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國際主流CPU廠商發展戰略及對我國的影響

作者: 時間:2012-06-28 來源:工業和信息化部軟件與集成電路促進中心 收藏

1、企業商業模式與發展戰略

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/134050.htm

  (1) Intel為代表的IDM模式

  在國際主流廠商中,Intel仍然在堅持自主設計、自主制造、自主封裝和測試、自主銷售和推廣的傳統IDM模式。這種模式的好處是從設計到銷售的整個鏈條由Intel自己控制,在技術上使設計和制造互相融合、互相促進、不斷優化,發揮出先進制造工藝的最大潛力。在商業上,由于Intel在桌面通用處理器市場已經形成壟斷優勢,IDM模式能夠將利益最大化。

  Intel能夠繼續采用這種模式源于其超強的資金、技術、市場推廣實力,以及圍繞x86處理器形成的龐大生態系統。Intel每年的研發投入高達100億美元,在制造工廠上的投入是50億美元,平均每兩年推出一個新的處理器架構,每兩年將工藝升級一次,如此高的投入使得其他半導體公司難以仿效這種模式。

  (2) IP和架構授權的Chipless模式

  成立于1990年的ARM公司首創了chipless模式,既不設計也不生產芯片,而是向半導體公司提供、物理單元庫等IP核,以及培訓、設計服務等,用成熟穩定的IP核幫助芯片設計公司縮短產品的研發和生產周期。另一家嵌入式CPU廠商MIPS也是同樣的商業模式,但產品線和營業規模比ARM要小得多。

  Chipless模式能夠成功的主要原因是研發新的32位或64位CPU需要巨額投資,如IBM開發Power7的投資達到32億美元,ARM每年的研發投入也達到1億美元以上。但市場競爭日趨激烈,產品生命周期不斷縮短,IC設計企業一方面無力承擔研發CPU的高昂成本,另一方面新CPU的生態系統需要漫長的培育期,風險也非常高。CPU IP核授權模式大大降低了芯片設計企業的研發成本和風險,通過利用商用CPU的成熟生態系統快速進入市場,提高產品競爭力,因此大多數IC設計企業都在采用ARM或MIPS CPU核設計SoC產品。

2、國際范圍內架構授權的現狀

  目前,獲得ARM架構授權的企業有Qualcomm、Marvell和微軟等公司。這些公司獲得架構授權的途徑和目的各不相同。Qualcomm通過正式的合約獲得ARM的架構授權,Marvell從Intel手中購買了Xscale業務部及相應的ARM架構授權,這兩家公司設計的芯片向整機和系統廠商銷售。微軟在2010年10月剛剛獲得架構授權,目的是開發支持ARM處理器的Windows操作系統,并針對ARM處理器進行優化。

  獲得MIPS架構授權的國外企業有Broadcom、Cavium、Netlogic、Renesas、PMC-Serria等。國內企事業單位中,龍芯獲得32位和64位的架構授權,君正獲得32位架構授權,這兩家企業是在已經通過正向設計完成CPU的設計后,為避免產業化過程中的專利糾紛向MIPS購買架構授權,二者均具有獨立設計CPU的能力。獲得MIPS軟核授權的國內企業有海爾、中興、海思、國民技術、炬力等,還有幾家未公開。

  目前,獲得Power架構授權的企業有Freescale、Tundra Semiconductor(被IDT收購)、Applied Micro Circuits Corporation(AMCC)、HCL Enterprise、Culturecom、P.A. Semi(被Apple收購)、Xilinx、Microsoft(Xbox360游戲機處理器)、Rapport、Sony(基于Power架構開發PlayStation3游戲機處理器)、Nintendo(任天堂,開發Wii游戲機處理器)、Honeywell、Toshiba和Cray(用于超級計算機)。

  獲得Intel x86指令集架構授權的企業有AMD、VIA等。在PC發展的早期,IBM為了確保穩定的供貨來源,要求Intel將x86架構授權給AMD,以此避免受到Intel的鉗制,AMD因此獲得x86架構授權。VIA通過收購Cyrix和IDT的處理器部門獲得開發x86處理器的權利,但Cyrix和IDT并沒有購買Intel的x86指令集授權。Intel最初試圖通過打官司達到阻止Cyrix開發兼容x86指令集處理器的目的,經過漫長的法律訴訟,Cyrix最終與Intel達成庭外和解,通過專利互換的方式獲得開發x86處理器的權利。2005年,北京大學通過AMD的技術轉讓獲得了x86指令集架構授權。

  通過以上分析可以看出,獲得CPU架構授權的方式有多種。向CPU指令集的擁有者購買架構授權是最直接的方式,這種方式的好處是能夠避免專利糾紛,但對芯片設計企業的技術實力、資金實力、談判實力有很高的要求,而且主動權掌握在指令集的擁有者手中。收購已經獲得架構授權的企業是另一種方式,但出現的機會是很不確定的,而且還面臨國外政府審查等法律障礙。如仿效Cyrix直接設計兼容x86指令集的處理器,雖然可能通過專利交叉授權間接獲得CPU架構授權,但必然面臨繁瑣冗長的法律訴訟,尤其是在其他國家政府頻頻以知識產權保護為由對我國施壓的情況下,這種方式的風險是相當高的。

3、我國CPU企業獲得架構授權的現狀及可能性分析

  MIPS對國外企業的架構授權較多,對中國企業進行架構授權在商業上沒有多少障礙。龍芯和君正已經正向設計出兼容MIPS指令集的CPU,符合架構授權對技術能力的要求。2009年6月,龍芯購買了MIPS32和MIPS64的架構授權。2011年1月,君正正式購買了MIPS的架構授權。據MIPS透露,還有幾家國內企業也在設計兼容MIPS指令集的處理器,但還未公開。

  2010年9月,蘇州國芯取得了IBM的PowerPC架構和指令技術授權,可以開發與PowerPC指令集兼容的處理器。IBM出于擴大Power陣營的目的,有可能通過戰略合作、技術轉讓等形式,將PowerPC架構轉讓給更多的中國企業。

  目前,還沒有國內企業正式獲得ARM架構授權。ARM選擇Qualcomm、Marvell和微軟做為架構授權對象的目的是借助這些巨頭進入更廣闊的應用領域。我國芯片設計企業在CPU和SoC設計上缺乏領先的獨家技術和足夠的市場影響力,處于不對等的不利地位,獲得ARM架構授權的難度和代價會非常大。

4、對國產CPU發展的影響

  購買商用CPU的架構授權是充分利用已有的生態系統,加快發展國產CPU,實現自主可控的有效途徑之一。通過“引進,消化,吸收,再創新”,充分利用國外企業已有的技術積累,能夠有效縮短與發達國家的技術差距,利用成熟CPU的生態系統加快產品的研發進度,降低風險和成本。但這種方式也不可避免地受到原CPU指令集架構的制約和限制,架構的主導權和發展方向也不在我國企業的掌控當中。如果不能對外進行Sub-License,架構授權的好處僅限于企業內部,對國產CPU的整體發展幫助不大,無法實現替代國外CPU的目標。



關鍵詞: CPU

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