看看半导体IP格局，华为的危机不可避免

现在科技行业的热点事件，应该说，件件离不开华为。作为一家通讯设备的设计和组装厂家，关键还是一家中国厂商，华为居然成为了5G标准必要专利的最大拥有者，不仅如此，华为为了不受制于人居然还自己研发芯片这种硬件，而且做到了业界的顶尖水平。我们本以为华为这样的操作已经无敌了，可以傲视世界了，可是华为还是被“禁供”了，虽然它没有像中兴通讯那样被“一打就死”，但目前其遭遇的危机压力还是山大。目前华为能够生存下去的依赖一是库存（这只是个时间问题），二是期望美国政策的宽松放开。不然，就只能停业或者屈服：放弃芯片业务，采购高通的芯片。

01华为的危机在这里

那么高瞻远瞩的任正非，那么努力奋斗的华为，那么备胎层出的海思，最终为什么还陷入这么危机的境地呢？其原因就在于中国在半导体行业的基础技术领域是一穷二白，我们的技术是在人家的基础技术或者说基础架构上建立起来的，人家一限制，撤梯子、卡脖子，我们就没招了！

华为研究设计出了芯片，绕不过美国技术的制造能力，华为设计芯片更脱离不了源自美国技术的基础架构，也就是美国的半导体IP体系。即使华为准备推出的所谓鸿蒙系统也是要和芯片（处理器）的基础架构相关联的。中国和美国的半导体行业几乎同时起步，可六十年一甲子下来，我们在IP上至少落后了四十年，喊再多的口号、投再多的钱，几年内也赶不上，真是既可叹又可悲！

那么，中国半导体行业到底受制于美国的哪些关键技术呢？先不用讨论芯片制造中的材料与设备，毕竟这些还能够找到替代品，最多两年的时间就可以替代（只是日韩厂商是否愿意的问题）。而我们最为关心的就是上述已经提及的半导体IP，这些都被美国技术和基础架构所垄断，想离开难上加难，芯片制造和芯片设计都离不开它。

02IP的始祖——退出视野的IBM

1961年底，这是美国半导体行业启动的第三年，现在看来，当时的IBM以大无畏的勇气兴建了五个工厂，从而投入到被称为“System-360”的软件项目研究中。在这个System-360系统中，IBM克服了计算机指令集、集成电路、可兼容操作系统、数据库等众多软硬件的多道难关，统一形成了操作大型机的被现在人们定名的“基础架构”。这个系统的开发，为IBM提供了300多项专利，关键是这些专利技术到现在还是人类计算机技术中的重要基础。

System-360系统的成功，其中之一是这个系统集成了全新的通用指令集架构（Universal Instruction Set Architecture），它是计算机发展史上的第一种商用指令集架构。指令集是什么？它是计算机硬件和软件代码之间沟通的一套“标准语言”，硬件就是处理器，软件就是操作系统。

大家现在已经知道，操作系统上运行的是应用软件，应用软件的开发人员开发基于指令集架构的软件，应用软件运行在操作系统上，操作系统通过相应的指令集运行在相应的处理器上，从而达到最佳的运行效果，这就形成了由硬件计算而支持的“生态系统”。当然这个生态系统的核心和基础就是以指令集搭建起来的“处理器架构”，没有了处理器架构，一切都是空中楼阁。

当前的半导体行业主要运营模式就是这样的IP模式，所以说IBM就是半导体行业IP发展的基础，因此称之为IP鼻祖却不为过。

03另一只IP——RISC架构

1975年，来自加州大学伯克利分校的大卫·帕特森（David Patterson）教授发表了“伯克利精简指令集计划（Berkeley RISC Plan）” 白皮书，具体含义就是精简指令集运算（Reduced Instruction Set Computing，RISC），RISC的目的是基于RISC指令集开发微处理器的全功能系统设计，而且它是一个全开放性、开源的项目。

说到了这里，还不得不提及IBM。IBM于1990年发布了System-6000，在这个系统中IBM引入了被称为IBM POWER的基础架构，而且之后的1991年10 月，IBM又联合苹果、摩托罗拉形成AIM联盟，正式推出了全新的处理器架构——PowerPC架构，PowerPC架构所采用的指令集就是RISC指令集，而RISC也是借助于如日中天的IBM登上了人类计算机发展的大道。

04强劲的IP——Intel的X86架构

IBM，现在是消失于大众视野的巨人，而目前一直存在于大众视野的半导体巨人则是Intel。如果说，IBM所建立的PowerPC架构是服务器等级的，即便在PC端有所发展，但是随着IBM将PC业务卖给了联想集团之后，这个PowerPC架构也逐渐销声匿迹了。因为不专注于技术的联想是不会发展这个架构的，即使有授权也不会再研发，它只要Intel的芯片和Windows就行了，毕竟后两者形成了紧密的“Wintel”联盟，这个联盟雄霸计算机市场。

在叙述IBM的时候，我们没有提及Intel这个业界大佬。毕竟成立于1968年的Intel相对于IBM还是年轻了不少。它在成立十年之后的1978年6月8日，发布了其新款的16位微处理器“8086”，而这开创了一个现今仍然占有极其重要地位的半导体IP新时代：x86架构（指令集）。

在之后的30年发展过程中，x86家族不断壮大，从PC电脑拓展到笔记本、从服务器拓展到超级计算机、甚至编写设备，上文所叙述的PowerPC架构就是被X86架构竞争而退出了历史主流舞台。

x86架构，具体说是Intel通用计算机系列的标准编号缩写，当然本质上是一套通用的计算机指令集合系列，例如：286，386，486，586等，奔腾(pentium)系列的P2，P4，……，等赛扬系列都是支持X86指令集的，都属于X86家族 。不过，X86架构基本上是Intel公司自用的计算机处理器架构，基本上不对外授权，毕竟Intel是一家IDM（集成设计与制造）的商业公司，对外授权就会制造很多的竞争对手。

05ARM——历磨难成正果，命运的召唤

和IBM、Intel不同，ARM架构的形成还是比较曲折的，毕竟他们没有IBM那么大的投资魄力和能力、也没有像Intel有自己的CPU可以作为基础进行不断的试验。

1979年有一家新公司成立，名称为艾康（Acorn Computers），它是为了开发MOS Technology 6500系列处理器而专门建立的，它就是后来大名鼎鼎的ARM母体。一年后，艾康推出第一个产品Acorn System 1，这款面向工程和实验室用户的半专业计算机系统，尽管售价低廉，但这款产品还是让艾康在极短的时间内实现了盈利，这算是这家创业公司的第一次成功吧。紧接着，1980年，艾康又接到了英国教育部的微电子教育计划：用一年多的时间推出了符合项目要求的微型计算机——BBC Micro。

在这个项目中，艾康经过调查发现他们使用的MOS Technology 6502微处理器就是几个和他们差不多的工程师开发的，这让他们有了很大的信心来开发微处理器。于是，他们就开始了处理器指令集的研发，居然还成功了。应用艾康自己的精简指令集架构形成的微型处理器被命名为ARM1——这就是ARM雏形的载体，被应用于BBC项目。

然而仅仅一个项目撑不起艾康，公司不能持续下去，接下来的艾康陷入了财务困境，于是1990年11月艾康将ARM处理器设计部独立，成立了Advanced RISC Machines Limited公司，专注于处理器架构的研发，这是真正的ARM公司、也是全新的处理器架构公司。不过，这个新成立的公司还是得到了苹果（Apple）150万美元及VLSI Technology25万美元的投资，也算是与名企共舞了。

即便是新成立的ARM公司，其业务也是自己研发处理器架构（指令集）、自己研发处理器，但是拿这种Intel模式与Intel竞争，无异于慷慨赴死，于是其业务平平淡淡，没有什么起色。

“穷则思变”——穷途末路的ARM最终放弃了生产处理器、改变商业模式：转而专注于进行处理器架构的设计，将设计的架构方案授权给其他公司使用，从而形成了IP(Intellectual Property)核心架构授权的模式。现在我们觉得这样的模式非常成功，那是因为你事后看到人家成功了才下的结论。

要说ARM成功，还是一句老话：命运使然。商业模式是经营无奈的结果，而IP授权又遇到了台积电这个代工厂——一个没有IP的代工厂。于是两个公司一拍即合：一个授权ARM架构，一个对外代工，设计公司只要基于ARM架构根据自己的应用设计芯片，台积电就能够生产出来。

于是乎，夏普来了、德州仪器来了、苹果来了、摩托罗拉来了、高通也来了，一个“IP授权+半导体设计公司+代工厂”的联盟和“Wintel”联盟开始分庭抗礼。发展到今天，能有那么多的独立设计公司，就是这个垂直分工模式“IP授权+半导体设计公司+代工厂”的成型的结果，而ARM和台积电同时也成了半导体行业的巨擘之一。ARM的架构（IP）已经成为与X86架构分庭抗礼的基础架构，而且随着苹果要将自己的电脑处理器芯片变更为ARM架构，ARM的上升趋势将变得更加强劲。

06中国半导体60年发展——原创技术（IP）稀缺

前文讲到，中国和美国几乎是同步进入到半导体集成电路的产业发展中，但是我们现在的水平似乎落后了人家至少四十年的时间，目前我们还在“学习、跟随、模仿”的道路上悠闲。于是乎，当人家一收紧技术输出，我们就“断粮、断炊”，技术的短板太短了！

盘点一下中国的半导体IP或者说芯片的基础架构，原创几乎没有，而且不成规模。例如兆芯是通过合资的形式获得了VIA x86架构的全部授权，但是这种授权即使是永久性的，也不是原创的，还是受制于原创的升级与更新的影响。

龙芯，2009年获得了MIPS架构的完整授权，而且是永久性的。在这个基础上，龙芯于2015年8月公布了基于MIPS指令集的龙芯架构（Loong ISA），它是MIPS指令集的拓展。在中国PC市场，龙芯也许是唯一做到自主可控的。然而，龙芯仍然建立在别人的基础上，非独立原创，何况商业化前景看不到。

中国唯一一个具有处理器IP Core的公司是中天微，其自主开发的C-SKYCPU架构是国内唯一实现大规模量产的自主嵌入式处理器，不过至今全球累计出货也不过7亿颗。

在中国半导体市场或者说行业，本土IP的稀少一方面说明了我们自己创新能力的差异、另一方面也说明我们对于IP的忽视和短视，而乐于“拿来主义”。

07华为没有IP——危机因此而来

人们看到了华为被禁供的现象，因而义愤填膺；人们看到了华为5G技术标准的领先，因而兴奋不已。然而，中国半导体行业的底层技术（IP）的缺失将是一个永远的痛。华为在这个方面没有任何的储备，至于推出的麒麟芯片、鲲鹏芯片等系列，都是基于ARM架构的，ARM对于华为的断|供将会极大地影响华为芯片的设计能力。

而且，现在华为已经不能在台积电流片，在这个“IP授权（ARM）+半导体设计公司+代工厂（台积电）”三者联盟中，华为已经全部失去了两者，只剩下了自己，危机也就不可避免了。

中美之间的科技矛盾必将成为中国科技底层技术崛起的触发器，在未来的全球化市场上，中国的全球产业链将发生巨大的变化，而变化的核心基点还是科技的底层技术：材料及其集成、电路设计、系统架构。这三个方面是美国半导体工业协会呼吁美国大力研究的未来方向，我们也必须在这个方面不停追赶。