遇贤微电子董事长创始人罗勇：CPU产业与指令集架构的发展与展望

12月8日，在“2023粤港澳大湾区硬科技产业资本高峰论坛”上，遇贤微电子董事长创始人罗勇发表题为“CPU产业与指令集架构的发展与展望”的主题演讲。

罗勇认为，在摩尔定律开始减缓的前提下，大家必须坐下来深入的思考在微架构、功耗管理以及系统组件上，如何能统一给客户提供性能更新进，更好能效的产品。

而计算机产业多年发展以来形成了两大体系，一是PC端的Wintel体系，二是手机端的Arm+安卓体系，这两个市场目前竞争非常激烈，另外一大市场就是云计算。

云计算市场同时具有存量规模大、增量高的特点，只有这两个条件同时满足，遇贤微电子这种做新兴服务器CPU和芯片的公司才有机会。

以下为现场演讲实录，由投中网进行整理： 

我自己大概有20多年CPU经历，从20多年前到现在的X86整个的周期，所以跟大家分享一下CPU产业的指令集发展它的历史、变迁，以及将来的展望。

首先整个数字产业它是一个非常群体化的垂直生态，大家可以看到这里面有很多很熟悉的名字，从底下，我们当然中国现在最被“卡脖子”的是晶圆代工生产这条线，其次上面一层是处理器，无疑是我的老东家英特尔目前还是最大的，但是实际上当年20多年前他不是，他实际上是从当年的那些小型机，然后再到新兴Arm等等这些。 

这里面可以看到这个产业的垂直分工，其实每一个层级都是万亿千亿级的产业，这里面有很多熟悉的名字和符号，比如说苹果从处理器到操作系统、到垂直系统，每一个行业都有它，还有我们的那朵花，它也是在每一个层面，甚至到将来最底下那个层面都有它的身影。这些是大家比较熟悉的。遇贤微就是在中间处理器这个行业，就是对标英特尔、AMD、三星这种专门做处理器设计的。

首先回顾一下中央处理器CPU，从当年的PC、小型机到手机，到现在云的服务器，甚至物联网终端里所有的中央处理器，这是必不可少的。它主要的决定性能因素是什么呢？其实整个半导体产业所有的芯片都是吃了这些年最近这20多年摩尔定律的红利，主要来自于工艺、制造、流程的更新。 

真正是需要大家在这个产业坐下来仔细深耕发展的，实际上是上边这几个微架构、功耗管理，这一系列需要电子工程、计算机架构的人去深耕，但是用摩尔定律来的太自然了、太快了，40%的东西都是可以直接下一代，两年以后就可以翻上去，所以为什么计算机架构的几个大宗师，这些人讲现在的架构的书跟90年代的书没啥区别。 

现在摩尔定律开始减缓，大家必须坐下来深入的思考，我们在架构上面、功耗管理上，这些系统组件上怎样能够统一给客户提供更先进的性能，更好的能效，是必须在突破的。

比如说像现在的小芯片、芯片的互联技术，所有的这些微架构，其实跟用什么指令集，是否走RISC没有什么关系，所有的计算机的不管是CPU、GPU，每个层面都是必须努力去研发的。 

计算机产业发展这么多年，基本上有两大体系，就是PC端的Wintel体系，手机端的Arm+安卓体系。这两大体系其实发展至今都有自己的非常高的护城河和门槛，主要是生态，主要是因为整个的软件生态是群体效应，取决于从操作系统到上面的业务应用，整体决定了它的护城河。 

首先从英特尔来讲，其实我在创立遇贤微电子之前是在上海，是新创国家队里面做X86的，它其实也是完全兼容Windows，就是因为Windows在PC端它的生态极其强大，目前为止它只支持4个CPU，就是英特尔、IMD和卫生再加上高通，当年明年微软会把Windows开放给整个Arm的行业，有很多新兴的Arm CPU会跑在Windows上面。

到目前为止不管是微软还是华为的系统，其实它的Arm版本都必须用高通的芯片，这是它一个非常强大的生态，因为它40年积累下来的整个软件生态是别人很难侵入进去。 

反过来因为智能手机的崛起，特别是iPhone跟安卓的崛起，整个领域就是一直是Arm，英特尔跟微软，他们俩的资金、技术、资源可以说是无与伦比的，但是他们经过很多年的，大概投入上百亿的资金，仍然没有办法突破手机端和平板端，就是安卓和Arm的生态，所以它是整个一个产业群体造成的。

那么在云上面就有点不同。全世界除了微软云的一部分是用Windows Server，其他的云基本上全部是Linux，这是一个开源的生态。而且云还有一个特色，现在云显然是一个比PC和手机成长更快。任何一个有大增量的市场就给新兴势力机会。 

所以说云上为什么首先Arm在PC上无法大规模的突破之下，当然明年的Arm和Windows开放之后是另外一个东西，但是现在在云上面，基于多核、能效、云原生的特点，X86跟Arm已经进入一个比拼的阶段。

最近亚马逊公布的数据，它已经有200万颗自研的Arm芯片，上面部署了5万多个客户在使用，亚马逊的客户也是非常巨大的，像美国著名的软件服务商，SAP等等这些全部是在亚马逊上面跑。

还有一个新兴的领域RISC 5，但是还是一个生态的问题，大家没有看到RISR 5的手机，没有看到RISC 5  PC，RISC 5的服务器开始有一些，但是也是在一些生态还没有完全成型的领域，比物联网终端、可穿戴终端、硬盘的控制器，这些领域开始崛起。指令集本身其实不是最重要的因素，因为它是非常群体的产业效应，它主要是看生态才能决定这个指令集是胜出还会逐渐被取代，历史已经证明了这一点。

什么叫CPU的指令集，CPU目前为止所有的CPU还是原来的架构，基本上就是这几大块，包括存算一体、Reduced等，只是说把内存跟计算更接近、放在一起了，减小延迟，所以指令集本身并不是说到底复杂指令到还是简化指令好，这两个殊途同归，基本上已经朝一个方向在走了，复杂指令在简化，简化指令在复杂。就是这么回事。

所以现在世界上可能最大的垄断就是复杂指令，就是X86，RISC，其实历史是非常长的，在20多年前，我的早期职业生涯，实际上是经历了这些，比方说最早提出RISC的两个大师，他们当年创立了一家非常高效，非常火的一家RISC的CPU公司，后来卖给SGI。

当年这些系统大厂，刚才讲的产业分工的图，当年在美国就有很多系统大厂是垂直整合的，除了生产之外他们几乎全部都做，比如说IBM的PC等等，每一家都是二三十年前响当当的系统大厂，但是现在也就只剩下IBM一家了，而且他已经慢慢的淡出视野，其他SGI早就不做了。

所以经过历史的演变，他们实际上是被X86的给取代了，现在新兴崛起的有一家叫Arm的公司，手机、平板、移动终端和新兴的服务器，还有一个最新兴的就是RISC 5，所谓的指令集、指令架构、汇编语言，再加上它里面一些计算器，至于性能，40%是由工艺流程来决定的。

除了工艺之外，影响性能的很大一部分原因是微架构，而这个恰恰是我们自己最缺的。大家可以看到这个图是Arm精简指令的，它们的架构已经很复杂了，X86S把它简化了，而Arm作为一个指令集，V9已经近千条指令了，它们两个慢慢已经接近了，它的基础指令只有几十条，现在真正在实现RISC5的已经有把它扩展到很多了，所以两个其实走的路线是一样的。真正决定性能的，工艺占40%，生态决定你的胜出。

这两个最大的区别就是现在商务模式，X86没有授权的模式，它只允许英特尔，为什么叫X86，因为从8086、186、286、386、486这么上来的，AMD是当年做PC的时候，IBM强制英特尔开源给AMD，必须有第二家供应商，威盛当年有一些专利官司，给英特尔一个交叉授权。

那么在中国有两家国产CPU公司，一个叫海光，是跟AMD合资的，上海兆鑫（音）是跟威盛合资的。但是Arm的商务模式就不同了，它通过授权IP，本身是不做芯片的，所以Arm就有很多人来做。RISC5更不同，它的指令就是开放的，它的授权其实跟Arm也是一样的。这就是我自己经历的从80年代中期到2000年，英特尔的PC崛起，从PC端席卷到后端服务器端，一直到现在形成了云。

同样，智能手机的崛起、移动互联网的崛起，让Arm从移动终端突破到服务器端、云端，这是我20年看到的产业周期。

最近10年来，从华为海思、中星微电子，一直到现在遇贤微电子，我们160核的最高性能服务器芯片的演进过程。目前遇贤微电子针对中国的云计算市场做的，在当前来看仍然处在世界一梯队的性能。现在都在讲算力经济、算力中心、智算中心，最大的错误理解是这里面就是AI芯片、GPU，好像没有别人啥事儿了。

但CPU是必不可少的，就连微软ChatGPT、OpenAI的服务器大概有1万台，它配GPU就是著名现在当红的“炸子鸡”最热的A100、H100是配1到8颗，其实CPU、GPU的比例是2：1或者是2：8，因为你无法想象一台电脑也好，服务器、手机，只有GPU，只能做图不能做其他的事情，只能做AI，不能做其他的事情，这是不可能的，CPU是必须有的。 

一台服务器或者是电脑的基本配置，大概三分之一是CPU的，还有就是内存、硬盘或者是固态盘，形成一个整机系统，从芯片厂到整机厂，加上软件操作系统，才最后交给下一个客户——全球的云计算，如亚马逊、微软、谷歌，中国有中国电信、腾讯云、阿里云、移动云等一系列的云厂，还有很多企业的客户，金融客户、政府客户等，所以我们既要跟中间的这些整机厂紧密合作，只有通过他们，芯片才能够送到最终的用户手里，同时要跟各种操作系统进行适配，才能交到最终用户。

回过头来，这里面有两个决定因素使这个子赛道非常火爆：第一，云计算是一个存量非常大的市场，第二，增量也巨大。只有这两个条件同时满足，像遇贤微电子这种做新兴服务器CPU和芯片的公司才有机会，因为如果一个市场很小，那就是一个完全的红海市场，如果一个市场不成长，你要去搞存量。

所以同时具有存量规模和高增量的大市场就是云计算，这就是遇贤微电子目前对标的市场。

    好，谢谢大家！