽管PC、手机和平板显示设备依然是目前影响最广的终端产品,但新型的信息家电和消费电子设备已经崭露头角,虽然目前受到互联网硬件基础平台能力、服务质量和成本等因素的制约还没有爆发性增长,不过随着时间的推移,其影响力将逐渐显露。芯片市场的变化也会愈加明显。
这种趋势未来还会进一步深化,可以预计,未来各种类型的半导体企业间出于优势互补而进行合作,甚至引起大规模的企业并购也将不可避免。(陈斌)
评论:龙芯面前有一线曙光
简单地说龙芯面临机遇或者必将遭遇失败,都将被证明会是一种不负责任的说法。像历史上很多从诞生之日就被下了定语的产品与技术一样,龙芯的未来同样充满了不确定性。
这样的例子可以举出很多。注意一下1月22日SUN和Intel的重新合作的举动,就明白即使这样两个个性鲜明、曾经势不两立的公司都可以冰释前嫌,就明白处理器市场并不像悲观主义者描绘的那样艰难。
英特尔曾经依靠X86处理器在PC市场形成标准化、可复制的优势,并借助与微软操作系统结成的松散联盟,而大获成功,共同培育和形成了目前的个人电脑。英特尔将个人计算设备变得便宜,微软将使用电脑变得“傻瓜”。尔后,英特尔逐渐从高端PC市场试图切入服务器市场,逐渐蚕食中低端服务器,并试图向高端服务器挺进。无论是个人电脑还是服务器,当初都是封闭架构处理器的天下,代表人物是IBM的Power。
另一个例子还有苹果。苹果电脑坚持自己的道路,在英特尔甚嚣尘上的时候,一度被认为是没有前途的。然而,坚持到现在,它被证明是有那么一种特别的市场容纳它。还有iPod,以及现在的iPhone,后者也极有可能被证明是一种另类。在苹果所面临的上下游环境中,它并不是依靠处理器完成对一个新市场的开拓的。事实上,在手机处理器上,它可以面对多项选择,不仅有三星,还有素以芯片授权闻名的ARM。而在产品上,它不再像PC时代那样坚守自己的某一项核心技术,中央处理器和802.11组件都来自Marvell公司,基带部分是由英飞凌提供的,而触摸屏控制器来自Broadcom,蓝牙则是由CambridgeSiliconRadio提供。从这一个美妙绝伦的iPhone中,你已经很难找到某一项独立的属于苹果自己的核心技术。
就是在这样艰难的环境中,苹果在处理器和设计之间找到了属于自己的发展道路。而当初,它们都曾被预言“会因技术不行而消失”。
在处理器市场,在英特尔独大的时代,AMD被认为没有机会,威盛更被认为是天方夜谭; 在IBM的时代,英特尔则是一个笑话。然而,这些判断都被证明是错误的。
对龙芯来说,还面临着一个开源软件愈来愈受追捧的时代。在戴尔公司最新的计划中,开源软件是一项重要的内容。根据该公司在美国一个网站上的调查,在数万条个人意见中,增加“开源软件”排名首位。
龙芯光着脚,开源软件没穿鞋。当初,如果没有微软和英特尔的一拍即合,也没有今天X86架构畅行无阻的局面。一切都在变化之中,没有人能够说龙芯的前途一定会如何,但我们也分明地看到,在中国的这颗处理器面前,确实有一线曙光。(贾鹏雷)
3月28日,龙芯技术合作及产品发布会将在北京人民大会堂揭开帷幕。据龙芯总设计师胡伟武称,这是龙芯5年来第一次“产品”发布,或许这意味着龙芯产业化之路有了一个新的开始。
PC路艰险
在江苏省常熟市市郊虞山镇梦兰村的龙芯产业园里,有一栋三层的白色小楼,致力于龙芯产业化的中科龙梦科技有限公司和中科梦兰电子科技有限公司就在这栋楼里办公。楼后则是中科梦兰的组装车间和仓库,已经发到用户手里的1000台福珑电脑就是在这里组装、测试的。
龙梦公司的主要产品包括龙梦盒子、笔记本电脑和网络计算机(NC),除了笔记本电脑还处于工程化阶段外,盒子正在接受用户测试,NC已经在政府、教育等行业获得了初步应用。龙梦盒子可以外接显示器、电视等显示设备,其最大特点就是体积小、功耗低。
另一家做龙芯PC的公司则是四川国芯科技。这个2005年8月成立的民营公司,与计算所没有任何关系,其动机也颇受质疑。2月5日,国芯科技宣布4款电脑产品研发成功,售价从998元、1398元、1998元到2998元不等。参加了当日发布会的一位记者表示,现场展出的机器不让外人靠近,只能由工作人员演示给大家看。龙梦科技某负责人更是质疑:“如果他们几个人、几条枪就能做出来,我们为什么不做呢?”
这些基于龙芯的电脑价格都较低,让很多人把龙芯直接等价于低价,这是计算所不愿意看到的。如果单说价格,近日,神舟就推出了采用英特尔台式赛扬处理器的2998元的笔记本电脑,成熟的芯片比龙芯的价格可能更低。况且,龙芯初期几乎没有价格优势。福珑电脑接受预定的售价是1599元,但由于龙芯的产量小、外围配套成本高,其成本远不止这个数。
大环境留给龙芯的空间也很有限。PC市场已经是高度成熟的市场了,从全球到中国的增长速度都在放缓,中国PC市场的年度增长率从高峰时的49.7%下降到15%左右,Intel、AMD、威盛等CPU公司都开始从发展中国家和低收入人群中寻找增长动力,但收效甚微。
“短期内,龙芯的性能和价格肯定无法与成熟的芯片产品相抗衡,如果放在卖场里销售,用户很容易将其与同类产品横向比较,龙芯电脑很容易就被比下去了。”从事龙芯产业化工作的四川龙图共展科技公司总经理王恒说。
如今,计算所在多个场合都提出了“低成本的信息化”概念,希望人们接受“CPU够用即可”的观念,突出龙芯电脑低功耗的差异化定位。去年,中科龙梦的副总经理吴少刚接受记者采访时表示,不与wintel联盟竞争、走与应用系统捆绑的道路,是龙芯根据自己产品特点选择的道路。“龙芯应该为特定应用定制计算机,寻找市场空隙,比如高端机顶盒、车载计算机等。”吴少刚说。
如果没有类似的差异化定位,龙芯的PC之路几乎行不通。而接下来的问题就是,龙芯电脑如何打开市场?
很多受访者表示:“国家必须在政策上对龙芯有所倾斜,比如在农村信息化、中小学信息教育等项目上指定用龙芯,否则,龙芯可能难以为继。”目前,常熟市政府已经承诺采购3000~5000台的龙芯盒子或者NC,用于政府办公、中小学教育等; 去年年中,龙梦的NC在北京市平谷区试运行,反响不错,平谷区也有意再购买几百台用于新农村建设; 苏州也有采用的意向。
“之所以能在常熟获得应用,是因为拿到国家863项目后,地方必须有配套的扶持。”吴少刚表示。
政府固然能帮助龙芯树立一些示范应用,但仅靠政府的扶持不足以让龙芯在市场上成长壮大。吴少刚坦言,由于龙梦公司10余人的核心技术团队均来自中科院计算所,他常常感觉这里和所里的氛围像极了,这种氛围并不利于市场的开拓。为此,龙梦正在考虑扩大市场推广的团队,拓展一些典型应用,建立大PC厂商对龙芯的信心。
此外,中科院计算所也正在推进“LPC”的研发。LPC就是把PC和NC融合起来,企业级数据存在后台的服务器上,个人数据存在PC上。此前,龙芯只支持Linux操作系统被认为是阻碍其推广的大忌,但在NC模式下用户可以访问服务器端安装的Windows系统,一定程度上缓解了龙芯缺乏应用软件支持的困难。
LPC的项目多少反映出计算所独辟蹊径的态度。计算所给龙芯定义了“通用式芯片,专用道路发展”的方向,如果真能坚持这一方针,龙芯尚有一线生机。
授权道路扑朔迷离
中科院计算所已经签下了一些授权客户,这是不争的事实,其中影响最大的就是计算所与意法半导体的合作。据悉,意法半导体将出资3000万元购买龙芯2E CPU长达5年的生产和销售权,同时意法半导体每销售一枚芯片,将向中科院计算所提交两美元的“权利金”。
广州市鸿芯微电子有限公司也是这样的客户之一。根据它与中科院计算所达成的合作协议,鸿芯微电子可以利用龙芯的处理器核定制芯片。这种合作转移的是中科院计算所研发龙芯系列CPU所积累的技术,因此中科院计算所将收取一定的授权金。除了已经谈妥的龙芯1号授权外,鸿芯微电子还在积极争取龙芯2号的授权。
这些事实让龙芯是否会走授权道路的争论嘎然而止。中科院计算所所长李国杰院士也肯定了这一点:“从模式上来说,我们与ARM是一样的。海尔采用的就是龙芯1号的IP核,龙芯2号我们也要卖核。”
CPU授权道路的代表企业是英国ARM和美国MIPS,它们本身并不设计和生产芯片,而是设计出高效的IP内核,授权给半导体公司使用,半导体公司在其基础上添加自己的设计并推出芯片产品,最后由OEM客户采用这些芯片来构建系统产品。其收入来自两类授权,一是半导体厂商购买IP核时所缴纳的版权费(License),二是半导体厂商每卖出一个芯片产品,都要交纳一定的版税(Royalty)。
然而,在授权的道路上,龙芯还需要面临三大挑战。
首先,今天的授权市场远不是ARM进入时的市场了。1991年~1993年,ARM 公司刚成立的几年里,每年全球基于ARM的芯片产量不过一两万片; 1995年这个数量达到了上百万片; 如今,取得ARM授权的处理器客户已有近200家,每天基于ARM的芯片就有700万个,每年更是高达30多亿片。
除了量的优势外,ARM还领悟到,终端用户的消费需求对上游授权公司研发的影响越来越大,IP核做出来就有人买的时代已经过去了,产业链的各个环节都必须从用户需求出发,这对用户缺乏的龙芯显然不利。
其次,IP授权行业仅有26亿美元的规模,却活跃了几百家IP核供应商,洗牌不可避免。“到2016年,现有35%的半导体厂商将停止芯片出货,而中国90%的IC公司也将不再提供芯片。”Gartner一位高级分析师在中国集成电路与软件知识产权峰会上大胆预测说。这意味着,授权厂商面对的直接客户——半导体厂商也面临着市场的集中,这种趋势会波及上游的授权商。
一旦行业的洗牌来临,一个IP公司的价值将体现在两方面,一是具有独特的IP,别人无法提供,二是具有庞大的客户群。这两点,目前的龙芯都不具备。
第三,龙芯必须花费大量的时间和金钱去打造一个支持龙芯的生态圈。一条完整的产业链包括IP供应商/EDA厂商、IC芯片商、方案公司/ODM、系统厂商。成熟的ARM已经积累了400多家合作伙伴,龙芯则刚起步。
记者从北京海尔集成电路设计有限公司的研发人员那里了解到,从几年前开始,公司就想与龙芯1号在多媒体芯片设计上合作,然而几经反复,最终还是采用了海尔自己研发的CPU。主要原因就是龙芯独特的架构,导致其开发环境并不完善,在编译、调试时遇到了困难。
由此可见,建立一个数量庞大的合作伙伴圈是多么重要。与市场环境成熟的公司相比,龙芯不仅要承担运营成本、研发费用,还要有一笔庞大的支持生态圈建立的成本。这个代价有多大呢?
“从做出IP核、CPU,到以65纳米的工艺制造出来,再到各种工具和软件的支持,至少需要上亿美元。”谭军说。而1亿美元不过是ARM一年的研发费用,差不多是ARM2005年收入的1/3。这个重担,龙芯能否承受得起?何况,是否有公司愿意等到龙芯把生态链建立起来的那一天?
目前,计算所将如何处置龙芯系列CPU还没有正式公布。有人认为,对于一个授权公司来说,既做授权又生产芯片,将意味着与自己的客户竞争。龙芯能否走好利益的平衡木,授权市场剩余的市场空间又有多大,均有待观察。
嵌入式的市场机遇
业界对于龙芯的嵌入式应用一直抱有信心,甚至有人预测,龙梦科技做龙梦盒子不过是为其嵌入式应用做验证。广州市鸿芯微电子有限公司总经理伍康文也表示:“龙芯应用于嵌入式系统应该是一个主攻方面,如采用龙芯1号为核心订制SoC芯片。龙芯目前不适宜在PC市场上硬拚,在比PC更大的专用机市场会容易切入。”
SoC(System on a Chip,片上系统)确实被龙芯课题组明确为一个“单点突破”的方向。SoC指的是在单个芯片上集成一个完整的系统,其设计的工作量并不大,主要就是把外围的东西集成到芯片上去。中科院计算所的工作人员把这个过程比喻成“攒主板”,“验证”是最主要的工作。
这个方向与李国杰对微处理器宏观市场环境的判断密切相关。
“PC用的CPU只占微处理器数量的1%左右,销售收入有200多亿美元,占全球1500多亿美元IC总收入的15%左右。但在未来的发展中,各种Internet Appliance(所谓IA产品)增长势头明显大于PC。”李国杰告诉记者。
因此,龙芯微处理器的目标不是传统的“CPU”,而是“DPU” (Distributed Processor Unit)。随着网络存储和各式各样的通信与终端设备直接上网,微处理器将分布在各种设备中。
随着计算机、通信设备和信息家电的界限越来越模糊,新一代的微处理器和现在PC机上的CPU将会有很大区别,创新的空间很大。
从某种意义上说,中科院计算所与意法半导体的合作也有助于龙芯开拓嵌入式市场。“得到意法的认可,可以说是龙芯的一个转折点。”北京神州天脉网络计算机有限公司总经理崔洪亮认为。
意法半导体是欧洲最大的半导体公司,2005年净营业收入88.8亿美元,在Gartner关于2006年世界十大半导体厂商的排名中,意法半导体排名第五。意法主攻的五大核心市场是计算机外设、数字消费、汽车电子、通信和智能卡,并在这些领域拥有广泛的客户。如果意法能借助自己的营销网络让龙芯在现实中应用起来,将是龙芯产业化进程的一件大事。
当然,意法半导体也有自己的考虑。意法半导体在机顶盒芯片市场占据了世界70%以上的份额,如今正面临着向二代机顶盒的全面升级。一方面,龙芯2E的性能比意法半导体在一代机顶盒上采用的ARM核高很多,“ARM也想提升自己的性能,但是怎么做都做不上去。”李国杰说。
另一方面,中国市场的潜力不容忽视。预计到2010年,中国会成为最大的数字机顶盒生产和消费国,占据全球80%的份额。更主要的是,2005年意法半导体在大中国区销售收入达22亿美元,已占其全球销售总额的1/4,仅次于其所在地欧洲。意法在中国市场的投资也有增无减,先后在无锡、深圳投资了前端晶圆工厂和后端封装厂。
即便如此,龙芯能否获得市场的认可还有很多未知因素。ARM中国区总载谭军从业内人士的角度分析说,意法半导体捧场龙芯并不代表其客户也买龙芯的账,归根结底还是最终客户来决定采用什么芯片。
具体来说,这取决于4个方面的因素: 软件开发的难易度、操作系统、开发工具如编译器和仿真器、工程师是否熟悉其开发。由于龙芯问世时间尚短,资源有限,支持龙芯需要企业冒一定的风险。
对于业界的这些疑问,中科院计算所的一位研究员告诉记者,中科院计算所自己也做好了两手准备,不会把筹码全部押在意法半导体上。目前龙芯确定把SoC作为市场突破的方向,其根本出发点就是把客户掌握在自己手中,获得一定的主动权。
中科院计算所选择的这个细小的SoC领域是否有足够的盈利空间?前景如何?计算所内部的人当然是坚信不疑,据悉,这个市场有上百万片的需求。目前,这个市场只有一家主要供货商,但它只供货给需求在几十万片的企业。以往,那些规模小、需求只有几万片的中小企业,只能被迫几家联合起来集中采购。“这些用户也非常期待可替代的选择出现,市场潜力很大。”该人士分析说。
服务器: 曙光初现
如果不出意外,2008年6月,我们就能看到采用了龙芯3号的曙光5000 A服务器了,曙光5000 A的性能将是4000A的10倍,每秒峰值速度达百万亿次。这是曙光与龙芯合作打造的“超龙计划”的一部分,“超”为超级计算机,“龙”就是龙芯。
曙光与龙芯的合作可以追溯到2002年9月采用龙芯的龙腾服务器,但龙腾的路并不平坦,甚至今天曙光公司的一些员工都不甚了解龙腾。
最初,龙腾定位于通用服务器,受龙芯本身性能的限制,加上需要对应用软件进行移植,市场销售很一般。一位熟悉CPU产业的业内人士表示,基于Intel和AMD的X86通用服务器已经非常成熟,占了约90%的服务器市场份额,留给龙芯的空间非常小。
曙光也意识到这个问题。2005年底,曙光开始用龙芯设计专用服务器,如防火墙服务器、邮件服务器等,以整体方案的形式出现,希望发挥龙芯独有的特点,比如低功耗、低成本、对Linux支持较好、定制性较强等。服务器专用化之后,因为规避了很多应用软件的移植问题,龙腾的销量有很大提升,目前一年销量约1000台。
相比龙芯其他的应用领域,如PC、网络计算机等,曙光公司总载历军断言:“龙芯成功的第一步应该在服务器上。”他的理由很简单,服务器是后端产品,标准相对统一; 曙光在服务器市场有多年的经验积累; 而采用龙芯3号的超级计算机主要应用领域是应用特点明确的行业性应用,如科研、石油等,通常一台机器一年只计算一道题,应用规模庞大但应用又非常集中,龙芯的低功耗将发挥作用。
业内人士表示,无论龙芯3号的性能如何,都可能用龙芯做出可用的高性能计算机。“目前位居全球500大超级计算机排行榜首的IBM蓝色基因采用了PowerPC 440 处理器,这个处理器只有800 MHz,但一台计算机的节点总数多达上千个,蓝色基因最高还可以扩充到13多万个处理器。从这个角度说,高性能计算机确实可能成为龙芯的突破口。”该人士分析说。
当然,这并不意味着龙芯3号的服务器之路一帆风顺。目前服务器主流的架构就是以Intel为首的X86,其次是以Sun、IBM、MIPS等为首的RISC架构,还有Intel和惠普联合设计的安腾。然而,2001年推出首款产品的安腾,走了一条非常坎坷的道路。
安腾是一个与以往架构都不同且不兼容的全新架构,除了自身的性能因素外,是否有一个包括操作系统、企业级应用软件在内的生态圈支持非常关键。最初,成熟运行在X86架构上的软件都需要经过专门编译才能在安腾上运行,企业用户并不愿意冒险向安腾迁移,2003年,英特尔仅销售了10万个安腾2处理器。
经过几年的市场培育,2006年,安腾平台上的应用数量已经超过1万个,支持安腾的服务器厂商也达到了9家,用户环境在逐渐成熟,IDC也非常看好安腾的前景。
在X86平台呼风唤雨的Intel,尚且无法改变安腾的生存环境,同样采用全新架构的龙芯,即使解决了产品的性能、稳定性问题,也会碰到安腾所遭遇的软件迁移等应用问题。毕竟龙芯的目标绝不局限于专用的高性能计算机,历军也相信,龙芯3号会成为一个通用处理器的平台。
从专用领域再回归通用市场时,龙芯将面对更加强大的挑战。
链接:半导体产业链的生态变迁
从整个半导体产业链来分析,半导体产业的核心部分基本上分为芯片的设计、生产制造和应用几个环节。传统上,大的半导体厂商主要是通用芯片制造商,他们一般并不直接参与最终用户终端产品的制造,而是通过负责应用开发的系统和终端厂商与最终用户建立间接联系,他们与终端设备制造厂商也形成了相对稳定的生物链条。
一直以来,主要的半导体厂商基本上有三种生存模式:一种是以Intel、IBM和AMD等厂商为代表的IDM(整合器件制造商)模式,他们不但拥有芯片的设计、生产制造技术,还直接参与制定用户终端产品规范,拥有能几乎控制整个产业链条的影响力;一种是以ARM、高通等以出卖知识产权和设计而没有生产设施的无生产线工厂(Fabless)模式;还有一种是以较单纯的芯片硬件制造的代工(Foundry)模式,如台湾的台积电(TSMC)和联电(UMC),以及新加坡的特许半导体等。
经济和市场的全球化趋势造成了芯片业务集中度越来越高。这是因为随着半导体生产工艺的提升,半导体生产越来越复杂,固定投资也越来越大,而巨大的生产线和技术投资需要用更大量的芯片产能需求来填充;另一方面,芯片的价格也在不断下降,尽管全球半导体芯片产量在逐年上升,但是平均单价则在稳步下降,利润越来越薄。
因此拥有更大规模、更先进技术和工艺的制造商往往拥有明显的比较优势,其结果就是业务的相对集中。由于跟踪摩尔定律的成本越来越高,因而规模较小的半导体厂商越来越难以生存下去。
随着竞争的加剧,能够提供唯一性独特芯片产品的公司越来越少,僧多粥少的局面往往造成对终端用户的影响力成为决定其芯片成败的关键因素。
在这样一种新型的模式下,产业上下游的关系已经模糊,半导体产业链的重心已经明显地向后端和用户端偏移。
目前来看,由于数字芯片市场波动较大,投入巨资的生产线往往不能保证稳定的产量,为了避免业务起伏给公司带来无法预计的损失,大量的数字芯片IDM厂商如TI、飞利浦半导体、英飞凌、飞思卡尔等已经逐渐转向“轻制造”(Fab-lite)甚至Fabless策略,与代工厂合作研制先进的数字工艺,并将生产制造部分委托给代工厂,以降低投资风险。
而代工企业无一例外地都在和EDA厂商以及IP供应厂商合作,扩大其设计服务工作; 并加强与测试、封装厂商的联系,以形成一条龙服务体系,提高为设计单位服务的质量,加快提供产品的速度和质量。
整个半导体产业链的各个环节都在力求变革,以争取在产业链条内建立更大的影响力。即使是传统上被认为地位最稳固的处于产业链前端的上游厂商,都在极力拉近与终端用户的距离,试图通过更直接地参与设计和影响用户终端设备,以控制整个产业链条。
消费电子已经崛起,尽管PC、手机和平板显示设备依然是目前影响最广的终端产品,但新型的信息家电和消费电子设备已经崭露头角,虽然目前受到互联网硬件基础平台能力、服务质量和成本等因素的制约还没有爆发性增长,不过随着时间的推移,其影响力将逐渐显露。芯片市场的变化也会愈加明显。
这种趋势未来还会进一步深化,可以预计,未来各种类型的半导体企业间出于优势互补而进行合作,甚至引起大规模的企业并购也将不可避免。(陈斌)
评论:龙芯面前有一线曙光
简单地说龙芯面临机遇或者必将遭遇失败,都将被证明会是一种不负责任的说法。像历史上很多从诞生之日就被下了定语的产品与技术一样,龙芯的未来同样充满了不确定性。
这样的例子可以举出很多。注意一下1月22日SUN和Intel的重新合作的举动,就明白即使这样两个个性鲜明、曾经势不两立的公司都可以冰释前嫌,就明白处理器市场并不像悲观主义者描绘的那样艰难。
英特尔曾经依靠X86处理器在PC市场形成标准化、可复制的优势,并借助与微软操作系统结成的松散联盟,而大获成功,共同培育和形成了目前的个人电脑。英特尔将个人计算设备变得便宜,微软将使用电脑变得“傻瓜”。尔后,英特尔逐渐从高端PC市场试图切入服务器市场,逐渐蚕食中低端服务器,并试图向高端服务器挺进。无论是个人电脑还是服务器,当初都是封闭架构处理器的天下,代表人物是IBM的Power。
另一个例子还有苹果。苹果电脑坚持自己的道路,在英特尔甚嚣尘上的时候,一度被认为是没有前途的。然而,坚持到现在,它被证明是有那么一种特别的市场容纳它。还有iPod,以及现在的iPhone,后者也极有可能被证明是一种另类。在苹果所面临的上下游环境中,它并不是依靠处理器完成对一个新市场的开拓的。事实上,在手机处理器上,它可以面对多项选择,不仅有三星,还有素以芯片授权闻名的ARM。而在产品上,它不再像PC时代那样坚守自己的某一项核心技术,中央处理器和802.11组件都来自Marvell公司,基带部分是由英飞凌提供的,而触摸屏控制器来自Broadcom,蓝牙则是由CambridgeSiliconRadio提供。从这一个美妙绝伦的iPhone中,你已经很难找到某一项独立的属于苹果自己的核心技术。
就是在这样艰难的环境中,苹果在处理器和设计之间找到了属于自己的发展道路。而当初,它们都曾被预言“会因技术不行而消失”。
在处理器市场,在英特尔独大的时代,AMD被认为没有机会,威盛更被认为是天方夜谭; 在IBM的时代,英特尔则是一个笑话。然而,这些判断都被证明是错误的。
对龙芯来说,还面临着一个开源软件愈来愈受追捧的时代。在戴尔公司最新的计划中,开源软件是一项重要的内容。根据该公司在美国一个网站上的调查,在数万条个人意见中,增加“开源软件”排名首位。
龙芯光着脚,开源软件没穿鞋。当初,如果没有微软和英特尔的一拍即合,也没有今天X86架构畅行无阻的局面。一切都在变化之中,没有人能够说龙芯的前途一定会如何,但我们也分明地看到,在中国的这颗处理器面前,确实有一线曙光。(贾鹏雷)