近幾年随着中美脫鈎加速,在信息技術領域頻頻遇到美國卡脖子情況。爲保障技術自主可控,信創産業必要性愈發凸顯。信創作爲一項國家戰略,發展信創是爲了解決本質安全的問題。本質安全也就是說,把它變成中國自己可掌控、可研究、可發展、可生産的。
而信創包含 IT 基礎設施,基礎軟件、應用軟件、信息安全等領域,其中 CPU 芯片作爲服務器、PC 整機等 IT 基礎設施底座支撐,CPU 設計技術的自主可控格外重要。當前國内六家主流 CPU 廠商鲲鵬、飛騰、兆芯、龍芯、海光、申威紛紛發力,從國外引進各種不同技術架構如 ARM、X86、MIPS 等,共同推進信國産 CPU 發展。
引進各種不同的架構路線的初衷,是希望充分發揮試錯作用,借市場和用戶的選擇,找到國産 CPU 最正确的技術發展路線。而在幾年的技術發展後,或是龍芯 LoongArch,或是國産 X86,技術積累和産品叠代都做得不錯;隻是發現 ARM 架構,貌似無法扛起自主可控的重任。
ARM 服務器難以成爲主流
ARM 作爲精簡指令集,其優勢在功耗比,主要應用在移動和嵌入式市場。早在 2008 年,ARM 公司在研究 ARM 架構是否可以用于服務器,爲數據中心提供算力支持,AMD、惠普、博通、高通等美國企業都曾發布過 ARM 架構的服務器芯片,但全都折戟。
其主要原因在于 ARM 芯片依靠多核心堆砌,單核性能孱弱,總體比不上 x86 架構芯片性能。後來在 2018 年,高通推出 ARM 的高效服務器芯片 Centriq 2400,性能比英特爾 Purley 鉑金 8160 高出 7%,但高通的 ARM CPU 還是沒有廠商願意使用,最後無疾而終。
業界終于認識到,ARM 架構生态不健全才是最大的問題。那爲什麽鲲鵬和飛騰還要引進 ARM 架構?原因在于 ARM 授權模式。ARM 公司不涉及芯片生産,隻對外銷售 IP 核授權,國内廠商拿到授權的公版架構後,開發設計門檻低,容易造出量産芯片。
目前國産 Arm 架構 CPU 服務器大體分爲華爲的鲲鵬系和中電子的飛騰系。鲲鵬系主要是以華爲自家 TaiShan 系列服務器爲核心,隻向服務器合作廠商(如神州數碼、寶德等)出售鲲鵬主闆而非鲲鵬芯片。而飛騰系聚焦于國産芯片研發,自身并不設計生産服務器,直接向服務器合作廠商(如長城、浪潮、聯想、寶德、同方、五舟等)出售服務器芯片。
當前國内 ARM 服務器受制于 ARM 芯片性能、生态原因發展較爲有限。鲲鵬系服務器,因爲隻供貨搭載鲲鵬 CPU 的主闆,導緻神州、寶德等服務器産品性能同質化嚴重,另外華爲還有自家 TaiShan 系列,導緻鲲鵬下遊廠商出貨情況基本受華爲控制。
而飛騰系服務器,據衆多金融行業 IT 從業者反映,在資源使用率達到 70%-80% 左右就出現問題,可能跟相關産品的适配不兼容有關聯。因爲服務器領域應用最廣泛的還是 X86 架構,生最爲健全,很多情況下 ARM 服務器需要重新編譯适配,才能使用 X86 軟件應用。
雖然近兩年在鲲鵬和飛騰的大力推動下,國内 ARM 生态發展迅速,但目前國内市占僅有 7%,長遠看也難以成爲主流選擇。
桌面應用生态有限
相對于 ARM 芯片在服務器領域還能做到小部分應用,國産 ARM 芯片在 PC 電腦的應用更爲慘淡,目前主要爲飛騰 PKS 體系内,長城有一些 ARM 芯片電腦。主要原因還是性能與生态孱弱,低性價比導緻在商業市場競争力較弱。
PC 電腦文字處理、圖片編輯等日常辦公用途,CPU 單核性能更爲重要。以長城(Great Wall)TN140A2 筆記本電腦爲例,搭載 8 核的飛騰 D-2000 芯片,最高主頻僅有 2.3GHz,單核性能不足 Intel 同期産品的 1/4,8 個核心性能僅相當于 Intel CPU 的兩個核心。而 21 年的龍芯 3A5000 的主頻爲 2.5GHz,單核性能測試較飛騰 D-2000 也高出不少。
除了性能較差很難支持桌面辦公的需要,ARM 電腦的生态也是個大問題。主流的 Windows 生态都是基于 X86 開發,此前因爲 Arm 在 PC 領域的表現不佳,讓很多應用開發者的積極性不夠高。原生應用數量嚴重不足,這些都會影響到用戶的基礎體驗。如果靠編譯器移植到 ARM 電腦,則會損失大量性能,讓本就不充足的 CPU 性能雪上加霜。
在性能和生态孱弱的情況下,國産 ARM PC 售價卻不低,基本價格都在 9000 元以上,售價比肩蘋果 MacBook,且售後質保僅有一年。
綜上原因,ARM PC 所占份額很小,僅在某些特定領域有些應用。
遷移成本高昂,後續維護困難
從用戶角度出發,對于國産 CPU 及終端産品,生态覆蓋面廣、處理性能好,并結合自身應用系統對國産芯片的适配情況,遷移改造工作量小的産品才是最佳選擇。
但無論是 ARM 服務器還是電腦,使用成本不低。
一方面是 ARM 服務器,因跟最主流的 x86 生态相互不兼容,如果用戶需要從 x86 平台切換到 ARM 平台,遷移工作量大,改造時間長。并且因爲各行各業部署環境不相同,若遇到适配錯誤的情況,也很難從服務器廠商獲得幫助。整個過程費心費力不說,遷移工作還會導緻業務停擺,其中造成的損失難以避免。另一方面,辦公使用 ARM 電腦,其操作邏輯與主流電腦并不相同,用戶需要花費很多精力從新學習使用,況且因生态不健全,很多軟件也用不了。
就這些用戶痛點,ARM 廠商會在前期承諾免費開發移植調優,附加條件爲全套系統全部采購 ARM 架構産品。這對用戶意味着,這套強封閉和強捆綁手段,後期若是出現問題,将面臨着高昂的維修維護費用。
用戶與其重新适應 ARM 架構,不如從一開始選擇自主程度更高、性能更好的龍芯産品。
技術叠代之路已被掐斷
除了 ARM 産品性能、生态的本身問題外,ARM 架構不适合信創産業的最根本原因在于,國外已經禁止出口 ARM 架構後續架構,國産 ARM 芯片停止叠代。ARM 公司多次制裁中國企業,已經證明 ARM 芯片自主可控是僞命題。
并且 ARM 公司今年開始赴美 IPO,獲得美國資本之後,對國内制裁将更順理成章,後續架構授權必然遙遙無期。在此情況下,國産 ARM 芯片性能逐漸落後,生态脫鈎加速,對于用戶業務的影響将一步步凸顯出來。
因此對于國内信創産業, ARM 架構在延續性和自主性上都有亟待解決的問題,很難擔負自主可控的重任。
在國外制裁之下,國産 ARM 芯片未來何去何從?已投入的資源如何止損?這些問題都需要 ARM 廠商們再做考量。