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倪光南:NC和自主知识产权CPU(ZZ)(一)
[摘要]
CPU的主要类型
近来，在我国，发展有自主知识产权的CPU已成为人们注目的焦点，为了讨论的方便，我
们从应用的角度把CPU分为主要的三类，即“x86 CPU”、“嵌入式CPU”和“其他高性能
CPU”。x86 CPU是指PC用的CPU即x86体系结构的CPU，主要是Intel公司的CPU，也包括AM
D和威盛等公司与其兼容的CPU。嵌入式CPU是指应用于各...
CPU的主要类型
近来，在我国，发展有自主知识产权的CPU已成为人们注目的焦点，为了讨论的方便，我
们从应用的角度把CPU分为主要的三类，即“x86 CPU”、“嵌入式CPU”和“其他高性能
CPU”。x86 CPU是指PC用的CPU即x86体系结构的CPU，主要是Intel公司的CPU，也包括AM
D和威盛等公司与其兼容的CPU。嵌入式CPU是指应用于各种信息设备里的CPU，一般功能
不太强、主要是以低价格、低功耗为特征，著名的有ARM、MIPS等公司的CPU。其他高性
能CPU是指应用于服务器和超级计算机中的高性能CPU，例如Alpha、UltraSparc、PowerP
C等等。有些文章上说到“通用CPU”，从其叙述内容来看，一般是指x86 CPU。上述的分
类或所谓“通用”或“专用”的分类都是不大严格的，例如ARM公司的CPU是“嵌入式CPU
”，但它也非常通用；x86 CPU是“通用CPU”，但它也可以用在嵌入式设备上，而且现
在x86 CPU的性能很高，在服务器上也有广泛的应用，所以这些分类都是相对的，只是在
一定程度上反映这些CPU的特性。
开发x86 CPU的困难
虽然PC非常重要，许多人希望能开发出有自主知识产权的x86 CPU，但目前要求我国
公司这样做是不合适的，主要有以下一些困难：
1.现在x86 CPU已经发展到很高的水平，如奔腾4的晶体管数超过四千万，生产上也需采
用最先进的0.13微米工艺，只有Intel等少数公司有这样的设计和生产能力。这样水平的
CPU在设计难度、对设计工具和设计经验的要求，以及对半导体生产工艺的要求等等方面
都远超过我国目前的技术水平。
2. 要兼容x86 CPU存在着知识产权壁垒，因为这里牵涉到Intel的某些专利，为此，其他
想生产x86兼容CPU的厂商都需要向Intel交巨额权利金，想绕过Intel的专利是非常困难
的。美国有家Transmeta公司推出和x86兼容的“Crusoe”CPU是采用另外的技术途径，它
采用超长指令字技术(VLIW)，通过硬件和软件相结合的方法来模仿Intel结构的CPU。它
用软件把x86的指令翻译成为它的 CPU指令，一旦这些指令被翻译了，就将存储在内存或
高速缓存中，以便高速执行。这样做使它可以绕过Intel的两个重要专利，即处理进程时
采用硬件进行边界和范围检查的专利。Transmeta的做法说明，如果没有特别的手段，将
无法绕过Intel的专利，这是做x86兼容CPU的一个难题。“Crusoe”CPU目前在笔记本计
算机方面有一定的市场，但究竟它能取得多大成功仍是一个问题。
3.尽管微软和英特尔公司在某些方面存在矛盾，但它们在维护Wintel架构的PC方面是一
致的。当年英特尔CPU能够战胜Motorola的CPU，微软在OS方面对英特尔CPU的支持起了关
键作用。后来，英特尔在CPU方面进行发展，微软也在OS方面加以支持，可以说，没有微
软在OS方面的支持就没有x86 CPU。但我们当然不能指望微软来支持我们开发x86 CPU。
虽说只要兼容x86 CPU似乎就可以不用考虑软件了，但实际上这是把软件的控制权交给了
微软，微软不向你开放，OS是一个黑盒子，那么开发自主CPU的意义也就丧失殆尽了。
4. 全世界x86 CPU的市场基本上被Intel和AMD两家所占有，其他公司很难进入这个市场
。几年前，台湾威盛公司买下了开发x86 CPU的Cyrix公司，在这个基础上，它推出了和x
86兼容的C3 CPU，但目前这一CPU只能在终端等低档计算设备方面得到很有限的应用，进
不了主流PC市场。
发展嵌入式CPU的有利条件
目前对中国公司来说，切实可行的做法是为各种信息设备(IA)，如手机、掌上电脑
、信息家电、网络计算机等等，开发嵌入式的CPU，它不必有很高的性能，也不必和x86
结构兼容，这样做的有利条件如下：
1. 信息设备种类众多，每类中的各种新产品也层出不穷，与高度标准化的PC只有Wintel
一种结构完全不同，信息设备产品的这种特点使大公司很难垄断，我们容易找到自己的
发展空间。
2. 芯片设计技术、EDA工具已有很大发展，可将一个完整的系统集成在一个芯片上，称
为单芯片系统，即SOC(System On a Chip)。这一技术使开发速度大大加快，我们直接掌
握SOC技术就可以实现跨越式发展，不必走外国公司已走过的老路。
3. 与嵌入式CPU配套的软件，从嵌入式OS(包括Linux和其他自主OS)到在它上面运行的应
用程序，不像PC的软件那样受到微软垄断的影响，完全可以由我国公司自主开发。
4.嵌入式CPU对半导体生产工艺的要求较低，多数不必采用最先进、昂贵的半导体工艺，
能充分发挥我国现有的半导体生产能力。大家知道，一个IC芯片的面积大小可能由电路
的复杂性决定(称Core Limited)；也可能由封装的引线数目决定(称Pad Limited)。如果
电路很复杂而引线较少，那么芯片面积往往由复杂性决定；反之，如果电路不太复杂而
引线很多，芯片面积往往由引线数决定。在后一种情况下，芯片上将留有很多空白，成
为浪费，这时提高工艺水平不但不能降低价格，反而会增加价格。这样看来，对于复杂
性相对较低的嵌入式CPU，在芯片面积由引线数决定时，用较低的工艺生产反而比用较高
的工艺生产更为经济，因此发展嵌入式CPU符合我国半导体生产水平的现状。
5. 我国有信息设备的巨大市场和强大的IT制造业，一旦开发出嵌入式CPU和它的配套软
件，可以迅速实现产业化。由于信息设备所用的CPU总量将远超过PC所用的CPU，将会取
得很好的经济效益和社会效益。因为掌握了信息设备的核心技术(嵌入式CPU和OS等软件)
，就可以有较高的技术附加值，这些设备的出口也将有很好的前景。
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