x86自主新架構呼之欲出！國產CPU性能或大幅提升

電子發燒友網報道（文/黃山明）近日，兆芯在其官方公眾號中宣布，或將在2022年推出全新自主架構設計的服務器處理器以及桌面處理器，將進一步豐富兆芯的產品線，為用戶的應用平滑遷移和信息安全提供強有力的保障。

圖源：兆芯

作為國內x86CPU的代表，兆芯也是全球除了英特爾、AMD外，唯一能夠制造x86架構的CPU企業。如果說龍芯是國產自主CPU的代表，那么兆芯的x86CPU將是有機會在消費市場與英特爾同臺競技的產品。

兆芯的x86之路

CPU作為消費電子產品中最重要的部件，在當前信息化時代的重要性更是不言而喻。但從市場來看，受惠于英特爾與AMD的長期耕耘，讓x86在PC端一騎絕塵，哪怕是后來的Arm架構都無法撼動x86的地位。

這主要由于x86已經在服務器、PC端建立了龐大的生態系統，包括主流操作系統Windows都是基于x86而開發的。強大的生態環境讓x86幾乎已經立于不敗之地，很多軟件也針對x86而進行設計。

但對于中國而言，國防安全至關重要，必須要采用完全國產的CPU，因此有了龍芯。而對于政府部門與相關機構而言，最好有一款既能夠運行相關軟件，又能夠完全自主的芯片，于是有了兆芯。

有意思的是，作為能夠合法使用x86架構的少數企業之一，兆芯是如何拿到這個架構的，要知道英特爾基本不會對外授權x86，如果英特爾這么做，早就沒有Arm啥事了。

所謂x86授權，其實指的就是x86家族的專利交叉授權協議，而指令集本身，不過是一串數字，沒有任何法律保護，可以用模擬器隨意模擬最新的指令集。

但是需要注意的是，盡管指令集沒有專利保護，但這些指令集的實現方式，也就是具體的硬件電路是可以申請專利的，這也是為何如今CPU設計想要繞開英特爾、AMD來實現是非常困難的。

為了保障相關部門人員能夠放心使用通用軟件，就必須使用x86架構，過去全球擁有x86知識產權的只有三家公司，美國的英特爾、AMD以及中國臺灣的VIA威盛。兆芯便通過與VIA合資，成功獲得了x86的合法產權，不再受制于英特爾與AMD。

而VIA獲得生產x86CPU主要來自于收購Cyrix和Centaur，有意思的是，其中Cyrix其實并沒有與英特爾達成任何協議，而是通過凈室逆向工程生產了兼容英特爾引腳的CPU。

英特爾憤而起訴Cyrix沒有授權便生產了x86CPU，但是卻敗訴了，原因在于Cyrix的486兼容CPU并沒有使用任何英特爾的專利。更離奇的是，Cyrix反訴英特爾侵權，最終雙方和解并達成專利交叉授權協議。

1999年VIA購買了Cyrix，也擁有了生產x86CPU的能力。而在2001年，英特爾起訴VIA的CPU和芯片組侵犯了該公司的專利，不過隨后VIA反訴英特爾，生成英特爾的CPU侵犯了Centaur的專利，隨后VIA與英特爾和解，簽署了10年期的專利交叉授權協議。后來，這一授權又延長到了2018年。

如今雙方的專利交叉授權已經到期，不過不用擔心，在此之前的專利交叉授權永久有效，也就是說兆芯可以使用2018年以前的x86，但無法再獲得英特爾最新的x86架構。

還在被稱為“牙膏廠”的英特爾長期使用Skylake架構來擠牙膏，IPC指令集都沒什么變化。直到近兩年，英特爾才開始向消費級CPU加入了新的AI指令集與AVX512，但AMD還不支持這些AI指令集，因此除了英特爾自研閉源的AI加速庫以外，幾乎所有軟件都可以運行在兆芯當前的CPU上。

與此同時，與兆芯合并的VIA過去不只有CPU，還有北橋、南橋、音頻芯片等技術，可以認為目前兆芯能夠提供一個完整的PC解決方案。打個比方，假如在極端情況下，英特爾無法在中國出售處理器，兆芯的產品可以作為最佳的備選。

自研架構的兆芯開始打破英特爾的桎梏

目前，兆芯同時掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術，具備相關IP自主設計研發的能力。對比龍芯而言，由于x86架構的優勢，讓兆芯擁有更廣的應用場景，并不需要為生態系統而擔憂。

在兆芯官網上，PC及服務器處理器目前最新的產品是KX-6000及KH-3000系列，在2019年發布，采用16nm工藝，最高8核3.0GHz。從性能表現上來看，有相關機構做過測試，兆芯KX-U6780A的單核性能已經相當于i5-7400的44%，而多核性能大約在82%。

兆芯目前對外出售的處理器型號（圖源：兆芯）

而在兆芯本身公布的CPU發展路線圖來看，KX-7000系列將采用全新自主架構設計，搭配DDR5、PCIE4.0等特性，并且有業內人士預測，該系列將采用7nm制程工藝。

兆芯總工王惟林曾公開表示，KX-7000的性能目標是要達到AMDCPU同期的水平，當然目前來看，AMD已經推出了5nm制程的Zen4，性能更為強勁，如果KX-7000能夠達到7nm制程的Zen3便已經很了不起了。

當然，兆芯的價值不止于此，即便目前的處理器已經能夠支持大多數通用軟件運行，這對于市場而言無疑是極其重要的。

舉個例子，雖然不少企業目前的信息系統與PC都進行了升級，但大多數企業的電腦仍然運行的是Windows7或WindowsXP系統，比如高鐵車頭的維護程序，部分銀行取款機程序，都是運行在XP系統下。

而電腦是有壽命的，運行10年以上就需要更換，僅靠PC二手市場采購老硬件，在可靠性上難以保證。比如美國的航天飛機在停飛前，要更換硬件設備，只能被迫去二手市場淘8086。

主要是因為原有的業務核心功能一樣，業務也沒有變化，重新開發系統不過是浪費而已。要更換新電腦，過去的接口以及驅動乃至軟件都無法支持，這時候就體現出兆芯的價值，可以支持XP下的全套驅動，可靠性比二手市場的強太多。

并且，有了兆芯，可以讓許多行業不再遵循安迪比爾定律，因為許多軟件升級后，核心功能進步很小，但對于系統需求卻提升很多。大多數情況下，用戶只需要核心功能，不需要新版的附加功能。

在兆芯的硬件控制下，許多行業可以一直選擇使用老版本軟件，比如AutoCAD2000好用，就可以一直用下去。如果Word2003可以支持目前的工作，就不必升級最新的版本，還減少了兼容性問題的產生。

因為軟件版本的升級對于整個公司而言其實是一筆不小的開銷，并且兼容性問題需要上下游企業互相通氣之后才能解決。這也是兆芯目前的真正價值。

當然兆芯也并沒有固步自封，就像如今宣布將采用新架構來設計處理器，擁有x86架構的兆芯也必然會進行兼容。屆時，國內將擁有一款高性能，且不用考慮生態環境的全國產CPU。

小結

如果說龍芯依靠完全自主，打造第三套信息生態系統的話，那么兆芯就是依托x86生態的國產CPU。但目前同樣存在著盡管性能較低，但價格不低的問題，讓普通消費者很難買單。當然，兆芯本身已經可以滿足大多數通用軟件的運行，未來自研架構的出現，也將在性能上更進一步。至少兆芯的出現，讓我們除了英特爾，多了一種選擇。