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提升我国CPU自主可控能力的思路与建议
发布时间:2015-12-15 17:12  来源:未知  作者:集成电路研究所

    CPU芯片对信息产业发展具有基础性作用。当前,以美国为主的发达国家在CPU领域占据显著的技术和专利优势,英特尔、ARM、高通、IBM等跨国公司构筑了强大的专利壁垒,牢牢掌控着CPU产业技术生态体系的控制权。纵观全局,我国发展国产CPU的思路必须是“兼容与可控并举”。因为如果不能实现兼容,则容易在生态系统建设上遇到困难;而做不到自主可控,则将会给国家安全带来隐患。 

    一、CPU国产化进程中面临的主要问题 

    国产CPU核心架构不能完全自主。目前,业界主要存在四类CPU架构,分别是由英特尔公司主导的X86架构、由ARM公司主导的ARM架构、由MIPS公司主导的MIPS架构、以及由IBM公司主导的POWER架构。就专利授权现状来看,我国国产CPU在以上四条技术路线中均不能完全实现自主,其中X86架构知识产权风险较大,ARM架构和MIPS架构也存在不同程度的知识产权风险,而POWER架构的知识产权风险最校
    生态体系建设困难重重。CPU的竞争绝不仅是CPU本身的竞争,而更多体现在基于CPU的生态体系间的竞争。国际主流处理器(如英特尔、AMD、ARM)经过几十年的发展,已经建立了成熟的产业环境。而相比之下,国产CPU起步较晚,工艺及性能方面与国外厂商相比尚显不足,软件及整机企业对国产CPU还存在诸多质疑,真正走向市场的时间还不长,生态体系建设面临诸多障碍。 
产业化进程举步维艰。产业化问题是困扰国产CPU发展的最大难题,而产业环境落后则是阻碍国产CPU芯片产业化步伐的“绊脚石”。由于国际主流CPU厂商已经在市场形成绝对垄断,并设置了技术和市场壁垒,致使国产CPU产品与产业链上下游无法绑定,最终导致国产CPU无法与下游整机市场形成互动。
    二、确保我国CPU产品自主可控的主要路径
    通过间接方式获得X86架构的间接许可或交叉许可。考虑英特尔在X86市场占据80%的份额,目前没有意愿出让X86技术许可,“IP核”授权也不是X86架构产业的主流商业模式。且全球只有AMD公司和台湾威盛公司获得了英特尔公司的X86技术许可或交叉授权,并且这两家企业都是借助外部对英特尔的压力才得以获得X86技术授权。因此,在通过英特尔公司直接获得X86架构许可可能性非常低的前提下,可以考虑借鉴国外经验,通过核心专利收购以及反垄断诉讼,推动英特尔公司至少达成交叉许可。例如:威盛公司就曾经通过收购X86核心技术专利或者拥有此类专利的企业或技术团队,对英特尔公司形成制约,藉此争取与英特尔公司达成交叉许可。此外,在没有合法技术许可,同时也难以获得优质X86专利资产的情况下,可合理使用X86过期的基础专利,也可利用二进制翻译等技术手段实现对X86指令集的合理规避。

    借鉴高通模式,在ARM架构许可基础上发展和定义自主可控指令集,逐步建立具有主导权的生态体系。在具体实施上,可借鉴高通公司获得ARM架构许可后的专利布局策略,通过协同研发CPU与编译技术、发展并定义新指令集,积极布局专利以形成对新指令集以及改进技术的知识产权保护,逐步摆脱对ARM生态体系的依赖;并通过高质量的完整解决方案吸引产业链开发者,逐步培育并主导自主可控的产业生态体系。
    争取MIPS架构的可持续授权,加强核心专利布局和收储力度,培育构建自主产业生态链,逐渐实现国内企业对MIPS阵营发展的主导。基于该方案,一方面要争取持续或永久获得MIPS架构授权,通过兼容主流指令集,借助MIPS生态体系做大做强,同时,积极进行技术研发,为产业链提供开发工具、编译器等工具链支持,推动产业生态的技术发展并形成对产业生态的控制力,进而形成能够牵制ARM乃至X86阵营的专利储备。另一方面,要积极获取其他主流CPU架构的使用权,通过兼容X86、ARM等指令集而利用其产业生态资源,快速丰富MIPS架构中可用的软件生态;同时,要积极储备相关专利以防范来自其他主流CPU架构阵营的专利风险。

    依托IBM公司对我国的专利授权基础,实现服务器用CPU芯片的自主可控。Power架构是IBM公司“主打”的CPU基础架构,基于该架构的CPU芯片主要应用于服务器产品。近年来,IBM公司为了抗衡英特尔公司通过X86架构在CPU市场形成的垄断,不断向外界推广其Power架构的开放优势,并组建了OpenPower开放联盟。2014年,IBM公司更是主动将Power 8架构授权给我国进行开发,因此在短期内,我国采用Power 8开展CPU芯片的自主设计和开发,不会存在知识产权壁垒,且对我国服务器产品自主可控具有积极的保障作用。建议产业界以此为契机,加快开展基于Power架构的服务器用CPU芯片研发及产业化,尽快实现CPU芯片在服务器产品上的自主可控。
    三、相关措施建议
    通过“应用牵引、系统优化、软硬结合”的方法建立自主可控的软硬件体系。应以应用带动为主旨,形成体系化优势,建立自主可控的软硬件环境,就能基于该技术体系形成持续改进、螺旋上升的态势,否则如果始终依附于别国的技术体系跟着升级,就永远只能落后。因此,应将投资集中在国产CPU产品的产业化以及现有工艺设备的自主化方面,帮助其尽快形成自主配套的产业体系,而非片面地购买国外先进的工艺生产线方面。
    深入研究CPU行业反垄断行为标准。目前,全球CPU芯片行业缺乏行业标准,X86、ARM和MIPS等指令架构的核心专利具有较强的产业生态控制力。我国缺乏专利许可与反垄断规制的相关判断标准,因此针对CPU芯片行业,应开展反垄断问题的持续深入研究,力争尽快解决国际CPU研发巨头的过期专利再包装、公知技术专利化等知识产权滥用等问题,为我国CPU芯片产业发展构建公平竞争环境。
    引导建立CPU芯片专利竞购基金。 近年来国际上围绕CPU芯片核心技术的重要收购频率加快,X86、ARM和MIPS各大阵营一方面加紧专利产出,一方面收储高价值专利,意在维护各自体系的竞争平衡。建议我国在CPU芯片产业发展规划中,引导建立专利运营和收储基金,通过专利分析主动跟踪、评估全球范围内的高价值CPU专利,积极参与国际CPU核心专利的竞购和收储,增强产业发展风险防控能力和知识产权谈判话语权。

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