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芯片江湖往事:15年前,耗资40亿美元的自主可控CPU

类别:?#21040;?#35201;闻  出处: 创事记  发布于:2019-06-04 10:06:09 | 1745 次阅读

  关于芯片江湖,你不知道的太多了
  “芯片的江湖,又开战了。”老者喝着茶,淡淡的说。
  “为什么要加个又字?”少年困惑地问道。
  老者是一副看淡世事、生无可恋的表情,少年则是血气方刚、怀疑一切的样子。显然,少年很有理想、很爱家乡、像初生牛犊一般天不怕地不怕。他无法理解,老者是怎么变成现在这样老气横秋的,难道是过去失败的太多,被磨光了棱角。
  老者悠?#24576;?#21497;:“我看见日本人建高楼,又看见日本?#25628;?#23486;客,最后看见日本人楼塌了。当初芯片江湖的霸主是日本人,你还小,不会记得了……”
  少年争辩道:“我知道!1980年代,日本半导体冠绝全球,是美国人逼他们签了协议,限制出口配额,然后……然后本土市场不够大,日本芯片行业就没落了!”
  老者转过头,用怜悯的眼神看着少年:“这些乱七八糟的东西,你都从哪儿学的啊?”
  少年涨红了脸:“我每天看十几个公众?#29275;?#36824;看知乎专栏,还看纪录片……”
  人生苦短,不如喝茶人生苦短,不如喝茶
  老者挥挥手:“好吧,你可知道,日本芯片行业直到21世纪初,还想夺回江湖霸主之位?而且,还付诸行动,据说差一点成功——?#23548;?#19978;是差很远罢了。”
  少年惊呆了。没人对他说过这回事。他屏气凝神等着老者的下一句?#21834;?#32769;者自顾自地喝茶,等到一壶茶喝完了,少年好奇的目光还没有消散。
  老者笑了:“那就讲给你听吧。”
  索尼、东芝找到IBM,想干个大买卖
  2000年夏季的某一天,索尼和东芝敲响了IBM的大门。当时,这两家都如日中天,尤其是索尼,连续打赢了两代游戏主机战争,PlayStation 2成为了美国小孩最想要的圣诞礼物,拳打任天堂、手撕世嘉毫无压力。索尼在游戏行?#30340;?#30340;动静太大,让软件行业的扛把子——微软都坐不住了,嚷嚷着要加入战局,可是没人把它当一回事。
  IBM此时正处在从?#24067;?#20844;司向软件+咨询公司的转型期,处境?#38480;危?#23545;日本大金主自然不?#19994;?#24930;:“二位爷台来,想必是看上了小店的硬盘存储技术?”
  索尼和东芝无动于衷。IBM又问:“那么,是看上了小店的服务器解决方案,要用在家庭娱乐联网服务里?”
  对方仍然无动于衷。IBM恍然大悟:“你们看上了我们的OS/2操作系统,想用在家庭娱乐设备里!真是慧眼识英雄,我们?#20219;?#36719;……”

  说实话,在历史上,IBM一直都很强说实话,在历史上,IBM一直都很强
  索尼终于打断了IBM的自卖自夸:?#26696;?#25105;们一起开发CPU。你出人,我们既出钱、也出人。”
  IBM大惊:?#21543;叮緾PU?”
  索尼:“PowerPC, 就是你们给?#36824;?#24320;发的那个玩意。”
  东芝:“我们对每一款PowerPC CPU进行过深度测试,?#38405;?#24456;不错。”
  IBM:“多谢夸奖。但是,你们想用它做什么呢?”
  索尼:“统一江湖。抄了英特尔的老巢。届时,我们是全球民用芯片行业的老大。我们三家一起。”
  IBM无语了。他心想:怪不得都说小日本不靠谱,这种傻话都说得出来,昨天喝了多少酒?索尼看出了他疑惑的表情,哈哈大笑,从怀里掏出一瓶陈年威士忌,按照西方人的习惯给在座的一一斟上,借着酒劲回忆起了往事。
  游戏主机,高端民用芯片的试炼场
  1970年代,半导体行业处于井喷?#36924;冢?#22312;理论端和应用端都大踏步地前进着。两个重要发明,将芯片真正带进了千家万户:一个是个人电脑(PC),一个是游戏主机。前者造就了?#36824;?#24494;软、英特尔,后者造就了雅达利、任天堂、世嘉,它们都是一时新贵,风光无两!
  直到1990年代,游戏主机的出货量都高于个人电脑,?#22303;?#20027;机游戏软件的出货量也高于个人电脑软件。原因很简单:游戏主机价格便宜,200-300美元就可带回家,能满足合?#19968;?#23089;?#20013;?#27714;;个人电脑平均价格超过1000美元,而且多媒体技术尚未成熟,娱?#20013;?#26524;较差。但是,从?#24067;?#26550;构看,游戏主机其实就是定制的电脑,也有CPU、GPU/PPU、内存、存储设备等配置,只是在设计时更偏重娱?#20013;?#32780;已。
  80后小时候肯定都玩过红白机,对吧?80后小时候肯定都玩过红白机,对吧?
  在那个年代,民用计算机芯片的技术路线可谓百花齐?#29275;?#33521;特尔的x86系列在PC市场一枝独秀,AMD、Cyrix等x86兼容厂商跟着喝汤;IBM的PowerPC被用于?#36824;?#30340;小众市场,并在服务器领域颇有存在感;还有仙童半导体、摩托罗拉、德州仪器、NEC、Mostek??你听过或没听过的各路大神,都开发过计算机芯片。在基础架构上,绝大部?#32622;?#29992;CPU可以划分为RISC和CISC两大阵营(x86属于后者),不过对这种技术细节,吃瓜群众就不用了解太多了。
  芯片技术的百花齐?#29275;?#32473;了游戏主机厂商很大的自?#21861;齲?#23427;们可以在各?#26041;?#20915;方案中,选出自己最满意的,再加以深度定制,从而区别于一?#33455;?#20105;对手。例如,任天堂SFC采用了MOS6502 CPU,世嘉MD则采用了摩托罗拉68000 CPU;索尼PS采用了3D软加速技术路线,任天堂N64则采用了看似更先进的3D硬加速……各?#26041;?#20915;方案谈不上严格的“最优解?#20445;?#20851;键是在达到技术要求的同时,维持较高的性价比,还要方便第三方软件商的开发,从而构成完善的生态系?#22330;?br/>  附带说一句,对游戏主机市场稍有?#33455;?#30340;人,就会知道:?#21543;?#24230;定制?#24067;?#19981;是什么特别有技术含量的事情,当年还在做花牌的任天堂就能定制彩色游戏主机(带显示屏)、掌机了,以做家电闻名的索尼也能定制出历史上最卖座的游戏主机。时?#20004;?#26085;,居然还有人说“某家的云计算服务器是找人定制的,所以技术水平碾压其他家?#20445;?#36825;就是视野太窄、不熟悉历史的恶果。唉,人之大患,在于不读书!
  然而,游戏主机厂商的定制路线,到了1990年代末期,逐渐玩不下去了?#22909;?#29992;计算机芯片市场几乎被x86统一,德州仪器、摩托罗拉之流都被边缘化了,NEC自我封闭的PC 98也濒临灭绝了;这样下去,今后找谁定制呢?索尼PS2使用的是东芝研发、索尼深度修改的Emotion Engine CPU,而竞争对手微软Xbox干脆采取了英特尔P3赛扬CPU,那可是市面上最通用的解决方案。由于经验不足,微软Xbox未能取得太大成功,但是这个趋?#21697;?#24120;可怕。
  采用英特尔x86芯片的微软Xbox主机采用英特尔x86芯片的微软Xbox主机
  如果有一天,x86彻底统一了民用芯片江湖,那么游戏主机产业真的没什么可玩了:大家的技术路线类似,?#38405;?#21322;斤八两,没人能出奇制胜,只有依靠性价比和规模了(这就是现在发生的事情)。与英特尔狼狈为奸的微软,当然巴不得这种情况发生;可是索尼岂能容忍?即便这一天还有很久才会到来,现在就得开始行动了。
  我们干脆合伙把英特尔消灭了吧
  “面对微软-英特尔联盟这个穷?#20934;?#24694;的对手,守是守不住的,必须攻出去。”索尼冷酷地说。
  “您想怎么攻出去呢?”IBM苦笑。
  索尼:“我的PlayStation初代和二代主机,销量都超过1亿台,配?#23376;?#25103;卖出不止10亿套,这就是生态系?#22330;?#25105;们合伙开发一款最厉害的CPU,用在下一代主机里,必将彻底碾碎竞争对手。届时,我们再从游戏市场打出来,用规模优?#21697;?#25915;PC市场,我就不信英特尔还站得住!”
  东芝:“没错,我们?#19981;?#23558;这款CPU用于自己的智能电视,统一正在兴起的智能家电市场。届时,我们就是多数派,英特尔才是少数派!你们讨厌英特尔,对吧?我们也讨厌,那就让他?#26639;?#25105;们看。”
  IBM心想?#21917;?#26412;真是倒血霉了,好不容易出了两个信息技术巨头,偏偏都患上了妄想型精神病!他堆出礼节性的笑容:“二位爷台可知道,做这件事情要花多少钱吗?”
  东芝:“4亿美元够不够?”
  IBM摇摇头:“恐怕不够。”
  索尼:“那么,40亿美元呢?”
  三个月后,由索尼、东芝、IBM共同拥有的Cell芯片研发?#34892;?#22312;美国德州奥斯汀拔地而起。今后四年,将有超过400位全球顶尖的芯片工程师在此工作。在奠基仪式上,IBM的小弟?#37027;?#38382;他:“您昨晚喝醉了还痛骂索尼和东芝是痴心妄想呢,怎么今天还是来奠基了?”
  IBM嘟囔着:“反正不是?#39029;?#38065;……”
  千万不要在喝酒之后?#21018;?#20107;,太嗨了会误事千万不要在喝酒之后?#21018;?#20107;,太嗨了会误事
  2001年,索尼和IBM联合举行发布会,首次公布了研发中的Cell芯片的技术?#21103;輳好?#31186;执行1万亿次浮点运算,具备分布式计算能力,与超?#37117;?#31639;机相比毫不逊色!在媒体的口耳相传之下,“Cell处理器可?#38405;?#25311;地球”成为了一个著名的哏。如果这是真的,索尼显然将赢得下一世代的游戏主机战争;至于英特尔嘛,它不会灭亡,但是应该会慢慢堕落为一个无足轻重的小角色。x86对计算机芯片的统治即将走到尽头,未来将是Cell的大时代。
  Cell的架构非常复杂而又奇怪:它同?#26412;?#22791;CPU和GPU的功能,还为云计算、边?#23548;?#31639;留出了空间。它在本质上是一款超?#37117;?#31639;机芯片,但是为了家庭娱?#20013;?#27714;做了大幅扩展。它必须同时满足?#38393;?#25130;然不同的需求:超?#37117;?#31639;机和高端服务器;桌面PC;家用游戏主机;高清电视等智能家电。幸亏当?#34987;?#27809;有智能手机市场,否则索尼肯定会要求再开发一个低功耗版本,与ARM竞争。直到今天,没有任何一款处理器、任何一种技术架构能够无缝满足以上所有需求。这种玩意不失败才是不正常呢!
  经过漫长的研发试错,索尼、东芝和IBM的工程师们拿出了一个惊天地泣鬼神的技术架构:一个简化PowerPC主处理单元,附带二级缓存;八个传统PowerPC协处理单元,不附带缓存;主处理单元?#25176;?#22788;理单元各自有不同的内存。为什么搞的这么复杂呢?索尼的设想是:主处理单元只负责一般运算,与图形处理相关的浮点运算全部扔给协处理单元。如果你看不懂那就对了,因为没人看得懂。关键是:这个看起来很厉害的架构从来没有真正实现。
  芯片史上最大笑话是怎样炼成的
  最迟到2004年,索尼发现:Cell芯片的?#38405;?#26681;本达不到预期;具体的说,是浮点运算能力达不到预期,之前吹嘘的“模拟地球?#26412;?#26159;个笑?#21834;?#32780;且,就算达到了预期,游戏开发商肯定也不懂如何操作八个协处理单元,导致游戏画?#21490;?#24120;感?#35828;?#32553;水。怎么办呢?已经付出的40亿美元打了水漂,索尼不得不再花一?#26159;?#35831;英?#25353;?#23450;制一款GPU,勉强让PS3主机具备了过得去的浮点运算?#38405;堋?br/>  史上最复杂的Cell处理器架构史上最复杂的Cell处理器架构
  同样是在2004年,索尼和IBM找到了?#36824;?#25484;门人乔布斯,向他推销Cell处理器。考虑到?#36824;?#30005;脑以前一直采用PowerPC处理器,此?#34987;?#29992;Cell不是顺理成章的吗?然而,大神就是大神,乔布斯一眼看出Cell架构有?#29616;?#38382;题,就算索尼抛出了?#26696;?#36865;其他核心技术”的诱饵,他也不肯上?#22330;?#26368;后,?#36824;?#23621;然投向了老仇人英特尔的怀抱,全面采用x86处理器!索尼还向很多智能家电厂商推销Cell,无奈大部分人都更?#19981;?#20302;功耗的ARM。最后,除了索尼、东芝、IBM自家的?#24067;珻ell处理器只被极少数第三方用于?#24736;到?#21387;卡,真是凄凄?#20063;?#25114;戚。
  无论如何,Cell的大本营是游戏主机,只要索尼PS3赢?#20040;问来?#20027;机战争,Cell就能赢得未来。但是,Cell处理器在制造?#26041;?#30340;良品率也迟迟提不上来,直接导致PS3比竞争对手晚了一年上市。搞笑的是,竞争对手微软的Xbox 360居然也从IBM购买了PowerPC芯片,只是巧妙地回避了复杂的Cell架构,从而达到了较高的性价比、较快的制造流程。从竞争对手到第三方,大家都知道Cell的问题出在哪里,只有索尼当了冤大头。
  等到索尼PS3千呼万唤始出来,价格又把大家震住了:基础版本499美元,高端版本599美元,几乎是竞争对手价格的两倍……而且,就算在这么高的售价下,索尼每卖出一台设备,还是要亏损241-360美元!罪魁祸首当然是Cell芯片,这玩意研发超支、需求不足导致制造成本无法摊薄,而?#19968;?#26159;个半成品,必须靠英?#25353;錁然稹?#20026;了推?#23545;?#20219;,索尼大造舆论,说自己被英?#25353;?#30340;老?#29942;?#20102;,由此引出“抬头看苍天,老黄饶过谁”的烂哏。讲真,如果没有老黄救场,PS3的浮点运算能力就彻底玩完了,那时候索尼不破产都谢天谢地,真是一头白眼狼。
  从2006年上市开始,索尼PS3一直在亏钱,亏到2009年才转为盈利,累?#29942;?#25439;额可能超过30亿美元。平心而论,IBM还算尽心尽力,直到2007年还在试图抢救Cell芯片,无?#38382;?#22312;救不活。最后,Cell研发团队解散,Cell产品线被重新并入IBM的主流芯片产品线。至于索尼和东芝有没有学到什么自主可控芯片的核心技术?拜托,快要破产的公司还玩什么自主可控,活下去是第一要务!在“自主可控而死”和“委曲求全而生”当中,选择前者的都是真英雄,真英雄都活不到结局。
  Cell处理器就长这样,好看不?Cell处理器就长这样,好看不?
  一人之心,天下人之心
  “后来呢?后来索尼有没有去报仇?”少年听完故事,急不可耐地追问。
  老者皱着眉头:“报仇?找谁报仇?”
  少年:?#32610;?#33521;特尔,找微软,找IBM!它不是缓过劲来了吗,可?#21592;?#20167;的!”
  老者差点呛住:“为什么要找他们报仇啊?”
  少年:“英特尔抢走了Cell的目标市场,微软害得索尼PS3连年亏损,IBM出工不出力还干私活,都是仇家!”
  老者悲哀地摇了摇头:“你是天生杀人狂吗?如果让你执掌一个门派,估计三天都撑不下去。”
  少年大怒,极不服气:“什么意思?”
  老者:“先说IBM,他已经对索尼?#25163;?#20041;尽,技术、人力一点也没少投入,还因此丢掉了?#36824;?#36825;个老客户。虽然它把PowerPC卖给了微软,但是并没有卖Cell;这种老朋友,怎么在你眼里变成了仇人呢?”
  少年语塞。老者继续说:“在整场大戏当中,英特尔一个手?#25954;裁欢?#23427;算准了Cell根本扶不上墙。?#36824;犊?#33521;特尔只是正常操作。再说,x86又不是英特尔一家的,还有AMD呢。在商场上真刀真枪干不过对手,对手就变成你的仇敌了吗?”
  没等少年接话,老者接着说:“至于微软,它也是可怜人啊,PowerPC架构没有它想象的?#30475;螅?#36824;闹出了三红门这种丑?#29275;?#22312;游戏主机市场算是砸牌子了。对于这种日薄西山的竞争对手,更没必要仇视了……”
  少年点点头,平复心情,心悦诚服地问:“在您看来,索尼、东芝、IBM齐心协力唱的这出大戏,为什么还是没能击败英特尔,没能搞出自主商业化CPU呢?”
  老者说:“一人之心,天下人之心。”
  少年大惑:“什么?”
  要活下去,关键是与多数人保持一致要活下去,关键是与多数人保持一致
  老者说:“如果Cell处理器的技术实力全面发挥出来,确实可以超过x86处理器。但是,软件工程师宁可去?#33455;縳86、为x86做深度优化,也不?#25954;?#23398;?#26696;?#26434;的Cell架构。多年以来,x86?#24618;?#20102;一个庞大的生态系统,上面有无数商业软件、共享软件、开源软件、开发者社区……就算Cell能赢得游戏主机的这一局,又岂能在广阔的PC市场有一丝一毫胜算?乔布斯拒绝Cell而选择x86,真正的理由并不在技术层面。”
  少年点头:“怪不得索尼自己在下一世代的PS4游戏主机中,也采用了AMD的x86整合处理器。”
  老者微笑:“你曾对我说,日本半导体产业败于美国,是因为美国逼着他们签署什么出口配额协定,是吗?那是鬼话,无论有没有这个协定,他们?#21152;?#19981;了。”
  少年:“为什么呢?”
  老者:“一人之心,天下人之心。天下的贤才都?#25954;?#21435;硅谷,天下的开发者都?#25954;?#19982;硅谷合作,天下的创意?#25216;?#20013;到硅谷去了。这根本不是美国与日本的交战,而是天下与日本的交战。日本再强,打得过天下吗?”
  少年连连点头:“知道了,我知道了。”
  老者倒掉早已变凉的茶水:“后人哀之而不鉴之,则?#36141;?#20154;复哀后人也。”
  少年站起身,鞠了一躬:“在江湖上,要想胜利、要想当霸主,就要让我们的敌人少少的、朋?#35759;?#22810;的,要全天下的人都当我们是好朋友,都?#25954;?#36319;我们合作。剑道的精髓,不是快,不是狠,而是不杀!”
  老者终于露出了赞许的目光:“没错!赢得一场战斗的,或许是更狠、更厉害的人;但是赢得整个江湖的,一定是更宽厚、更开放、更能交朋友的人!”

关键词:CPU芯片

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